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      基于DMVPN接入地震行業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

      2015-12-19 02:09:34孫慶文李永紅楊玉永李希亮
      地震地磁觀測(cè)與研究 2015年1期
      關(guān)鍵詞:路由器命令分支

      金 鵬 孫慶文 李永紅 楊玉永 李希亮

      (中國(guó)濟(jì)南 250014 山東省地震局)

      0 引言

      山東省內(nèi)郯廬、聊考兩大地震帶縱貫?zāi)媳?,燕山—渤海斷裂帶在半島北部沿海通過,南黃海地震帶分布于半島東南近海海域,具有發(fā)生中強(qiáng)以上地震的地質(zhì)構(gòu)造背景。因此,山東省地震局著力于地震監(jiān)測(cè)手段的提升完善,不斷加強(qiáng)地震群測(cè)群防活動(dòng)的開展,穩(wěn)步推進(jìn)地震行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的全面建設(shè)(劉敏,2012)。

      在地震行業(yè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行經(jīng)費(fèi)有限的情況下,縣級(jí)地震臺(tái)網(wǎng)采取多種地震行業(yè)網(wǎng)絡(luò)接入方式:基于SDH專線接入、基于MPLSVPN接入、基于聯(lián)通3G無線網(wǎng)絡(luò)接入、基于DMVPN接入。其中基于DMVPN接入方式部署范圍最廣,目前已有37個(gè)縣級(jí)臺(tái)網(wǎng) (金鵬,2011,2012)采用。

      1 DMVPN簡(jiǎn)介

      動(dòng)態(tài)多點(diǎn)VPN(DMVPN),使用IPSec加密的多點(diǎn)GRE(mGRE)隧道和下一跳解析協(xié)議(NHRP)來實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有擴(kuò)展功能的L2L網(wǎng)絡(luò)。其中,主要涉及3個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議:IPSec協(xié)議、GRE協(xié)議、NHRP協(xié)議。

      在DMVPN中,利用IPSec實(shí)現(xiàn)加密功能,利用GRE或mGRE建立隧道,利用NHRP解決分支節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)地址問題。DMVPN只要求中心節(jié)點(diǎn)必須申請(qǐng)靜態(tài)的公共IP地址 (Wei Luo, Carlos Pignataro,2006) 。

      1.1 IPSec協(xié)議

      IPSec(Internet Protocol Security)基于端對(duì)端的安全模式,在源IP地址和目標(biāo)IP地址之間建立信任和安全。IPSec協(xié)議不是一個(gè)單獨(dú)的協(xié)議,給出應(yīng)用于IP層上網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全的一整套體系結(jié)構(gòu),規(guī)定如何在對(duì)等層之間選擇安全協(xié)議、確定安全算法和密鑰交換,向上提供訪問控制、數(shù)據(jù)源認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密等網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)。

      1.2 GRE協(xié)議

      GRE(Generic Routing Encapsulation) 定義了在任意一種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議上封裝其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的協(xié)議。GRE采用Tunnel(隧道)技術(shù),是VPN(Virtual Private Network)的第3層隧道協(xié)議。Tunnel 是一個(gè)虛擬的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接,提供一條通路使封裝的數(shù)據(jù)報(bào)文能夠在此通路上傳輸,并且在一個(gè)Tunnel 的兩端分別對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行封裝及解封裝。

      1.3 NHRP協(xié)議

      NHRP(Next Hop Resolution Protocol) 用于連接到非廣播多路訪問 (NBMA)式子網(wǎng)絡(luò)源站,決定到達(dá)目標(biāo)站間的NBMA下一跳的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層地址和NBMA子網(wǎng)地址。如果目的地與NBMA子網(wǎng)連接,NBMA下一跳就是目標(biāo)站;否則,NBMA下一跳是從NBMA子網(wǎng)到目標(biāo)站最近的出口路由器。

      2 DMVPN的主要優(yōu)勢(shì)

      實(shí)現(xiàn)VPN的方式有很多,如PPTP(Point to Point Tunneling Protocol點(diǎn)對(duì)點(diǎn)隧道協(xié)議)、L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol第 2 層 隧 道 協(xié) 議 )、DVPN(Dynamic Virtual Private Network“華為/H3C”動(dòng)態(tài)VPN)等,相較于其他方式,DMVPN的主要優(yōu)勢(shì)有以下4點(diǎn)。

      2.1 中心路由器配置減少

      在DMVPN中,中心站點(diǎn)路由器(HUB_R)配置單個(gè)mGRE隧道接口、單個(gè)IPSec配置文件,而無需加密訪問列表來處理所有分支站點(diǎn)路由器(SPOKE_R)。這樣,即使有新的分支站點(diǎn)路由器添加到網(wǎng)絡(luò)中,在中心路由器上的配置也可以保持相對(duì)穩(wěn)定。

      2.2 自動(dòng)IPSec加密啟動(dòng)

      IPSec為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)GRE隧道,或者通過mGRE隧道中的NHRP協(xié)議得到的GRE隧道Peer地址立即啟動(dòng)IPSec自動(dòng)加密。

      2.3 分支站點(diǎn)路由器支持動(dòng)態(tài)地址

      在DMVPN中,中心站點(diǎn)路由器可以動(dòng)態(tài)識(shí)別分支站點(diǎn)路由器的接口地址,允許分支站點(diǎn)路由器使用動(dòng)態(tài)物理接口地址。而其他方式的VPN,路由器的接口地址一般是靜態(tài)的。

