IPSec的安全体系及应用
1.ipsec安全协议的体系组成及各部分功能
1.ipsec安全协议的体系组成及各部分功能IPSec（Internet Protocol Security）是一种网络安全协议，用于提供网络通信的安全性和隐私保护。
它通过在IP 层对数据进行加密和验证，确保在网络上传输的数据的机密性、完整性和真实性。
IPSec 安全协议的体系组成包括以下几个部分：1. IPSec 协议框架：定义了IPSec 的总体结构和基本概念，包括安全关联（SA）、加密和验证算法等。
2. IKE（Internet Key Exchange）协议：用于协商和建立安全关联（SA）。
IKE 协议负责在通信双方之间协商加密和验证算法、交换密钥等信息，以建立安全的通信通道。
3. AH（Authentication Header）协议：提供数据的完整性和源身份验证。
AH 协议通过在数据包头部添加一个验证头，对数据进行哈希计算和数字签名，确保数据在传输过程中未被篡改。
4. ESP（Encapsulating Security Payload）协议：提供数据的加密和可选的完整性验证。
ESP 协议将需要保护的数据进行加密，并可以选择性地添加一个完整性校验值，以确保数据的机密性和完整性。
5. 加密算法：IPSec 支持多种加密算法，如DES、3DES、AES 等，用于对数据进行加密。
6. 验证算法：IPSec 支持多种验证算法，如MD5、SHA-1、SHA-256 等，用于计算数据的哈希值或数字签名。
7. 安全策略：安全策略定义了IPSec 应该如何处理数据包，包括选择加密和验证算法、确定保护的数据流等。
IPSec 的各部分功能协同工作，为网络通信提供了安全的保护机制。
通过使用IPSec，网络管理员可以在网络中实施加密、身份验证和访问控制策略，保护敏感数据的传输和防止网络攻击。
IPSec基础-IPSec服务
IPSec 协议不是一个单独的协议，它给出了应用于IP层上网络数据安全的一整套体系结构，包括网络认证协议Authentication Header（AH）、封装安全载荷协议Encapsulating Security Payload（ESP）、密钥管理协议Internet Key Exchange （IKE）和用于网络认证及加密的一些算法等。
IPSec 规定了如何在对等层之间选择安全协议、确定安全算法和密钥交换，向上提供了访问控制、数据源认证、数据加密等网络安全服务。
一、安全特性IPSec的安全特性主要有：·不可否认性"不可否认性"可以证实消息发送方是唯一可能的发送者，发送者不能否认发送过消息。
"不可否认性"是采用公钥技术的一个特征，当使用公钥技术时，发送方用私钥产生一个数字签名随消息一起发送，接收方用发送者的公钥来验证数字签名。
由于在理论上只有发送者才唯一拥有私钥，也只有发送者才可能产生该数字签名，所以只要数字签名通过验证，发送者就不能否认曾发送过该消息。
但"不可否认性"不是基于认证的共享密钥技术的特征，因为在基于认证的共享密钥技术中，发送方和接收方掌握相同的密钥。
·反重播性"反重播"确保每个IP包的唯一性，保证信息万一被截取复制后，不能再被重新利用、重新传输回目的地址。
该特性可以防止攻击者截取破译信息后，再用相同的信息包冒取非法访问权（即使这种冒取行为发生在数月之后）。
·数据完整性防止传输过程中数据被篡改，确保发出数据和接收数据的一致性。
IPSec 利用Hash函数为每个数据包产生一个加密检查和，接收方在打开包前先计算检查和，若包遭篡改导致检查和不相符，数据包即被丢弃。
·数据可靠性（加密）在传输前，对数据进行加密，可以保证在传输过程中，即使数据包遭截取，信息也无法被读。
