【原创】L2TP封装详解.docx

L2TP端口为UDP 17011. L2TP控制报文IP网上的L2TP控制消息以UDP数据报形式发送。在Windows 2000实现中，L2TP控制消息即UDP数据报经过IPSec ESP的加密，见下图：由于UDP提供的是无连接的数据包服务，因此L2TP采用将消息序列化的方式来保证L2TP消息的按序递交。在L2TP控制消息中，Next-Received字段（类似于TCP中的确认字段）和Next-Sent字段（类似于TCP中序列号字段）用于维持控制消息的序列化。无序数据包将被丢弃。Next-Received字段和Next-Sent字段同样用于用户传输数据的按序递交和流控制。L2TP支持一条隧道内的多路呼叫。在L2TP的控制消息中以及L2TP数据帧的报头内，Tunnel ID标识了一条隧道而Call ID标识了该隧道内的一路呼叫。2. L2TP协商参数过程：L2TP的PPP LCP协商报文结构：3. L2TP数据报文封装结构L2TP用户传输数据的隧道化过程采用多层封装的方法。下图显示了封装后在隧道中传输的基于IPSec的L2TP数据包格式。1）L2TP封装初始PPP有效载荷如IP数据报、IPX数据报或NetBEUI帧等首先经过PPP报头和L2TP报头的封装。2）UDP封装L2TP帧进一步添加UDP报头进行UDP封装，在UDP报头中，源端和目的端端口号均设置为1701。3）IPSec封装基于IPSec安全策略，UDP消息通过添加IPSec封装安全负载ESP报头、报尾和IPSec认证报尾（Auth trailer），进行IPSec加密封装。4）IP封装在IPSec数据报外再添加IP报头进行IP封装，IP报头中包含VPN客户机和服务器的源端和目的端IP地址。5）数据链路层封装数据链路层封装是L2TP帧多层封装的的最后一层，依据不同的外发物理网络再添加相应的数据链路层报头和报尾。例如，如果L2TP帧将在以太网上传输，则用以太网报头和报尾对L2TP帧进行数据链路层封装；如果L2TP帧将在点-点WAN上传输，如模拟电话网或ISDN等，则用PPP报头和报尾对L2TP帧进行数据链路层封装。6）基于IPSec的L2TP隧道化数据的解封装过程在接收到L2TP帧后，L2TP客户机或服务器将做如下解封装处理：1．处理并去除数据链路层报头和报尾2．处理并去除IP报头3．用IPSec ESP认证报尾对IP有效载荷和IPSec ESP报头进行认证4．用IPSec ESP报头对数据报的加密部分进行解密5．处理UDP报头并将数据报提交给L2TP协议6．L2TP协议依据L2TP报头中Tunnel ID和Call ID分解出某条特定的L2TP隧道7．依据PPP报头分解出PPP有效载荷，并将它转发至相关的协议驱动程序做进一步处理L2TP数据的封装具体步骤如下：1．IP数据报、IPX数据报或NetBEUI帧由各自协议提交给对应于VPN连接的虚拟接口。该接口符合网络驱动程序接口规范NDIS。2．NDIS将数据报提交给NDISWAN，NDISWAN可选择对数据进行压缩处理后，添加PPP报头进行第一步封装。该PPP报头仅含一个PPP协议标识域，不附加任何帧校正序列FCS或其他标记。3．NDISWAN将PPP帧提交给L2TP协议驱动程序，该驱动程序负责在PPP帧外添加L2TP报头进行第二步封装。在L2TP报头中，Tunnel ID 和Call ID的组合标识了一条隧道。4．L2TP协议驱动程序再将封装后的数据报提交给TCP/IP协议驱动程序，并告之驱动程序，将L2TP数据报作为UDP消息发送，两端UDP端口号均为1701。5．TCP/IP协议驱动程序对报文添加IP报头和UDP报头。然后由IPSec对报文进行分析，选择与之相匹配的安全策略，并在此安全策略的基础上，给数据报的UDP消息部分添加相应的ESP报头、报尾，进行IPSec加密、封装。完成IPSec封装后，将原先的IP报头中协议字段值设置为50，同时将该IP报头添加在ESP报文外。之后，TCP/IP协议驱动程序将结果报文提交给拨往本地ISP的拨号连接接口，该接口符合网络驱动程序接口规范NDIS。6．NDIS再次将数据报提交给NDISWAN。7．由NDISWAN提供数据链路层PPP报头、报尾，并将最终形成的PPP帧提交给与拨号硬件相对应的WAN微端口驱动程序。