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VIRTUAL PRIVATE
NETWORKS
Seminar: Internet-Technologie
Hans Christian Ohm
Dozent: Prof. Dr. Lutz Wegner
Virtual Private Networks - Agenda
1. VPN – Was ist das?
 Definition
 Anforderungen
 Funktionsweise
 Anwendungsbereiche
 Pro & Contra
2. VPN-Protokolle
 Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)
 Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP)
3. IPSec (IP Security Protocol)
 Authentifizierung
 Verschlüsselung
 Betriebsmodi
4. Fazit
29.01.2011
Thema: “Virtual Private Networks”
Hans Christian Ohm
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VPN - Definition
„Virtual Private Network“ – Virtuelles privates Netz
 Virtual: virtuell, nicht physisch
 Private: persönlich, vertraulich
 Network: Zusammenschluss verschiedener technischer,
selbstständiger und elektronischer Systeme
29.01.2011
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VPN - Anforderungen
 Sicherheit
 Transparenz
 Verfügbarkeit
 Performance
 Integration
 Managebarkeit
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VPN - Funktionsweise
 Aufbau eines Tunnels (privates logisches Netzwerk)
 Sichere Datenkommunikation
 Verbindung durch 2 Endpunkte
(VPN-Software oder Gateways)
 Verschiedene VPN-Arten kombinierbar
Foto: iPad von Apple.de
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VPN - Funktionsweise
 Authentifizierung
 Client baut Verbindung auf
 User gibt Passwort ein
 User wird authentifiziert
 Tunnelaufbau
 Tunnel wird aufgebaut
 User – PC bekommt IP-Adresse
 Übertragung
 Datenpakete werden in das Tunneling Protokoll
eingepackt und zum Server geschickt
 Pakete werden ausgepackt oder weitergeleitet
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VPN – Szenario
Foto: iPad von Apple.de
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VPN - Anwendungsbereiche
 Remote-Zugriff
End-to-End
Foto: iPad von Apple.de
 Telearbeit
End-to-Site
Foto: iPad von Apple.de
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VPN - Anwendungsbereiche
 Sicheres Verbinden
von mehreren
Geschäftsstellen
bzw. derer Netzwerke
Site-to-Site
 Zugriff einer Firma
auf den entfernten
Server
Site-to-End
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VPN – Pro & Contra
Pro
Kostengünstig
Sicher
Flexibel
Contra
Abhängig von der Verfügbarkeit anderer Netzwerke
Kompatibilitätsprobleme
Aufwand zu Erhaltung der Sicherheit
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Virtual Private Networks - Agenda
1. VPN – Was ist das?
 Definition
 Anforderungen
 Funktionsweise
 Anwendungsbereiche
 Pro & Contra
2. VPN-Protokolle
 Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP)
 Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)
3. IPSec (IP Security Protocol)
 Authentifizierung
 Verschlüsselung
 Betriebsmodi
4. Fazit
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VPN – Protokolle
Point-to-Point-Tunneling Protocol (PPTP)
von Microsoft entwickelt(1996), in Windows implementiert
Tunneling auf Layer 2
PPP-Protokoll
Pro Kommunikationspaar nur 1 Tunnel
Neben IP kann auch IPX benutzt werden
End-to-End Verbindungen
Kein Key-Management implementiert
Keine Paket-Integritätsprüfung
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VPN – Protokolle
Layer 2 -Tunneling Protocol (L2TP)
Standardisiert 1999
Tunneling auf Layer 2
Mehrere Tunnel pro Kommunikationspaar
Kontroll- & Datenkanal
Keine Verschlüsselung der Daten, aber Authentifizierung
Kein Key-Management
Keine Paket-Integritätsprüfung
Kann mit IP Sec eingesetzt werden
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Virtual Private Networks - Gliederung