      2.4 分支到分支(Spoke-to-Spoke)隧道的動(dòng)態(tài)建立

      源分支站點(diǎn)路由器可以使用NHRP協(xié)議動(dòng)態(tài)確定目標(biāo)分支路由器的地址,在兩個(gè)分支站點(diǎn)路由器之間動(dòng)態(tài)建立一個(gè)IPSec隧道,直接傳輸數(shù)據(jù)。

      3 地震行業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

      DMVPN使用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),流過兩臺(tái)DMVPN路由器之間的流量通過GRE隧道發(fā)送,IPSec用于保護(hù)IPSec對(duì)等設(shè)備之間的GRE數(shù)據(jù)包,對(duì)于一臺(tái)分支站點(diǎn)的設(shè)備,如果目標(biāo)位于另一分支站點(diǎn),通過NHRP,可以學(xué)習(xí)該條路由信息,直接和遠(yuǎn)程分支站點(diǎn)建立連接 (Richard Deal et al,2007) 。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟妶D 1。

      圖1 基于DMVPN接入地震行業(yè)網(wǎng)Fig.1 Seismic network based on DMVPN

      3.1 DMVPN中心站點(diǎn)配置

      DMVPN在中心站點(diǎn)路由器上需要配置以下命令

      HUB_R(config)#crypto ipsec profile profile_name

      HUB_R(ipsec-profile)#set transform-set transform_set_name

      HUB_R(config)#interface tunnel tunnel_#

      HUB_R(config-if)#ip address 10.37.X.Y 255.255.255.0

      HUB_R(config-if)#ip mtu 1436

      HUB_R(config-if)#tunnel source 123.232.X.Y 255.255.255.224

      HUB_R(config-if)#tunnel mode gre multipoint

      HUB_R(config-if)#tunnel key key

      HUB_R(config-if)#tunnel protection ipsec profile profile_name

      HUB_R(config-if)#ip nhrp network-id network_identifier

      HUB_R(config-if)#ip nhrp authentication string

      HUB_R(config-if)#ip nhrp map multicast dynamic

      HUB_R(config-if)#ip nhrp holdtime seconds

      使用crypto ipsec profile命令建立一個(gè)IPSec配置文件來保護(hù)GRE隧道的流量,并在隧道接口上使用tunnel protection ipsec profile命令激活;為了防止碎片產(chǎn)生,使用ip mtu命令,將GRE接口的MTU設(shè)置為1 436字節(jié);使用tunnel mode gre multipoint命令,將連接模式指定為多點(diǎn);使用ip nhrp命令組獲得分支站點(diǎn)的動(dòng)態(tài)地址。

      3.2 DMVPN分支站點(diǎn)的配置

      DMVPN在分支站點(diǎn)路由器上需要配置以下命令。

      SPOKE_R(config)#crypto ipsec profile profile_name

      SPOKE_R(ipsec-profile)#set transform-set transform_set_name

      SPOKE_R(config)#interface tunnel tunnel_#

      SPOKE_R(config-if)#ip address 10.37.X.Y 255.255.255.0

      SPOKE_R(config-if)#ip mtu 1436

      SPOKE_R(config-if)#tunnel source source

      SPOKE_R(config-if)#tunnel mode gre multipoint

      SPOKE_R(config-if)#tunnel key key

      SPOKE_R(config-if)#tunnel protection ipsec profile profile_name

      SPOKE_R(config-if)#ip nhrp network-id network_identifier

      SPOKE_R(config-if)#ip nhrp authentication string

      SPOKE_R(config-if)#ip nhrp map 10.37.X.Y 123.232.X.Y

      SPOKE_R(config-if)#ip nhrp map multicast 123.232.X.Y

      SPOKE_R(config-if)#ip nhrp nhs 10.37.X.Y

      SPOKE_R(config-if)#ip nhrp holdtime seconds

      分支站點(diǎn)的配置類似于中心站點(diǎn)配置。使用tunnel mode gre multipoint命令,建立到其他分支站點(diǎn)設(shè)備的連接;在隧道接口上,使用ip nhrp map命令,映射中心站點(diǎn)外部接口地址,其中10.37.X.Y為中心站點(diǎn)隧道的接口地址,123.232.X.Y為中心站點(diǎn)的公網(wǎng)接口地址;使用ip nhrp nhs命令宣告分支站點(diǎn)下一跳服務(wù)器。

      4 結(jié)束語

      利用DMVPN,已在山東省部署37個(gè)縣級(jí)地震臺(tái)網(wǎng)。作為一種向市縣拓展延伸地震行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的手段,DMVPN是一種經(jīng)濟(jì)的互聯(lián)方式。SDH專線、MPLSVPN、3G、DMVPN之間靈活合理的配合使用,將為地震行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用提供經(jīng)濟(jì)、有效的互聯(lián)基礎(chǔ)。

      金鵬. 淺析3G技術(shù)在地震行業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J]. 地震地磁觀測(cè)與研究,2011,32:112-115.

      金鵬. 基于MPLS VPN技術(shù)的地震行業(yè)網(wǎng)[J]. 地震地磁觀測(cè)與研究,2012,34:265-268.

      劉敏. 山東省地震群測(cè)群防體系建立及發(fā)展[J]. 國(guó)際地震動(dòng)態(tài),2012,3:22-27.

      Richard Deal, 姚軍玲. Cisco VPN完全配置指南[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2007.

      Wei Luo, Carlos Pignataro et al. 第二層VPN體系結(jié)構(gòu)[M]. 北京:人民郵電出版社, 2006.

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