基于IPsec的虚拟专用网在Linux上的实现--安装配置篇

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原创最新推荐文章于 2026-06-16 16:39:06 发布 2.4k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

linux下搭建L2TP+IPSec服务端，组建异地虚拟局域网虚拟专用网络的功能是：在公用网络上建立专用网络，进行加密通讯。在企业网络中有广泛应用。VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问。VPN有多种分类方式，主要是按协议进行分类。VPN可通过服务器、硬件、软件等多种方式实现。其实VPN技术主要是为了解决异地办公的问题。打个比方，你在家里，需要访问到公司网络里的某台机器，获取资料。传统的方法是在各级路由做地址映射，将需要访问的机器一层一层映射到公网中，然后通过公网访问。这样配置起来不仅麻烦，而且内部的机器暴露在了公网上，安全性也得不到保障。另外阅读详情

1. VPN的类型

  关于如何组建VPN, 有的公司付费购买专门的软件, 而有的公司用自己的路由器来实

现, 因为很多路由器内嵌VPN功能. 这些VPN可以像SSH隧道一样简单, 也可以做的很复杂. 所有的方案都有一个共同点, 那就是必须在不安全的互连网创建一个虚拟的安全的隧道. VPN主要有以下类型:

* IPsec

* VPND

* SSH

* 诸如一些CISCO路由器(内嵌VPN功能)

2. 我推荐的选择 FreeS/WAN

上面如此多的选择, 为什么我要选择Linux上的FreeS/WAN(基于IPsec)来实现VPN呢?

因为从目前的应用情况看, FreeS/WAN是目前最安全的在Linux上的实现方案. 它基于 3DES等加密算法. 另外, 试验表明SSH和VPND方案缺少FreeS/WAN的某些功能, 而且IPsec被越来越多的其他软件所支持, 以后的兼容性更好. 例如, NAI的PGPnet就和FreeS/WAN一起工作得很好. 但是, 我认为真正重要的一点是, 它是免费的(Linux也是免费的), 这对于我们国内用户来说, 不用花大价钱去买专门的软件, 您只需要向ISP支付一点上网费, 就可以组建自己的廉价的VPN.

3. 它的用途

* 通过Internet连接2个甚至更多的办公室(当然是两地分居的那种);

* 允许公司的某个职员在千里之外远程登录到公司内部网络;

* 在Internet上, 数据是在一个虚拟的安全通道内传播;

4. 安装和配置IPsec和FreeS/WAN1.5

(1)安装;

如果你的内核版本低于2.2.14, 那么我强烈建议你升级到2.2.14; 可以从http://www.kernel.org/下载. 按照你自己的要求编译内核, 开始最好不要IPsec支持(以后再做).

然后到http://www.freeswan.org/ 上下载freeswan-1.5.tar.gz(七月二号出的最新版), 把这个文件放到/usr/src/目录下, 运行tar zxvf freeswan-1.5.tar.gz解开, 这时候会出现一个新的目录/usr/src/freeswan-1.5/, 所有的freeswan的源代码和各种文件都在这个目录下.

这时候切记当前目录是/usr/src/freeswan-1.5/, 运行make menugo; 在网络部分, 确定所有IPsec的部分都被选上. 退出菜单, 保存新内核的设置, 注意!!!即使你什么也没改, 也必须save, 否则IPsec不会启动.

现在你需要用新的内核启动, 运行

cp /usr/src/linux-2.2.14/arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz-2.2.14 将bzImage移到

     /boot目录下. 然后运行cp /usr/src/linux-2.2.14/System.map /boot/System.map-2.2.14来创

     建新的System.map文件. 最后在/usr/src/linux-2.2.14/下运行make modules; make

     modules_install. 编辑/etc/lilo.conf, 将新的内核放到最前面, 运行lilo使之生效.

           重新启动, 你将会看到

          IPSec running under FreeS/WAN 1.5 will start up

          ipsec0 start up

等字样, 如果没有的话, 说明安装不正确, 需要重新安装.

