（通信与信息系统专业论文）mspptp协议安全性研究.pdf

js 3 2 s l s m s - - p p t p 协议安全性研究 通信与信息系统专业 研究生林宏刚指导教师周安民 摘要 作为一种比较成熟的v p n 技术，p p t p 被世界上许多用户广泛采用构建 v p n 。设计p p t p 的目的是在公共网络上使用p p p 协议建立和维护v p n 。绝大 多数商业产品使用的是集成于m i c r o s o f tw i n d o w sn t 2 0 0 0 操作系统p p t p 协 议，本文专门对m s p p t p 协议实现加以分析。 本文对m s - p p t p 协议实现进行了深入的分析、研究，认为：认证和加密协 议的安全决定了v p n 的安全性，如果v p n 认证和加密手段是脆弱的，那它的 安全性并不比在i n t e m e t 上使用非v p n 传输数据高因为一个组织依靠v p n 扩展其可信的内部边界，允许外部分支访问内部网络，破坏隧道的安全性等于 破坏了所有内部网络。经过研究发现微软的认证协议m s c h a p 协议实现非常 脆弱并很容易遭受字典攻击；多数口令可在一定时间范围内被恢复。其加密协 议m p p e 存在加密强度较低问题，利用字典攻击部分密文可被破译；其隧道协 议实现存在安全漏洞，使其它攻击成为可能，并且容易使安装p p t p 的用户遭 受拒绝服务攻击。本文在重点对这几个方面研究的基础上实现了一个p p t p 协议分析工具，并提出了增强p p t p 安全隧道机制的方法和措施。 关键词：v p n p p t ph a s hm s c h a p m p p e 安全性 t h e s t u d y o f s e c u r i t yf o rm s - p p t p p r o t o c o l m a j o r ：c o m m u n i c a t i o n a n di n f o r m a t i o ns y s t e m p o s t g r a d u a t e ：l i nh o n g g a n gs u p e r v i s o r ：z h o u a n m i n a b s t r a c t t h ep o i n t t o p o i n t t u n n e l i n gp r o t o c o l ( p p t p ) w a sd e s i g n e dt o s o l v et h i s p r o b l e mo fc r e a t i n ga n dm a i n t a i n i n g av p no v e rap u b l i ct c p i pn e t w o r ku s i n gt h e c o m m o np o i n t t o p o i n tp r o t o c o lf p p p ) a l t h o u g ht h ep r o t o c o ll e a v e sr o o mf o re v e r y t y p eo fe n c r y p t i o na n da u t h e n t i c a t i o ni m a g i n a b l e ，m o s tc o m m e r c i a lp r o d u c t su s et h e m i c r o s o f tw i n d o w sn tv e r s i o no ft h ep r o t o c 0 1 t h i si st h ei m p l e m e n t a t i o nt h a tw e a n a l y z e i nt h i sp 印e r a f t e rs t u d y i n gm s p p t pp r o t o c o l ，w et h i n kt h a tt h e s e c u r i t yo fav p ni s b a s e do nt h e s e c u r i t y o fi t sa u t h e n t i c a t i o na n de n c r y p t i o n p r o t o c o l s i fa v p n s c r y p t o g r a p h yi sw e a k ，t h e ni t ss e c u r i t yi sn ob e t l e rt h a nan o n p r i v a t ev i r t u a ln e t w o r k r o u t e do v e rt h ei n t e m e t s i n c ec o m p a n i e sa r er e l y i n gu p o nv p n st oe x t e n dt r u s t e d i n t e r n a lp e r m i t e r st or e m o t eo f f i c e s ，b r e a k i n gt h es e c u r i t ya r o u n ds u c hat