1. VPN – Was ist das?
 Definition
 Anforderungen
 Funktionsweise
 Anwendungsbereiche
 Pro & Contra
2. VPN-Protokolle
 Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)
 Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP)
3. IPSec (IP Security Protocol)
 Authentifizierung
 Verschlüsselung
 Betriebsmodi
4. Fazit
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VPN – IP Sec (IP Security Protocol)
 IP Sec – „IP Security“
 Entwickelt in 1998 von der




IETF (Internet Engineering Task Force)
Ursprünglich für IPv6
Sicherheitsarchitektur für IP – Netze
Arbeitet auf OSI – Layer 3
Gewährleistet Vertraulichkeit und Integrität
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VPN – IP Sec (IP Security Protocol)
Authentifizierung
 Manual Keying
 IKE (Internet Key Exchange Protocol)
 Diffie-Hellmann-Verfahren
 Verwendung von Pre-Shared-Keys bzw. Zertifikaten
 UDP Port 500
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VPN – IP Sec (IP Security Protocol)
Verschlüsselung
AH – Authentication Header
 Datenintegrität
 Datenauthenzität
 Hashwert über gesamtes IP-Paket
 Keine Verschlüsselung
ESP – Encapsulating Security Payload
 Funktionalität des AH - Protokolls
 Verschlüsselung der Pakete (z.B. DES, AES,…)
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VPN – IP Sec (IP Security Protocol)
Betriebsmodi
Transport Modus
 IP – Header nicht verschlüsselt
Tunnel Modus
 IP – Header verschlüsselt
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VPN – IP Sec (IP Security Protocol)
Verbindungsaufbau
1. Sender sendet Vorschläge für Authentisierungs- und
Verschlüsselungsalgorithmen
2. Empfänger wählt den sichersten Algorithmus und teilt
dies dem Sender mit
3. Sender sendet seinen öffentlichen Schlüssel
4. Empfänger sendet seinen öffentlichen Schlüssel
5. Beide berechnen den privaten Schlüssel
6. Mit privatem Schlüssel: Authentifizierung mit Zertifikat
oder PSK
Anschließend Wiederholung der Schritte (verschlüsselt),
neue SA wird angelegt und alte verworfen
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VPN – IP Sec (IP Security Protocol)
SA – Security Association
Vereinbarung zwischen den kommunizierenden Partnern mit Inhalt:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Identifikation mit Zertifikat oder PSK
Verwendeter Schlüsselalgorithmus
Sender – IP
Empfänger – IP
TTL für Authentifizierung
TTL für IPSec – Schlüssel
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Virtual Private Networks - Agenda
1. VPN – Was ist das?
 Definition
 Anforderungen
 Funktionsweise
 Anwendungsbereiche
 Pro & Contra
2. VPN-Protokolle
 Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)
 Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP)
3. IPSec (IP Security Protocol)
 Authentifizierung
 Verschlüsselung
 Betriebsmodi
4. Fazit
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VPN – Fazit
 VPN‘s sind sehr kostengünstig
 Immer beliebter
 Ermöglichen es, gesichert private Daten über unsichere
Netzwerke, wie das Internet, zu übertragen
 Die Sicherheit wird mittels Verschlüsselung und
Authentifizierung erreicht
 Besonders interessant für Firmen mit
Außendienstmitarbeitern
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Quellen
1.
2.
3.
4.
5.
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http://www.tcp-ipinfo.de/tcp_ip_und_internet/vpn.htm
http://de.wikipedia.org/wiki/Virtual_Private_Network
http://www.tcp-ip-info.de/tcp_ip_und_internet/vpn.htm
http://www.lrz-muenchen.de/services/netz/mobil/vpntechnik/
http://de.wikipedia.org/wiki/VPN
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Vielen Dank
für Ihre
Aufmerksamkeit!
Fragen?
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DEMO
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DEMO – Wireshark (ohne VPN-Verbindung)
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DEMO – Wireshark (mit VPN-Verbindung)
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