该特性在IPSec中为可选项，与IPSec策略的具体设置相关。
IPSEC安全体系与实施
的 一 种 基 础 网 络安 全 方 案
２ Ｉ ｓｅ协 议 简 介 ．Ｐｅ
把 Ｉ ｓｃ 用 于 防 火墙 的意 义 所 在 。 ＩｓＣ也 可 以 在 两 防火 墙 间 Ｐｅ 应 Ｐｅ 建 立 安 全 隧道 ． Ｉ Ｐ数 据在 到 达 防 火墙 时 ．进 行 Ａ 或 Ｅ Ｐ封装 、 Ｈ Ｓ
种 标 准 的 、 靠 的 、 扩 充 的安 全 机 制 ． 是 一 个 开放 的 基 本 可 可 它 当前 Ｉｔ ｔ 全应 用 中大 都依 赖 防 火墙 ． 防火 墙 只 简单 ｎｅ ｍｅ 安 而 它 Ｐ ｅ 框 架 ． 以说 Ｉｓｅ安全 体 系结 构是 目前 唯 一 的 可 以在 任何 形 式 的通 过 拒 绝 不 安全 的数 据 访 问来 达 到 安 全 防 范 ． 不 能 象 Ｉ ｓｅ 可 Ｐｅ 的 网 络 通 信 中 提供 安 全 保 护 的 协议 ． 且 是 最 易 于 扩充 、 完 整 安 全 协 议 体 系通 过 认 证 和加 密 机 制 提 供 有 效 安全 服 务 这 正是 并 最
１ ，引 言
现 了 Ｉｓ ｃ的防 火 墙 或路 由器 的 情 况 使 用 隧 道方 式 防 火 墙 Ｐｅ 在
随 着 Ｉｔｍｅ 在 世 界 范 围 内 的迅 速深 入和 普 及 ． 算 机 网络 之 后 的 网 络 上 的一 组 主机 ． 以不 实 现 Ｉｓｃ而 参加 安 全 通 信 ． ｎｅ ｔ 计 可 Ｐｅ Ｐｅ 应 用 日益 广 泛 ． ｎｅ ｔ Ｅ ｔ ｎ ｔ Ｉｔ ｍｅ 和 ｘ ａ ｅ 网络 的安 全 问题 越 来 越 受 到 而 是 通过 局域 网边 界 的 防火 墙 或 安 全路 由器 上 的 Ｉｓｃ软 件 ｒ 人 们 的 重 视 在 网络 中传 输 的数 据 多 是 明 文 的 ． 中含 有 的 重 要 ５ Ｉ ｓｅ的 实 施 其 ．Ｐ ｅ
IPSec简介
1IPSec的定义IPSec（Internet Protocol Security）即Intenet安全协议，是IETF提供Internet 安全通信的一系列规范，它提供私有信息通过公用网的安全保障。
IPSec适用于目前的版本IPv4和下一代IPv6。
IPSec规范相当复杂，规范中包含大量的文档。
由于IPSec在TCP/IP协议的核心层——IP层实现，因此可以有效地保护各种上层协议，并为各种安全服务提供一个统一的平台。
IPSec 也是被下一代Internet 所采用的网络安全协议。
IPSec 协议是现在VPN开发中使用的最广泛的一种协议，它有可能在将来成为IPVPN的标准。
IPSec的基本目的是把密码学的安全机制引入IP协议，通过使用现代密码学方法支持保密和认证服务，使用户能有选择地使用，并得到所期望的安全服务。
IPSec是随着IPv6的制定而产生的，鉴于IPv4的应用仍然很广泛，所以后来在IPSec的制定中也增加了对IPv4的支持。
IPSec在IPv6中是必须支持的。
2IPSec协议体系结构IPSec将几种安全技术结合形成一个完整的安全体系，它包括安全协议部分和密钥协商部分。
（1）安全关联和安全策略：安全关联（Security Association，SA）是构成IPSec 的基础，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安全协议（AH协议或者ESP协议）、转码方式、密钥及密钥的有效存在时间等。
（2）IPSec 协议的运行模式：IPSec协议的运行模式有两种，IPSec隧道模式及IPSec 传输模式。
隧道模式的特点是数据包最终目的地不是安全终点。
通常情况下，只要IPSec 双方有一方是安全网关或路由器，就必须使用隧道模式。