u n n e li s t a n t a m o u n tt od e f e a t i n ga l lo ft h es e c u r i t ya r o u n dt h ei n t e m a lp e r r n i t e r b r e a k i n gi n t o av p ni so f t e nt h es a m ea sp e n e t r a t i n gt h ef i r e w a l l w eh a v ef o u n dm i c r o s o f t sa u t h e n t i c a t i o np r o t o c o lt ob ew e a ka n d e a s i l y s u s c e p t i b l et oad i c t i o n a r ya t t a c k ；m o s tp a s s w o r d s c a nb er e c o v e r e dw i t h i nh o u r s w e h a v ef o u n dt h ee n c r y p t i o n b o t h4 0 一b i ta n d1 2 8 一b i t t ob ee q u a l l yw e a k ，a n dh a v e d i s c o v e r e das e r i e so fb a dd e s i g nd e c i s i o n st h a tm a k eo t h e ra t t a c k s a g a i n s t t h i s e n c r y p t i o np o s s i b l e w e c a no p e nc o n n e c t i o n st h r o u g haf i r e w a l l b ya b u s i n gt h e p p t p n e g o t i a t i o n s ，a n dc a nm o u n ts e v e r a ls e r i o u sd e n i a l o f - s e r v i c ea t t a c k so na n y o n e w h ou s e sm i c r o s o f tp p t p w e s t u d yd e e p l yt h ea s p e c t sa n dm a k es o m em e a s u r e st o e n h a n c et h es e c u r i t yo fm i c r o s o f tp p t p k e y w o r d s ：v p n p p t ph a s hm s c h a pm p p e s e c u r i t y 螂川大学碗j 。学位论文 m s p p t p 悱议安全性研究 1 1引管 第一章、绪论 互联两技术的发展，将个个孤立的潴络帮计算襁遵搂在一麓，解决了随 络互联互通和信息系统资源的共事问题。特别是二十世纪九十年代进入因特网 时代以束，每个璃户帮可敬连接、使用乃至控制散书在毽辨上各个角落的联阚 的计算机，网络安全已成为必须考虑和解决的重蒙问题。并且随麓电子商务的 广泛应用，企韭矮摸秘益扩大，客户分奄鬻益广泛，合彳# 饮俘疑擞增多，隧蘸 在内部网络中传输的数据现在在不可控制的外部网络上传输，数据埘能被窃取， 篡菠。基予透定斑患匏专线连接蠢式转绞企蹙嬲悉建潋适腹瑷代龛盈静篱求， 企业在自身网络的灵活性、安全性、经济性、扩展性等方面提出更高的要求。 久弱提出7 多秘方案，戡满跫这秘篱求，葵孛，逐年兴超懿v p n i q ( 虚羧专焉 网) 技术熄众多方案中一种有效的技术，特别受到青睐。虚拟专用网( v p n ) 弋褒了当瓣瓣终发震躬最麟趋势，它综台了传统懿数据溺络爨蝗黢特点( 安全 和q o s ) 和共事网络结构的特点( 低成本) ，能够提供远程访问、外部网和内 联嬲络的遂接，成零比专线葶珏犊中继网络 琏壤。 1 2 国内外发展现状 作为一项只蘸成熟的技术，早在1 9 9 7 年，v p n 就在国外发展起来了，对 予缀多佥照尤其是跨遐区遥营豹金她嚣麦，它是一个菲豢套竞争力熬瓣决方案。 国外许多著名企业和组织投入大爨研究。1 9 9 6 年，m i c r o s o f t 和a s c e n d 等在 p p p 协议豹基础上歼发了p p t p ”隧道协议，并丑微驳在w i n d o w s n t 2 0 0 0 攥作 系统内嵌了基于p p t p 协议1 2 1 的v p n 和基于i p s e c 协议【】的v p n 。1 9 9 6 年， c is c o 提出l 2 f ( l a y e r2f o r w a r d i n g ) 隧道协议，主要羁予c i s c o 载爨出嚣魏 拨学访问服务器。1 9 9 7 年底，m i c r o s o f t 和c is c o 公司把p p t p 协议和l 2 f 协议 的优点结合在一起，形戒了l 2 t p 。”汝议。i e t f ( n t e r n e te n g i n e e rt a s kf o r c e ) 丌发了i p s e c 安全标准。