(2). VPN的配置

l ipsec.conf 文件 (/etc/ipsec.conf)

现在IPsec已经装好了, 我们需要用它来配置VPN. 典型的, 我们需要两个网关, 不必

关心那个是左边的, 那个是右边的, 只要记住它们是一对, 就好像两个克隆人. 让我们看看下面的例子:

Left Net ===== Left Gate --------------------------- Right Gate ===== Right Net
                                Internet

有关信息如下:

Left Net: 192.168.1.0/24

Left Gate (internal): 192.168.1.1

Left Gate (external): 100.100.100.100

Left Name: North

Right Net: 192.168.2.0/24

Right Gate (internal): 192.168.2.254

Right Gate (external): 200.200.200.200

Right Name: South

现在需要在ipsec.conf文件里创建连接. 注意通信有很多种情况: Net to Net, Left

Gate to Right Net, Left Net to Right Gate, and Gate to Gate. 每一个情况都必须有一个连

接来处理. 我推荐你在对这些连接命名的时候最好能够反映通信情况. 本例中需要5个

连接, 分别是%default, NorthNet-SouthNet, NorthGate-SouthNet, NorthNet-SouthGate和

NorthGate-SouthGate. 注意名字中不能有空格.配置文件中加入下面内容:

注意%default在文件中已经存在, 它说明了以后的连接所用的加密或认证算法以及密钥和spi等, 一般密钥需要改动. 如下

# defaults for subsequent connection descriptions

conn %default

    # How persistent to be in (re)keying negotiations (0 means very).

    keyingtries=0

    # Parameters for manual-keying testing (DON'T USE OPERATIONALLY).

    spi=0x200

    esp=3des-md5-96

    espenckey=0x01234567_89abcdef_02468ace_13579bdf_12345678_9abcdef0

    espauthkey=0x12345678_9abcdef0_2468ace0_13579bdf

然后加入下面的新连接

conn NorthNet-SouthNet

left=100.100.100.100

leftsubnet=192.168.1.0/24

leftfirewall=yes

right=200.200.200.200

rightsubnet=192.168.2.0/24

rightfirewall=yes

conn NorthGate-SouthNet

left=100.100.100.100

right=200.200.200.200

rightsubnet=192.168.2.0/24

rightfirewall=yes

conn NorthNet-SouthGate

left=100.100.100.100

leftsubnet=192.168.1.0/24

leftfirewall=yes

right=200.200.200.200

conn SouthGate-NorthGate

left=100.100.100.100

right=200.200.200.200

注意本文件中在两个网关设置了防火墙, 这是应该的, 几乎没有一个VPN不用防火墙的.

现在我们确定一下在config.setup部分中的变量设置是否正确, 它是如下形式

config setup

interfaces=%defaultroute

klipsdebug=none

    plutodebug=none

interfaces选项当用IPsec收发数据包是从哪个网络接口走, 如果设为%defaultroute, 将根据机器的路由表中的路由表项来走. 当然, 你也可以指定网络接口, 例如

interfaces="ipsec0=eth1" (设为第二块网卡, 偏不从第一块走).

Klipsdebug和plutodebug是用来打开或关闭调试选项, 即出了问题到/var/log/messages中加入出错信息.

非常重要的一点!!!两个网关的ipsec.conf的内容必须完全一致(除了config setup部分允许有差异, 如网卡的选则, conn * 部分必须克隆), 否则IPsec不能处理.

* ipsec.secrets文件

它是两个网关之间的对称加密算法的密钥. 两个网关的这个文件必须完全一致. 如何在

两个网关之间传输密钥呢, 这有点像鸡和蛋的问题, 但是不用担心, 数学家发明了更高级的加密算法(非对称加密如RSA), 它是双方有自己的私钥和共同的公钥(坏人可以知道公钥), 但是双方都不知道对方的私钥, 坏人当然也不知道了. 传送密钥的时候, 用自己的私钥和公钥加密, 对方用对方的私钥和公钥解密. 不相信, 去看看RSA算法. 就是这么神奇. 当然, 也可以有别的方法, A地网关的管理人员考到小盘上, 送到B地, 不过嘛, 有点可笑.