传输模式下，IPSec 主要对上层协议即IP包的载荷进行封装保护，通常情况下，传输模式只用于两台主机之间的安全通信。
（3）AH（Authentication Header，认证头）协议：设计AH认证协议的目的是用来增加IP数据报的安全性。
IPSECvpn解释
IPsecVPNipsec是iP security的缩写,即IP安全性协议，他是为IP网络提供安全性服务的一个协议的集合，是一种开放标准的框架结构,工作在OSI七层的网络层，它不是一个单独的协议,它可以不使用附加的任何安全行为就可以为用户提供任何高于网络层的TCP/IP应用程序和数据的安全。
主要提供如下的保护功能：1。
加密用户数据，实现数据的私密性2。
验证IP报文的完整性,使其在传输的路上不被非法篡改3。
防止如重放攻击等行为4。
即可以确保计算机到计算机的安全，也可以确保两个通信场点（IP子网到子网）的安全5. 使用网络设备特点的安全性算法和秘钥交换的功能，以加强IP通信的安全性需求。
6. 它是一种VPN的实施方式。
ipsec不是一个单独的协议,它给出了应用于IP层上网络数据安全的一整套体系结构。
该体系结构包括认证头协议（AH）。
封装安全负载协议（ESP）,密钥管理协议（IKE)和用于网络认证及加密的一些算法等.ipsec规定了如何在对等体之间选择安全协议,确定安全算法和秘钥交换，向上提供了访问控制，数据源认证，数据加密等网络安全服务。
关于IPSEC的传输模式与隧道模式ipsec的传输模式:一般为OSI传输层，以及更上层提供安全保障。
传输模式一般用于主机到主机的IPsec，或者是远程拨号型VPN的ipsec,在传输模式中，原始的IP头部没有得到保护，因为ipsec的头部插在原始IP头部的后面，所以原始的IP头部将始终暴漏在外,而传输层以及更上层的数据可以被传输模式所保护.注意：当使用传输模式的ipsec在穿越非安全的网络时，除了原始的IP地址以外，在数据包中的其他部分都是安全的。
ipsec的隧道模式：它将包括原始IP头部在内的整个数据包都保护起来，它将产生一个新的隧道端点,然后使用这个隧道端点的地址来形成一个新的IP头部，在非安全网络中，只对这个新的IP头部可见，对原始IP头部和数据包都不可见。
在这样的网络环境中，就会在路由器VPNA 和VPNB的外部接口产生一个隧道端点，而他们的接口地址正式这个隧道端点的地址。
ipsec原理
IPsec是什么？IPsec是给IP和上层协议提供安全的IP协议扩展。
最初是为IPv6标准而开发的，后来返过来又支持IPv4。
RFC2401描述了IPsec的体系。
下面简单介绍一下IPsec。
IPsec使用两个不同的协议——AH和ESP来确保通信的认证、完整性和机密性。
它既可以保护整个IP 数据报也可以只保护上层协议。
适当的模式称为：隧道模式和传送模式。
在隧道模式下，IP数据报被IPsec协议完全加密成新的数据报；在传送模式下，仅仅是有效负荷被IPsec协议将IPsec头插入IP 头和上层协议头之间来搬运（见图1）。
图1. IPsec 隧道模式和传送模式为保护IP数据报的完整性，IPsec协议使用了“散列信息认证代码”（HMAC：hash message authentication codes)。
为了得到这个“散列信息认证代码”，IPsec 使用了像MD5和SHA这样的散列算法根据一个密钥和数据报的内容来生成一个“散列”。
这个“散列信息认证代码”包含在IPsec协议头并且数据包接受者可以检查“散列信息认证代码”（当然前提是可以访问密钥）。
为了保证数据报的机密性，IPsec协议使用对称加密算法。
IPsec标准需要NULL和DES执行者。