囡内如川大能士、华为、中兴等也丌发出v p n 系统。 但蹿# 国际上尚缺乏公认的v p n 投浓标准，还有许多基础性工作鸯德进一步完 善潲。 i j uj 1 1 人学i 赴i 学位论史 m s p p t p 议宜争件训究 1 3 本文研究的背景和意义 现在有很多连接都被称作v p n ，那么一般所说的v p n 到底是什么昵? 颐 名思义，虚拟专用网不是真的专用网络，但却能够实现专用网络的功能。虚拟 专用网指的是在公用网络中建立专用的数据通信网络的技术。在虚拟专用网中， 任意两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是利用 某种公众网的资源动态组成的。i e t f 草案理解基于i p 的v p n 为：”使用i p 机制仿真出一个私有的广域网”是通过私有的隧道技术在公共数掘网络上仿真 一条点到点的专线技术。所谓虚拟，是指用户不再需要拥有实际的长途数据线 路，而是使用i n t e r n e t 公众数据网络的长途数据线路。所谓专用网络，是指用户 可以为自己制定一个最符合自己需求的网络。用户在电信部门租用的帧中继 ( f r a m er e l a y ) 与a t m 等数据网络提供固定虚拟线路( p v c p e r m a n e n tv i r t u a l c i r c u i t ) 来连接需要通讯的单位，所有的权限掌握在别人的手中，并不能保证 安全。所以本文论述的虚拟专用网般指的是建筑在i n t e m e t 上能够自我管理的 专用网络，而不是f r a m e r e l a y 或a t m 等提供虚拟固定线路( p v c ) 服务的网 络。 人们对v p n 的认识和理解存在误解，不少人将v p n 对配置与网络安全等 同起来，认为只要采用v p n 技术，网络就是安全的。其实，由于v p n 的支撑 技术和实现方法繁多，应用场合和目的也有很大差异，就某一网络的具体情况 而言，所采用的v p n 技术是否足够保证在与公共网络连接和访问过程的安全， 是否足以对抗来自公共网络的各种攻击，必须进行设计和论证。p p t p 协议作 为一项f 1 益成熟的v p n 技术，由于微软在w i n d o w s n t 2 0 0 0 操作系统内嵌 p p t p 协议，许多中小企业利用它构建自己的v p n 。但是，对基于p p t p 协汶 构建v p n 的安全性缺乏分柝论证，本文分析了p p t p 协议的原理，并深入探讨 了p p t p 协议的安全性，针对其脆弱性实现了一个p p t p 协议分析工具并提出 了增强p p t p 安全隧道机制的方法和措施。 1 4 本文组织结构 第一章介绍了v p n 的需求和目前国内外的研究情况，并详细介绍了v p n v t l ) jj 人学倾i j 学位论文 大发展情况及相关技术领域，从而说明本文研究的必要性。 第二章了研究主要的v p n 实现技术。 第三章介绍p p t p 协议原理及其实现。 第四章对基于p p t p 构建的v p n 安全性进行分析。重点从协议实现方面对 w i n d o w s 口令、m s c h a p 、m p p e 和p p t p 隧道的安全性分析。 第五章根据本文研究的结论实现了个p p t p 协议分析工具，对本文研究 结论加以验证。 第六章对本文论述的基于p p t p 的v p n 安全性给出结论并提出进步的改 进措施和方法。 1 人学碰! l 学位论义 m s p p t pf j j ，议安伞r + i i 】f 宄 2 1v p n 定义 第二章、对v p n 技术的研究 v p n 是英文v i r t u a lp r iv a t en e t w o r k 、的缩写，是一种通信环境，在这一环 境中，存取受到控制，目的在于只允许被确定为同一个共同体的内部同层( 对等) 连接，而v p n 的构建则是通过对公共通信基础设施的通信介质进行某种逻辑分割来 进行的，其中基础通信介质提供基于非排他性网络的通信服务“。 v p n 通过个公用网络( 通常是i n t e r n e t ) 建立个l 临时的、安全的连接， 是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道，是对企业内部网的扩展”1 。v p n 可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的 安全连接，并保证数据的安全传输。通过将数据流转移到低成本的网络上，一个企 业的虚拟专用网解决方案将大幅度地减少用户花费在城域网和远程网络连接上的 费用。同时，这将简化网络的设计和管理保护现有的网络投资。虚拟专用网可用 于不断增长的移动用户的全球因特网接入，以实现安全连接：可用于实现企业网站 之问安全通信的虚拟专用线路，用于经济有效地连接到商业伙伴和用户的安全外联 网虚拟专用网。v p n 至少应能提供如下功能： 加密数掘，以保证通过公网传输的信息即使被他人截获也不会泄露。 信息认证和身份认证，保证信息的完整性、合法性，并能鉴别用户的身份。 