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VPN的建立可以基于几种不同的网络协议，其中最常见的是利用PPTP协议的VPN工作方式。
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基于PPTP协议（点对点隧道协议）网络连接方式的VPN，允许一台客户机通过一个公共网络（如Internet）建立一个秘密的多协议VLAN网络。因此，它可以使公司远端的员工通过Internet而不是直接拨号连接公司的网络。这就是说，通过PPTP的封装，可以使非IP网络获得Internet通信的优点。PPTP是微软和其他厂家支持的标准，它是PPP协议的扩展，可以通过Internet建立多协议VPN。
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VPN模仿点对点连接技术，依靠Internet服务提供商（ISP）和其他的网络服务提供商（NSP）在公用网中建立自己专用的"隧道"，让数据包通过这条隧道传输。对于不同的信息来源，可分别给它们开出不同的隧道。于是，兼容性问题、不同的服务质量要求以及其他的麻烦都迎刃而解了。
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PPTP协议是一种第二层隧道协议。为了传输来自不同网络的数据包，最普遍使用的方法是先把各种网络协议（IP、IPX和AppleTalk等）封装到PPP中，再把这整个数据包装入隧道协议里。这种双层封装形成的数据包需靠第二层协议进行传输，所以称之为"第二层隧道"。另一种方法是把各种网络协议直接装入隧道协议中，由于形成的数据包需靠第三层协议进行传输，所以称之为"第三层隧道"。
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除了基于PPTP模式的VPN之外，VPN还可以基于以下几种协议。
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GRE协议是由Cisco和Net-smiths等公司于1994年提交给IETF的，相关文档为RFC1701和RFC1702。目前有多数厂商的网络设备均支持GRE隧道协议。
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GRE规定了如何用一种网络协议去封装另一种网络协议的方法。GRE隧道由两端的源IP地址和目的IP地址来定义，允许用户使用IP包封装IP、IPX和AppleTalk包，并支持全部路由协议（如RIP2和OSPF等）。通过GRE，用户可以利用公共IP网络连接IPX网络和AppleTalk网络，还可以使用保留地址进行网络互联，或者对公网隐藏企业网的IP地址。GRE只提供了数据包的封装，没有加密功能来防止网络侦听和攻击，所以在实际环境中经常与IPSec一起使用，由IPSec提供用户数据的加密，从而给用户提供更好的安全性。
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除Microsoft外，还有一些厂家也做了许多开发工作。PPTP能支持Macintosh和UNIX，而Cisco的L2F（Layer2 Forwarding）也是一个隧道协议。Microsoft、Cisco和其他一些网络厂商正一起努力使L2F与PPTP融合，产生一个新的L2TP协议。L2TP和PPTP十分相似，因为L2TP有一部分就是采用PPTP协议，这两个协议都允许客户通过其间的网络建立隧道。L2TP还支持信道认证，但它没有规定信道保护的方法。
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开发这个协议的目的是解决当前协议中存在的一些缺点。IPSec是由IETF IP安全性工作组定义的协议集，用于确保网络层之间的安全通信。该协议草案建议使用IPSec协议集保护IP网和非IP网上的L2TP业务，并规定了如何共同使用IPSec和L2FP。下一小节将对IPSec的配置作详细介绍。
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