如今经常使用像3DES、AES和Blowfish这样更加强的算法。
为了避免拒绝服务攻击（DoS: denial of service attacks），IPsec协议使用了一个滑动窗口，每个数据包被分配到一个序号，并且只接受在不在窗口中的或新的数据包。
旧的数据包立即丢弃。
这可以避免重复攻击，即：攻击者记录原始的数据并稍后再次重发。
通信的双方为了能够加密和解密IPsec数据包，他们需要一种方法来保存通信的密钥、算法和IP地址等有关信息。
所有的这些用来保护IP数据报的参数保存在一个“安全联盟”（SA：security association）中。
“安全联盟”依次保存在一个“安全联盟”数据库（SAD：security association database）中。
ipsecvpn安全接入技术要求与实施指南
ipsecvpn安全接入技术要求与实施指南一、IPSec VPN概述IPSec VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）是一种通过公共网络（如互联网）构建安全的加密通道，实现远程用户与内部网络的远程接入技术。
IPSec VPN技术在我国得到了广泛的应用，为企事业单位提供了便捷、安全的远程办公解决方案。
二、IPSec VPN安全接入技术要求1.设备要求为确保IPSec VPN的安全接入，需要选用具备高性能、稳定可靠、支持多种加密算法的VPN设备。
同时，设备应支持严格的身份认证和访问控制功能，以防止未经授权的用户接入。
2.网络架构要求IPSec VPN网络应采用星型拓扑结构，以降低网络故障对业务的影响。
同时，应合理规划VPN网关的部署位置，确保网络的可靠性和安全性。
3.安全策略要求针对VPN网络的特点，应制定合理的安全策略，包括数据加密、身份认证、访问控制、入侵检测等。
同时，要确保安全策略的实施和持续优化。
4.身份认证和授权要求对VPN用户进行严格的身份认证和授权，确保只有经过授权的用户才能访问内部网络资源。
同时，要实现用户权限的动态调整，以满足不同业务场景的需求。
三、IPSec VPN实施流程1.设备选型与部署根据实际需求选择合适的VPN设备，并进行部署。
部署过程中要确保设备之间的连接稳定，网络拓扑结构合理。
2.网络配置与优化对VPN网络进行配置，包括IP地址规划、路由策略、QoS设置等。
同时，根据实际网络状况进行优化，确保网络性能。
3.安全策略配置与监控配置VPN安全策略，包括数据加密、身份认证、访问控制等。
同时，建立完善的监控体系，对VPN网络的安全状态进行实时监控。
4.身份认证与授权配置配置用户身份认证和授权策略，确保只有授权用户才能访问内部网络资源。
5.测试与验收在IPSec VPN实施完毕后，进行详细的测试与验收，确保网络性能、安全性和稳定性满足要求。
四、IPSec VPN运维与管理1.日常监控对VPN网络进行日常监控，包括设备状态、安全事件、网络性能等。
通信与网络安全之IPSEC
通信与⽹络安全之IPSECIPSec（IP Security）是IETF制定的为保证在Internet上传送数据的安全保密性能的三层隧道加密协议。
IPSec在⽹络层对IP报⽂提供安全服务。
IPSec协议本⾝定义了如何在IP数据包中增加字段来保证IP包的完整性、私有性和真实性，以及如何加密数据包。
使⽤IPsec，数据就可以安全地在公⽹上传输。
IPSec技术也可以实现数据传输双⽅的⾝份验证，避免⿊客伪装成⽹络中的合法⽤户攻击⽹络资源。
IPSec只能在IP⽹络中使⽤。
1.IPSEC 特性IPSec通过以下技术实现在机密性、完整性、抗抵赖和⾝份鉴别⽅⾯提⾼端到端的安全性：1）通过使⽤加密技术防⽌数据被窃听。