提供访问控制，不同的用户有不同的访问权限。 2 2v p n 隧道协议 v p n 区别于一般网络互联的关键在于隧道的建立，然后数据包经过加密后 按隧道协议进行封装、传送以保安全性，一般，在数据链路层实现数据封装的 协议叫第二层隧道协议，常用的有p p t p 、l 2 t p 等：在网络层实现数据封装的协 议叫第三层隧道协议，如i p s e c ；另外，s o c k sv 5 协议则在t c p 层实现数据安 全：。 ( 1 ) p p t p ( p o i n t - t o p o i n t t u n n e l i n gp r o t o c 0 1 ) 4 州i f 人学顺i 学位论义 m s p p t p 协议尘争忡 i ) f 究 1 9 9 6 年，m i c r o s o f t 和a s c e n d 等在p p p 协议的基础上丌发了p p t p ，它集 成于w i n d o w s 2 0 0 0 s e r v e r 、w n d o w s 岍s e r v e r 4 o 中，坍j n d o w sw w o r k s t a ti o n 和w i n d o w s9 x 也提供相应的客户端软件。p p p ”。支持多种网络协议，可把1 ) 、 i p x 、a p p le t a l k 或n e t b e u i 的数据包封装在p p p 包中，再将整个报文封装在p i ) t p 隧道协议包中，最后，再嵌入i p 报文或帧中继或a t m 中进行传输。p p t p 提供 流量控制，减少拥塞的可能性，避免由包丢弃而引发包重传的数量。p p t p 的加 密方法采用m i c r o s o f t 点对点加密( m p p e ：m i c r o s o f t p o in t - t o p o i n t e n c r y p t i o n ) 算法”，可以选用较弱的4 0 位密钥或强度较大的1 2 8 位密钥。 ( 2 ) l 2 t p ( l a y e r 2 t u n n e l i n g p r o t o c 0 1 ) 1 9 9 6 年，c is c o 提出l 2 f ( l a y e r2f o r w a r d in g ) 隧道协议，它也支持多 协议，但其主要用于c i s c o 的路由器和拨号访问服务器。1 9 9 7 年底m i c o r o s o f t 和c i s c o 公司把p p t p 协议和l 2 f 协议的优点结合在一起，形成了l 2 t p 协议。 l 2 t p 支持多协议，利用公共网络封装p p p 帧，可以实现和企业原有非i p 网的 兼容。还继承了p p t p 的流量控制，支持妒( m u l t i l i n kp r o t o c 0 1 ) ，把多个物 理通道捆绑为单一逻辑信道。l 2 t p 使用p p p 可靠性发送( r f c l 6 6 3 ) 实现数掘 包的可靠发送。l 2 t p 隧道在两端的v 队服务器之间采用口令握手协议c h a p ”来 验证对方的身份。 ( 3 ) i p s e c ( i n t e r n e tp r o t o c o ls e c u r i t y ) i p s e c 是i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e rt a s kf o r c e ) j 下在完善的安全标准， 它把几种安全技术结合在一起形成一个较为完整的体系，受到了众多厂商的关 注和支持。通过对数据加密、认证、完整性检查来保证数据传输的可靠性、私 有性和保密性。i p s e c 由i p 认证头a h ( a u t h e n t i c a t i o nh e a d e r ) “+ 、i p 安全 载荷封载e s p ( e n c a p s u l a t e ds e c u r i t yp a y l o a d ) “3 和密钥管理协议组成。 i p s e c 协议是一个范围广泛、丌放的虚拟专用网安全协议。i p s e c 适应向i pv 6 迁移，它提供所有在网络层上的数据保护，提供透明的安全通信。i p s e c 用密 码技术从三个方面来保证数掘的安全。即： 认证。用于对主机和端点进行身份鉴别。 完整性检查。用于保证数据在通过网络传输时没有被修改。 加密。加密l p 地址和数据以保证私有性。 川人学坝i j 学位论义 m s p p t p j - 议安伞忡 i j 究 ( 4 ) s o c k s v 5 s o c k s v 5 由n e c 公司丌发，是建立在t c p 层上安全协议，更容易为与特定 t c p 端口相连的应用建立特定的隧道，可协同i p s e c 、l 2 t p 、p p t p 等一起使月j 。 s o c k sv 5 能对连接请求进行认证和授权。 s o c k s v 5 是一个需要认证的防火墙协议。当s o c k s 同s s l 协议配合使用时， 可作为建立高度安全的虚拟专用网的基础。s o c k s 协议的优势在访问控制，因 此适合用于安全性较高的虚拟专用网。