这个文件应该如下样子的:

100.100.100.100 200.200.200.200 "jxj52SjRmUu3nVW521Wu135R5k44uU5lR2V3kujT24U1lVumWSkT52Tu11W

Vnm1Vu25lV52k4"

不用解释, 你可以看出怎么配置它了.

* 防火墙设置

假设用ipchains, 下面是左边网关的例子:

ipchains -A input -s 100.100.100.100 -d 0/0 -j ACCEPT

ipchains -A input -s 100.100.100.100 -d 192.168.2.0/24 -j ACCEPT

ipchains -A input -s 192.168.1.0/24 -d 192.168.2.0/24 -j ACCEPT

它允许从自己发向Internet和右边子网的包, 同时允许从左边子网发往右边子网的包.

   注意, ipsec.secrets 和 ipsec.conf 的文件必须设为只有root可读, 普通用户不能访问, 以

保证安全.

(3)测试

   以上说的手工密钥的加密方式, 自动密钥加密方式以后再说.

   首先启动我们加的连接, 如下

  [root@Tiger /etc]# ipsec manual --up NorthGate-SouthGate

  [root@Tiger /etc]# ipsec manual --up NorthGate-SouthNet

  [root@Tiger /etc]# ipsec manual --up NorthNet-SouthGate

  [root@Tiger /etc]# ipsec manual --up NorthNet-SouthNet

   做完上面的, 然后运行下面的命令:

  [root@Tiger /etc]# ipsec look 看看其输出, 如果跟下面的类似就正确了, 否则有问题.

. cs.mynet.net Wed July 8 22:51:45 GAT 2000 -------------------------

  192.168.1.0/24 -> 192.168.2.0/24 => tun0x200@192.168.2.254 esp0x202@192.168.2.254

  -------------------------

  tun0x200@192.168.2.254 IPv4_Encapsulation: dir=out 192.168.1.1 -> 192.168.2.254

  esp0x203@192.168.1.1 3DES-MD5-96_Encryption: dir=in iv=0xc2cbca5ba42ffbb6 seq=0 bit=0x00000000 win=0 flags=0x0<>

  esp0x202@192.168.2.254 3DES-MD5-96_Encryption: dir=out iv=0xc2cbca5ba42ffbb6 seq=0 bit=0x00000000 win=0 flags=0x0<>

  Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface

  192.0.0.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 1500 0 0 eth1

  192.168.2.0 192.168.2.254 255.255.255.0 UG 1404 0 0 ipsec0

想知道更多的话, 运行ipsec barf 看看.

现在来检测我们的工作:通过ping另一端的内部网的机器, 用tcpdump来看接口ipsec0的情况.

假设我们在192.168.2.15上, 执行ping 192.168.1.25, 显示

  64 bytes from 192.168.1.25: icmp_seq=0 ttl=127 time=45.7 ms

  64 bytes from 192.168.1.25: icmp_seq=1 ttl=127 time=45.2 ms

  64 bytes from 192.168.1.25: icmp_seq=2 ttl=127 time=45.5 ms

  64 bytes from 192.168.1.25: icmp_seq=3 ttl=127 time=43.0 ms

  ……

说明网通了.