对称+⾮对称数字信封，⾮对称使⽤DH2）通过数据完整性验证防⽌数据被破坏、篡改。
HMAC 哈希算法3）通过认证机制实现通信双⽅⾝份确认，来防⽌通信数据被截获和回放。
随机数+IV+数字信封IPSec技术还定义了：何种流量需要被保护。
使⽤ACL数据被保护的机制。
使⽤AH、ESP协议数据的封装过程。
使⽤DH 算法进⾏交换2.IPSEC和IKE的关系IKE（Internet Key Exchange）为IPSec提供了⾃动协商交换密钥、建⽴安全联盟的服务，能够简化IPSec的使⽤和管理，⼤⼤简化IPSec的配置和维护⼯作。
IKE是UDP之上的⼀个应⽤层协议，端⼝号500，是IPSEC的信令协议。
IKE为IPSEC协商建⽴安全联盟，并把建⽴的参数及⽣成的密钥交给IPSEC。
IPSEC使⽤IKE建⽴的安全联盟对IP报⽂加密或验证处理。
IPSEC处理做为IP层的⼀部分，在IP层对报⽂进⾏处理。
AH协议和ESP协议有⾃⼰的协议号，分别是51和50。
3.IPSec两种⼯作模式3.1.传输模式传输（transport）：只是传输层数据被⽤来计算AH或ESP头，AH或ESP头和被加密的传输层数据被放置在原IP包头后⾯。
（数据包，根据OSI七层模型，⼀层层封装，从最外层依次为MAC-IP-TCP/UDP-数据）传输模式⼀个最显著的特点就是：在整个IPSec的传输过程中，IP包头并没有被封装进去，这就意味着从源端到⽬的端数据始终使⽤原有的IP地址进⾏通信。
IPsec与网络安全
I P s e c与网络安全-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1IPsec与网络安全一 IPsec概述IPSec是一种开放标准的框架结构，通过使用加密的安全服务以确保在Internet 协网络上进行保密而安全的通讯。
IPSec 是安全联网的长期方向。
它通过端对端的安全性来提供主动的保护以防止专用网络与 Internet 的攻击。
在通信中，只有发送方和接收方才是唯一必须了解 IPSec 保护的计算机。
IPSec 提供了一种能力，以保护工作组、局域网计算机、域客户端和服务器、分支机构、Extranet 以及漫游客户端之间的通信。
二常见问题IPSec 基于端对端的安全模式，在源 IP 和目标 IP 地址之间建立信任和安全性。
考虑认为 IP 地址本身没有必要具有标识，但 IP 地址后面的系统必须有一个通过身份验证程序验证过的标识。
只有发送和接收的计算机需要知道通讯是安全的。
每台计算机都假定进行通讯的媒体不安全，因此在各自的终端上实施安全设置。
通常，两端都需要 IPSec 配置（称为 IPSec 策略）来设置选项与安全设置，以允许两个系统对如何保护它们之间的通讯达成协议。
IPSec 协议不是一个单独的协议，它给出了应用于IP层上网络数据安全的一整套体系结构。
IPSec 规定了如何在对等层之间选择安全协议、确定安全算法和密钥交换，向上提供了访问控制、数据源认证、数据加密等网络安全服务。
三功能及作用目标IPsec提供以下的功能,来让两台计算机之间能够安全的传送信息:1）在开始传送信息之前,双方会相互验证对方的身份2）确认所收到的信息,是否在传送的过程中被截取并篡改过,也就是确认信息的完整性3）将传送的信息加密，两台计算机之间在开始将信息安全地传送出去之前, 它们之间必须先协商, 以便双方同意如何来交换与保护所传送的信息, 这个协商的结果被称为SA (security association, 安全关联). 如果一台计算机同时与多台计算机利用IPsec来通信,则此计算机必然会有多个SA,因此为了避免混淆,IPSec利用SA内的SPI来判断此SA是与哪一台计算机所协商出来的SA。
IPSEC体系结构