s o c k s 现在被i e t f 建议作为建立虚拟专 用网的标准，尽管还有一些其他协议，但s o c k s 协议得到了一些著名的公司如 m i c r o s o f t ，n e t s c a p e ，i b m 的支持。 6 叫川人举顺i 学位论义 m s - - p p t p 协议虫伞件 l f 究 3 1p p t p 揍议 第三章、p p t p 协议的研究 p p t p ( p o i n t t o p o i n tt u n n e l i n gp r o t o c 0 1 ) 即点到点隧道协议”。该协 议由美阐微软设计，用于将p p p 分组通过i p 网络封装传输。 为了使远穰拨号的内部职员仍能分享内部资源，职员一般使用企业内部的 建址，并通过企娩总部翰火墙鹋簦掰和授权。p p p 协议”包含了魄较成熟的鏊莉 机制。阑此，对于拨号p p p 协议和s l i p 协议不能再采用传统的i s p 服务，而需 要霹p p p 窝s l i p 协议避行菜稀隧道封装。这种隧道封裟既使樽p p p 或s l i p 分 组能成功地穿趟底层通信媒体，以及总部防火墙预留的专用通道，又馒封装后 豹内豁戆垃及鏊别信意辩憨部霹理解，并最终完成蠲户连接授袄和资源共享。 设计p p t p 协议的目的形是为了满足这种同益增多的内部职员异地办公的需要。 p p t p 协议定义了一种p p p 分缍瓣运载工疑。它遴遂傻羯扩展熬g r e 封装，将p p p 分组在i p 网上进行传输。p p t p 在逻辑上延伸了p p p 会话，从而形成了虚拟的 遂程拨警。菇了方褒瑾簿，蚕3 1 攒述p p t p 渗议憨瘟爝阏络据矜。 洼：焉拦皇昌量黧糕表示p p t p 隧道 表示掇敞睦接 表示p 糖连竣 黼3 + 1p p t p 协议的应用嗣络拓扑 在p a c 帮p n s 之阕，蠢强条平行豹逶道：条控裁连接帮一条p p t p 淹逶。 叫川人学坝i 学位论文 m s p p t p 胁议! f c ：争r + 珀n 为了方便对p p t p 协议的叙述，先对几个常用的术语进行解释： 呼叫( c a l i ) ：两个p s t n i s d n 网上的终端用户脚的一次连接或连接企 图，如两个调制解调器问的一次电话呼叫： 会话( s e s s i o n ) ：当拨号用户和p n s 之间建立一条p p p 连接时，形成 一次会话。p p t p 会话是面向连接的，p n s 和p a c 为每一条会话都维护 着状念： 隧道( t u n n e ) ：即 对，在p a c 和p n s 之i t 日j ，通过扩展g r e 封装，形成一条】p 隧道； n a s ( n e t w o ka c c e s ss e r v e r ) ：即网络访闽服务器。它为每一个用户 的网络访问提供随时的、i 临时的服务。用户的访问是通过p s t n 或i s d n 网的点对点访问： p a c ( p p t pa c c e s sc o n c e n t r a t o r ) ：即p p t p 访问集中器。它直接面对 p s t n 或i s d n 网，能处理p p p 协议和p p t p 协议分组。在p p t p 协议的客 户朋最务器模型中，它是客户端，也是p p pl c p 协议的逻辑终点： p n s ( p p t pn e t w o r ks e r v e r ) ：即p p t p 网络服务器。p n s 是p p t p 协议 的客户n 务器模型的服务器端，是p p pn c p 协议的逻辑终点。能处理 p p p 协议和p p t p 协议分组； 控制连接：p a c 与p n s 之i 甸的一条t c p 连接，用以建立、维护和关闭 p p t p 会话和控制连接本身。 3 1 1 控制连接简介 控制连接是一条t c p 连接。在传送任何p p t p 分组之前，必须在p a c 和p x s 之间建立一条控制连接。通过控制连接，p a c 通知p n s 建立一次入站呼叫，或 者p n s 通知p a c ，发起次出站呼叫。当呼叫建立之后，控制连接担负维护和 关闭由呼叫产生的会话的责任。p a c 或p n s 为完成这些任务而发送的消息称为 控制消息。控制消息必须通过控制连接以t c p 数据形式发送。 川j 1 1 人学颁i 。学位论文 m s p p t p 协议立争性 i 】究 3 1 2p p t p 隧道简介 在一个 对之i i 白j 可以形成一条或多条p p t p 隧道，p p t p 协议使用隧 道j d 柬区分它们。在p p t p 隧道中，发送的p p p 分组通过g r e 封装形成p p t p 分 组并发送至对方。每一个p p t p 分组都被作为i p 分组的数据部分被发送。因此 p p t p 隧道有时也称为i p 隧道，甚至简称为隧道。在一条隧道中，同时可以封 装多条用户会话，它们通过g r e 封装中的密钥字段进行隧道复用分用，并使用 g r e 头中的序列号和确认号对隧道中的会话进行流量控制。 