在200.200.200.200上执行tcpdump -i ipsec0

tcpdump: listening on ipsec0

  21:02:52.873587 > 200.200.200.200 > 192.168.1.25: icmp: echo request

  21:02:52.921596 < 192.168.1.25 > 200.200.200.200: icmp: echo reply

  21:02:53.890317 > 200.200.200.200 > 192.168.1.25: icmp: echo request

  21:02:53.935618 < 192.168.1.25 > 200.200.200.200: icmp: echo reply

  21:02:54.890277 > 200.200.200.200 > 192.168.1.25: icmp: echo request

  21:02:54.936592 < 192.168.1.25 > 200.200.200.200: icmp: echo reply

  21:02:55.890284 > 200.200.200.200 > 192.168.1.25: icmp: echo request

  21:02:55.934099 < 192.168.1.25 > 200.200.200.200: icmp: echo reply

……

如果这样, 表示你的VPN已经初步搭起来了, 你可以做进一步的测试, 比如在某个网关内部网上起一个Web Server, 在另一端的内部网访问, 同时试着在Internet上截获数据包, 看看

内容有没有加密.

(4)在启动机器时启动连接

因为我们既然设置了VPN, 就希望IPsec连接在网关启动是自动启动. 很简单, 你只需要在

ipsec.conf的config.setup部分加入下面几行:

pluto=yes

plutoload="NorthGate-SouthGate NorthGate-SouthNet NorthNet-SouthGate NorthNet-SouthNet"

plutostart="NorthGate-SouthGate NorthGate-SouthNet NorthNet-SouthGate NorthNet-SouthNet"

plutowait=no

pluto是freeswan的守护进程.

加入这几行之后, 运行ipsec setup restart就生效了, 显示如下:

ipsec_setup: Stopping FreeS/WAN IPSEC... ipsec_setup: Shutting down Pluto:

ipsec_setup: Taking ipsec0 down: ipsec_setup: Misc cleanout:

ipsec_setup: ...FreeS/WAN IPSEC stopped

ipsec_setup: Starting FreeS/WAN IPSEC 1.5... ipsec_setup: KLIPS debug `none'

ipsec_setup: KLIPS ipsec0 on eth0 200.200.200.200/255.255.255.0 broadcast 200.200.200.255

ipsec_setup: Disabling core dumps:

ipsec_setup: Starting Pluto (debug `none'):

ipsec_setup: Loading Pluto database `NorthGate-SouthGate NorthGate-SouthNet NorthNet-SouthGate NorthNet-SouthNet':

ipsec_setup: Enabling Pluto negotiation:

ipsec_setup: Routing for Pluto conns `NorthGate-SouthGate NorthGate-SouthNet NorthNet-SouthGate NorthNet-SouthNet':

ipsec_setup: Initiating Pluto tunnel `NorthGate-SouthGate' (asynchronously):

ipsec_setup: Initiating Pluto tunnel `NorthGate-SouthNet' (asynchronously):

ipsec_setup: Initiating Pluto tunnel `NorthNet-SouthGate' (asynchronously):

ipsec_setup: Initiating Pluto tunnel `NorthNet-SouthNet' (asynchronously):

ipsec_setup: ...FreeS/WAN IPSEC started

如果这样, 那么已经成功了. 在每次启动Pluto守护进程时, 连接自动启动.

(5)产生真正可用的密钥

前面用的是一个不安全的测试用的key, 这是很不安全的. 因此, 这个key必须在测试结束后改变掉. 一个叫ranbits的程序产生随机字符串, 如下运行:

[root@ Tiger /etc]# ipsec ranbits 192 >> ipsec.secrets

它产生一个192个字符的字符串, 然后在ipsec.secrets加上两个网关的地址就可以了.

5. 参考资料

1) FreeS/Wan Documentation

   http://www.freeswan.org/freeswan_trees/freeswan-1.5/doc/

2) O'REILLY Virtual Private Networks 2nd Edition

   Charlie Scott, Paul Wolfe & Mike Erwin

3) Linux-IPSEC Mailing List

   http://www.freeswan.org/mail.html

6. 注意

本文原则上允许转发, 但是最好与www.linuxaid.com.cn 的工程师unix_guo联系. 谢谢.

我的电子邮件unix_guo@netease.com

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