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1.IPsec介绍

IPsecurity是一套完整的加密系统

 

IPsec-VPN提供三个特性：

authentication  每一个IP包的认证

data integrity  验证数据完整性，保证在传输过程中没有被人为改动

confidentiality（私密性）数据包的加密

 

2.IPsec组成

IPsec协议集包括三个协议：

①internet keyexchange(IKE)密匙交换协议

在两个对等体之间建立一条遂道来完成密钥交换，协商完成再用下面的方法封装数据。

IKE动态的，周期性的在两个PEER之间更新密钥

②encapsulating secutitypayload(ESP)封装安全负载

可以对数据包认证，加密，封装，IP中协议号-50，通常使用3DES来进行加密

③authentication header(AH)

只提供认证，封装，不提供加密，明文传送，IP中协议号-51

IKE原理

①组成

由三个不同的协议组成：

ISAKMP：定义了信息交换的体系结构，也就是格式

SKEME：实现公钥加密认证的机制

Oakley：提供在两个IPsec对等体间达成相同加密密钥的基本模式的机制

 

ISAKMP基于UDP，源目端口都是500

安全联盟（SecurityAssociation，简称SA）

SA是两个通信实体经协商建立起来的一种协定，它们决定了用来保护数据包安全的IPsec协议、转码方式、密钥、以及密钥的有效存在时间等等。任何IPsec实施方案始终会构建一个SA数据库（SADB），由它来维护IPsec协议，用来保障数据包安全。

 

SA是单向的：如果两个主机（比如A和B）正在通过ESP进行安全通信，那么主机A就需要有一个SA，即SA（OUT），用来处理外发的数据包，另外还需要有一个不同的SA，即SA（IN）用来处理进入的数据包。主机A的SA（OUT）和主机B的SA（IN）将共享相同的加密参数（比如密钥）。

 

SA还要根据协议来区分，如果两个主机间同时使用ESP和AH，对于ESP和AH会生成不同的SA。

 

SA分为两种：

IKE（ISAKMP）SA    协商对IKE数据流进行加密以及对对等体进行验证的算法（对密钥的加密和peer的认证）

IPsec SA           协商对对等体之间的IP数据流进行加密的算法

 

对等体之间的IKE SA只能有一个

对等体之间的IPsec SA可以有多个

 

site-to-site ipsecVPN的协商过程，分两个阶段

要想在两个站点之间安全的传输IP数据流，它们之间必须要先进行协商，协商它们之间所采用的加密算法，封装技术以及密钥。

阶段一：在两个对等体设备之间建立一个安全的管理连接。没有实际的数据通过这个连接。这个管理连接是用来保护第二阶段协商过程的。

阶段二：当对等体之间有了安全的管理连接之后，它们就可以接着协商用于构建安全数据连接的安全参数，这个协商过程是安全的，加密的。协商完成后，将在两个站点间形成安全的数据连接。用户就可以利用这些安全的数据连接来传输自已的数据了。

第一阶段：建立ISAKMPSA协商的是以下信息：

1、对等体之间采用何种方式做认证，是预共享密钥还是数字证书。

2、双方使用哪种加密算法（DES、3DES）

3、双方使用哪种HMAC方式，是MD5还是SHA

4、双方使用哪种Diffie-Hellman密钥组

5、使用哪种协商模式（主模式或主动模式）

6、协商SA的生存期

第二阶段：建立IPsecSA协商的是以下信息：

1、双方使用哪种封装技术，AH还是ESP

2、双方使用哪种加密算法

3、双方使用哪种HMAC方式，是MD5还是SHA

4、使用哪种传输模式，是隧道模式还是传输模式

5、协商SA的生存期

为什么需要两个SA，它们之间的关系是怎样的？

第一个隧道ISAKMP SA是用于保护后续的再次协商，

第二次隧道协商的参数是在完全加密的环境下进行的，之后得到的

IPsecSA才真正为数据做加密！

第一阶段策略集面向对象是第二阶段的协商包，第二阶段的转换集面向对象是最终的数据包。

ESP概述

Encapsulationsecurity payload，用于实现数据机密性以及完整性校验。

        分装           安全        有效负载，

ESP有两种模式

传输模式：只加密IP头部以上的数据，对IP头部不进行加密（适用于GRE （通用路由协议）over IPSEC）      加密地点即通信地点

隧道模式：加密原有数据包，再加入新的头部   加密地点非通信地点

.AH概述

Authenticationheader，认证头部，用于实现完整性校验

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