3 1 3p p t p 的工作流程 回到图3 1 中的网络拓扑，当远程用户a 希望对总部进行一次访问时，拨号 服务的工作流程大致如下： ( 1 ) 用户a 通过i s d n p s t n 对总部进行拨号( 拨号信息中包括了总部的某企 业主机地址信息) ； ( 2 ) 拨号信息到达i s p 后，i s p 依据呼叫号码、企业主机地址等地址信息。 判断出是否应对用户a 提供虚拟拨号服务； ( 3 1p p t p 协议首先检查p a c 与用户指定目的地对应的p n si 日j 是否存在控制连 接，如果没有，则首先建立控制连接； ( 4 ) 在控制连接存在之后，p a c 向p n s 请求建立入站呼叫。p n s 和p a c 通过控 制连接交互控制信息并最终建立入站呼叫。p a c 和p n s 为该入站呼叫建立一个 逻辑接口，用于处理p p t p 分组。此时p p p 分组可以通过隧道进行传输： ( 5 p n s 如希望与拨号用户a 进行新的p p pl c p 协商，则可与用户a 进行l c p 协商，p n s 将协商的相关结果通过控制连接发送给p a c ( p a c 是l c p 的逻辑终点) ： ( 6 ) 若p n s 希望对拨号用户a 进行身份鉴别，可以对用户a 进行p p pp a p 或 p p pc h a p 等鉴别： ( 7 ) 若不需要鉴别或通过鉴别后，用户a 和p n st b j 的逻辑p p p 会话进入n c p 协商阶段。此时p n s 可以与拨号用户a 协商链路层加密算法或为拨号用户分配 内部i p 或私有地址： ( 8 ) 在完成n c p 协商之后，用户会活建立完成。用户数据可以通过p p t p 隧道 9 川川人学坝i 。学位论文 m s p p t p 协议曩令r 士研究 进行发邀。在拨号用户a 端，i p 分组( 或其他内部协议数据) 被封装入p p p 分 缓，通过p p p 链接发送劐p a c ；p a c 垮p p p 分组中豹羁步零列9 。致逶甥位“去捧， 并将剩余帧封装入g r e 9 。头中形成p p t p 分组。p p t p 分组被作为i p 分组的上层 协议部分被发送给p n s ； ( 9 ) 穗p n s 处，当收到p p t p 分组时，将它交给虚拟接口处理。虚拟接口依据 6 r e 头巾的信息确定该分组疆予哪个会话，并将割搏g r e 头的p p p 分级帮分交 给p p p 接口处理； ( 】o ) 如企业主桃或p n s 发往用户a 的分组处理过程也类似。到此，一次虚拟 拨号通信就完成了。 其中第5 、6 、7 步为创建p p p 链路。因为第2 层隧道协议程很大程度上依 灌p p p 协议的各羊中特佳，因此商必要对p p p 协议进行深入的探讨。p p p 协议主 要是设计用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据。p p p 协议将i p ， i p x 移n e t b e u i 稳封装程p p p 顿随通过点对点的镪路发送。p p p 协议主要应用于 连接拨譬用户和n a s 。p p p 拨号会话过糍可以分成4 个不同的阶段。分别如下： 除段1 ：铺建p p p 链路 p p p 使用链路控制协议( l c p ) 创建，维护或终止一次物理连接。在l c p 阶段的 褥麓，褥对基本豹逶讯方式速行选择。疲当注意在链路翻建陵段，只燕对验证 协议进行选择，用户验诞将在第2 阶段实现。同样，在l c p 阶段还将确定链路 怒等双方建否要澍爱禳数攒压缩裁热密避行诲懿。实际辩数摇蚕缓热密算法露 艇它细节的选择将在第4 阶段实现。 瓣段2 ：羯户验诞 在第2 阶段，客户会p c 将用户的身份证明发给远端的接入服务器。该阶段 缓羯一季孛安全验诞方式避免第三方密取数撼或罄充远程客户接管与客户爨豹连 接。大多数的p p p 方案只提供了有限的验证方式，包括口令验诚协议( p a p ) ， 挑战握手验涯渗没( c h a p ) 和微软撬藏掇手验涯协汉( m s - c h a p ) 。 阶段3 ：p p p 回叫控制( c a l lb a c kc o n t r o ) 微软设计的p p p 包撼一个霹选豹殛涮控铡黔段。该输段在究袋验嚣之羞搜 用回叫控制协议( c b c p ) 如果配簧使用阐叫，那么在验证之后近程客户和n 熊 之闽麴逡接穆会被断开。然后出n a s 健趱特定的泡话号妫回叫避捏客户。这榉 o 州川人学顺i 。学位论义 m s p p t p 协议曩幸忡i l j 究 可以进一步保证拨号网络的安全性。n a s 只支持对位于特定电话号码处的远程 客户进行强列。 阶段4 ：调用网络层协议 在以上参除段究贼之蜃，p p p 掩调用在疆路创建阶段 除段1 ) 选定的冬季4 l 网 络控制协议( n c p ) 例如，在该阶段i p 控制协议( i p c p ) u o l w 以向拨入用户 分配动态地址。在微软的p p p 方案中，考虑到数据压续和数据加密实现过程捆 丽，所啦共同使用压缩控制协议协商数掘压缩( 使用m p p c ) ”和数据加密( 使 用m p p e ) 。 3 2p p t p 隧道 p p t p 隧道的作用是对p p p 分组进行时装传送。隧道中会话受p a c 和p n s 问 控制连接的管瑷。