隧道技术（二）_隧道报文产生背景-程序员宅基地
IPsec VPN
一、IPSEC协议簇安全框架
1、概念
（1）IPSec是一组基于网络层的，应用密码学的安全通信协议簇。IPSec不是具体指哪个协议，而是开放的协议簇。
（2）设计目标：是在IPV4和IPV6环境中为网络层流量提供灵活的安全服务
（3）IPSec VPN：
是基于IPSec协议簇构建的在IP层实现的安全虚拟专用网。通过在数据包中插入一个预定义头部的方式，来保障OSI上层协议数据的安全，主要用户保护TCP、UDP、ICMP和隧道的IP数据包。
（4）用到的加密算法
对称加密 非对称加密 hash hmac 证书 dh
2、提供的安全服务
访问控制有限的流量保密等其他安全服务
（1）不可否认性
（2）重传攻击保护
（3）数据源鉴别
（4）完整性
（5）机密性
3、IPSEC协议簇安全框架
4、IPSec协议簇
二、IPSEC工作模式
1、传输模式
主要应用场景：经常用户主机和主机之间端到端通信的数据保护
封装方式：不改变原有的IP包头，在原数据包头后面插入IPSec包头，将原来的数据封装成保护的数据。
2、隧道模式
主要场景：经常用于私网与私网之间通过公网进行通信，建立安全VPN通道。
封装方式：增加新的IP(外网IP)头，其后是ipsec包头，之后再将原来的整个数据包封装。
三、IPSEC通信协议
1、AH（认证报头）协议
（1）AH提供的安全服务
1）无连接数据完整性
通过哈希函数(如MD5、SHA1)产生的校验来保证。
2）数据源认证
通过在计算验证吗时加入一个共享密钥来实现
3）AH报头中的序列号可以防止重放攻击
（2）AH不提供任何保密性服务（它不加密所保护的数据包）
不论时传输模式还是隧道模式下，AH提供对数据包的保护时，它保护的是整个IP数据包（易变的字段除外，如IP头中的TTL和TOS字段）
2、ESP（封装安全有效载荷）协议
（1）提供的安全服务
1）无连接数据完整性
ESP通常使用DES、3DES、AES等加密算法实现数据加密，使用MD5或SHA1来实现数据完整性认证。
2）数据源认证
3）抗重放服务
4）数据保护
保密服务通过使用密码算法加密 IP 数据包的相关部分来实现
5）有限的数据流保护
数据流保密由隧道模式下的保密服务提供。
3、AH和ESP对比
四、IPSEC建立阶段
安全联盟SA：
定义：SA是通信对等体间对某些要素的约定，通信的双方符合SA约定的内容，就可以建立SA。
三元组：安全参数索引、目的IP地址、安全协议号
1、IKE协商阶段
（1）产生的背景
1）用IPSec保护一个IP包之前，必须先建立安全联盟（SA）
2）IPsec的安全联盟可以通过手工配置的方式建立。但是当网络中节点较多时，手工配置将非常困难，而且难以保证安全性。这时就可以使用IKE（Internet密钥交换）自动进行安全联盟建立与密钥交换的过程。IKE就用于动态建立SA，代表IPSec对SA进行协商
（2）工作过程
IKE经过两个阶段为IPSec进行密钥协商并建立安全联盟
1） 通信各方彼此之间建立了一个已通过身份验证和安全性保护的通道，此阶段的交换建立了一个ISAKMP安全联盟，，即IKE SA。两种协商模式为：主模式协商和野蛮模式协商
2）用已经建立的安全联盟为IPSec协商安全服务，即为IPSec协商具体的安全联盟，建立IPSec SA，产生真正可以用来加密数据流的密钥，IPSec SA用于最终的IP数据安全传送。
2、数据传输阶段
数据传输阶段是通过AH或者ESP通信协议进行数据的传输。建立在网络层。
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