下霹将进一步讨论p p t p 隧道的特征。 3 2 1 p p t p 在协议栈中的位置 p p p 协议属于链路朦，因此p p t p 是发生在数据链路鼷的封装，与l 2 f 和l 2 t p 骞楣嗣敬层次特点。嚣装惹形袋弱努缀被装入i p 分缓挚，在i p 嬲上送行发送。 图3 2 描述了p p t p 协议在协议栈中的位置。 分绵 1 1 13 。2 p p t p 秘波整蛰议棱孛熬位鬟 可以这样来描述：i p 分组娥其他非i p 分组被封装入p p p 分组之中。当p p p 分缀发送至p a c 对，p p t p 揍议椽其封装入扩震数娌头之中；懿装螽勰数据馋 为i p 分组的数据部分，传送给下层媒体发送。 3 2 2 扩震魏g r e 头 p p t p 秘议是遽：i 童扩壤懿g r e 头对p p p 分缀送行封装秘。聚惩扩展转g r e p u 川人学坝l 学位论文m s p p t p 叭议尘伞忡研扼 头封装p p p 分组并非唯一的方案。例如l 2 f 对p p p 分组采用了l 2 f 封装，l 2 t p 采用了l 2 t p 封装。它们都是行之有效的方案。采用g r e 封装，从层次上将数 据链路层的p p p 分组提升到传输层协议数据，成为p 协议可识别数据。同时， 利用扩展的g r e 头中的序列号和确认号，可以对用户会话进行传输屡流量控 制，从而为用户会话提供面向连接的服务。图3 3 给出扩展g r e 头的格式。 0581 63 1 c r 叫s | s r e c k标志版奉 协议类型 密钥( h w ) 载特长度密 | j j ( l w ) 呼叫i d 序列写( 可选) 确认号( 可选) 3 2 3 控制连接 图3 3 扩展的8 r e 头 在p a c 与p n s 之问建立控制连接之前，应建立一条t c p 连接。t c p 连接的目 的端口是1 7 2 3 ，源端口可以是任何未用端1 ：3 。关于发起t c p 连接的过程以及所 需配置信息，p p t p 都没有作出规定。在这罩总认为在建立控制连接之日i ，已建 立好一条t c p 连接。p a c 和p n s 都可以发起建立t c p 连接，而且谁发起建立都 没有区别。 建立t c p 连接 3 2 4 控制消息 i 图3 4 控制连接的建立过程 r 所有通过控制连接发送的消息都称为控制消息这些控制消息用于建立、维 舢川人学倾1 + 学位论文 m s p p t p 协议蜜伞性研究 护和关闭入站呼叫和出沾呼叫以及控制连接本身。目前p p t p 支持的控制消息表 如下： 表3 5p p t p 支持的控制消息 消息缩霹消息全称消息代码意义赫 述 s 0 0 r qs t a r t c o n t r o l - cl请求建立控制 o n n e c tio r l r e q u e连接 s t s c c r ps a r t c o n t r o 一e2对建立控带0 连 o n n e c t i 0 1 1 一r e p y接的应答 s t o p c c r qs t o p 。c o n t r o l c o 3请求关闭控制 n n e c t i 0 1 3 一r e q u e s连接 t s t o p c c r ps t o p + + c o n t r o l 。c o 4对关闭控制连 n n e c tio n r e p y接的应答 e c h o r q e c h o r e q u e s t 0 对控制连接的 存活往探溅 e c h o r p e c h o r e p 】y 6对存活性探测 的疲答 o c r q o u t g o i n g ”c a l l l r 7 发起出站呼叫 e q u e s t请求 o c r p o u t g o i n g c a l l r8对出站呼叫请 e p l y求靛应答 i c r o i n c o m i n g c a 】一r 9建立入站呼叫 e q u e s t谤袋 i c r p i n c o m i n g c a l r 1 0 对建立入站呼 e p l y翻谤求懿疲答 1 c c i n c o m i n g c a l i cl l 入站呼口q 已建 o n r l e c t e d 洲川人学坝+ 学位论史 m s - - p p t p 枷议蜜争悱研究 j c c r ( c a l1 一c 1 e a r r e q u 1 2 请求关闭用户 e s t会话 c d nc a 1 一d is c o r l n e c t 1 3 通知对端关闭 n o t i f y会话 w e nw a n e r r o r n o tif1 4 出错通知 y s l is e t - l i n k - 1 1 3 f o1 5 对p p p 链接的 配置 其中，控制消息的第一类用于对控制连接本身的管理；第二类用于对呼叫 进行管理：第三类用于对会话进行维护。 3 2 5 p p t p 的有限状态模型 p p t p 协议为了使协议实现有序地进行，并能清楚地表示运行的状态，建立 控制连接的发起方、应答方，以及出站n 乎n q 入站呼叫的p a c 、p n s 都规定了有 限状态模型。这罩给出控制连接建立发起方的有限状念模型“1 作为实例，以使 读者能了解p p t p 有限状念机的工作方式。 在控制连接的发起方，规定了四种状态用以管理控制连接的建立、关闭。 这四种状态分别为： 闲置状态：即p a c 和p n s 之间还没有建立底层t c p 连接，以及出站呼 叫本身。在此状态下，如果发生本地请求( 如用户请求虚拟拨号) ，p p t p 应应答的动作为打开t c p 连接，并发送s c c r q ，将状态转移为等待s c c r p 状态； 等待s c c r p 状念：在此状念下，连接的发起者等待应答方应答s c c r p 消息。如果发生连接碰撞，将忽略或保留收到的s c c r q ，若忽略s c c r q ， 则本地发送的s c c r q 在碰撞中获胜，此时状念不变，继续等待s c c r p ： 若对方获胜，则本地将关闭对应t c p 连接，并返回闲置状态；若收到一 个正确的s c c r p ，则控制连接进入建立( e s t a b is h e d ) 状态：若收到一 个不合本地配簧的s c c r p 或错误的s c c r p ，则控制连接状态转移到等待 s t o p c r p 状态； 4 州j 1 1 人学坝i j 学位论史m s p p t p 协议蜜伞悱州究 建立状态：此时即会话已经建立。如果因为本地原因需要关闭控制连 接，则应向对方发送s t o p c r q ，并进入等待s t o p c r p 状念： 等待s t o p c r p 状态：在此状念下，如果收到对端发送的s t o p c r 0 ，则 发送s t o p c r p 给对方，并关闭控制连接，将状态转入闲置状态；若收到 对方发来的s t o p c r p ，则关闭t c p 连接，将状念转入闲置状念。 用如下图3 6 可以表示控制连接发起方为管理控制连接，建立的有限状态模 型的关系图： 图3 6 控制连接发起方有限状态圈 i w 人学坝i 学位论史 m s - - p p t pm c 义安牟忡州究 第四章、p p t p 协议安全性分析 4 1v p n 攻击概述 针对v 阶的各种攻击迫使我们考虑是否存在有某种特殊针对v p n 攻击， 或者任何攻击仅仅只是针对v p n 的脆弱性而已。例如，一个操作系统允许对驱 动器上包括公共私有密钥对在内的所有文件都有访问权这样的问题：又如具有 远程管理功能的硬件v 雕驱动器能给攻击者提供进入系统，捕获并读取v 雕密 钥时的情况又会怎样? 选择了一个不安全的协议，并且攻击者能够利用一些逻 辑运算攻击特定的算法。这是三种不同的攻击途径，它们并不是特别针对v p x 的，不过却危及到v p n 。所以我们将把任何最终会导致v p n 数据被泄露的攻击 作为v p n 攻击来对待。如果攻击者破坏了算法，它是v p n 攻击：如果他们进入 了服务器并读取了密钥也是v p n 攻击，等等。 4 ，1 1 针对协议的攻击 人们可以采用各种方法对协议进行攻击。与协议无关的人能够偷听协议的 一部分或全部，这叫做被动攻击。因为攻击者不可能影响协议，所有他能做的 事是观察协议并试图获取信息。这种攻击相当于唯密文攻击。出于被动攻击难 于发现，因此协议应阻止被动攻击而不是发现这种攻击。 另种攻击可能改变协议以便对自已有利。他可能假装是其它一些人，在 协议中引入新的信息，删掉原有的信息，用另外的信息代替原来的信息，重放 1 日的信息。破坏通信信道，或者改变存贮在计算机中的信息等。这些叫做主动 攻击，因为他们具有主动的干预。这种形式的攻击依赖于网络。 被动攻击试图获取协议中各方的信息。他们收集协议各方所传送的信息， 并试图对它们进行密码分析。而主动攻击可能有更多的目的。攻击者可能对获 取信息感兴趣，也可能降低系统性能，破坏已有的信息，或者获得非授权的资 源存取。 主动攻击严重得多，特别是在那些各方都不必彼此信任的协议中。攻击者 p u 川人举颤l 学位论义 m s p p t p 协议业争悱彤 ，c 不一定都是入侵者，他可能是合法的系统用户，他们可能是系统管理员。甚至 骞擐多主动玫毒者，他们帮在一起工作，每人郝是合法戆系统髑户。 攻击者也可能是与协议有关的各方中的一方。他阿能在协议期间撒谎，或 者摄本不遵守协议，这类攻壹蠢蹦骰骗子。被站骗子遐守蜘议，经试强获默协 议外的其他信崽。主动骗子在协议的执行中试图通过欺骗来破坏协议。 如莱与协议有关的鑫方中躲大多数是主动骟予，就稷难保持劫t 议的安全性。 但合法粥户发觉是否有主动欺骗却是可能的。当然，协议对被动欺骗来说应该 是安全的。 4 1 2 针对算法的攻谢 算法或对数据进行的数学遁算可馒蹩个系统的强度变弱。米经论溅的加密 算法不能保证系统躬安全；太多数未经论证豹簿法都被证实是脆弱驰。此i l 熬 许多加密算法融被公开、破解，结果被证明是，己效的。使用弱密钥、使用不充 分数数撼长度勰彀变鼓到函数都会导致系统强嶷的弱他。我毽_ 慰于算法款设诗 及其安全审查都有严格的管理规定，对密钥强艘、长度等都有明确要求。 4 3 锋对实璇静攻穗 这糖类型豹攻击最容易避绝，毽龆憨是寒缝避免。铡如在些实施中，将 临时文件、明文信息和数掘存储在易于恢复的缓存中。又如，