1.1IPSec体系结构IP安全(IP Security)体系结构，简称IPSec，是IETF IPSec工作组于1998年制定的一组基于密码学的安全的开放网络安全协议。
IPSec工作在IP层，为IP 层及其上层协议提供保护。
IPSec提供访问控制、无连接的完整性、数据来源验证、防重放保护、保密性、自动密钥管理等安全服务。
IPSec独立于算法，并允许用户(或系统管理员)控制所提供的安全服务粒度。
比如可以在两台安全网关之间创建一条承载所有流量的加密隧道，也可以在穿越这些安全网关的每对主机之间的每条TCP连接间建立独立的加密隧道。
IPSec在传输层之下，对应用程序和终端用户来说是透明的。
当在路由器或防火墙上安装IPSec时，无需更改用户或服务器系统中的软件设置。
即使在终端系统中执行IPSec，应用程序之类的上层软件也不会受到影响。
1.1.1IPSec的组成IPSec是因特网工程任务组（IETF）定义的一种协议套件，由一系列协议组成，验证头（AH）、封装安全载荷（ESP）、Internet安全关联和密钥管理协议ISAKMP的Internet IP安全解释域（DOI）、ISAKMP、Internet密钥交换（IKE）、IP安全文档指南、OAKLEY密钥确定协议等，它们分别发布在RFC2401～RFC2412的相关文档中。
图2.3显示了IPSec的体系结构、组件及各组件间的相互关系。
图 2.3 IPSec的体系结构AH（认证头）和ESP（封装安全载荷）：是IPSec体系中的主体，其中定义了协议的载荷头格式以及它们所能提供的服务，另外还定义了数据报的处理规则，正是这两个安全协议为数据报提供了网络层的安全服务。
两个协议在处理数据报文时都需要根据确定的数据变换算法来对数据进行转换，以确保数据的安全，其中包括算法、密钥大小、算法程序以及算法专用的任何信息。
IKE（Internet 密钥交换）：IKE利用ISAKMP语言来定义密钥交换，是对安全服务进行协商的手段。
IPsec在网络安全中的应用
Ｉｓｃ Ｐｅ 是以 Ｉ 为单位对信息进行暗号化 Ｐ包 的方式 ，来对传输途 中的信息包进行加密或者 防止遭到篡改 的一种协议 ， 护 Ｉ 协议安全 是保 Ｐ 通信 的标准 ， 它主要对 Ｉ 协议分组 进行加密和 Ｐ 认证 。ＩＳｃ Ｐｅ 协议 给出了应用 于 Ｉ Ｐ层上网络数 据安全 的一整套体系结构 ， 包括网络认证协议 、 封装安全载荷协议 、密钥管理协议和用于 网络 认证及 加密的一些算法等 。ＩＳｃ规 定了如何 Ｐｅ 在对等层之间选择安全协议 、确定安全算法和 密钥交 换 ， 向上提供 了访问控 制 、 数据 源认证 、 数据加密等网络安全服务 。 ＩＳｃ Ｉ Ｐｅ 在 Ｐ层上 对数据包 进行安 全处理 ， 提供数 据源的验证 ， 据完整性 ， 数 数据机 密性 ， 抗重放等安全 服务 。各种应用程序可 以享用 Ｉ Ｐ 层提供 的安全服务和密钥管理 ，而不必设计和 实现 自己的安全机制 ，因而大大减少了密钥协 商的开销 ， 降低 了生长安 全漏洞 的可能性 。 也
３ ． ３分析 根据需求 ，采用 ＩＳｅ Ｐｅ 完全能满足加密需 者使用 ， 而不能为其他任务实体使用或者读出 。 求 。首先 ， 定义—个 ＩＡ Ｍ 密钥交换策 略 ， ＳＫ Ｐ 它 会定义允许 ＩＡ Ｍ 与每 一对等路 由器协商密 ＳＫ Ｐ １． ．４对包重放攻击的防范。 放攻击是指 １ 重 攻击者发送—个 目的主机 已接收过的包 ，通过 钥交换的参 数 ， 这些参数在路由器上匹配 。 然后 占用接收系统 的资源 ，这种攻击使系统的可用 定义每一 ＩＳｃ Ｐ ｅ 对等端使用 的共 享密钥 ，这里 使用 ｉａｅｒ ，它在 每个 ＩＳｃ 由器上都是 ｔ ｓｃｅ ｓ ｔ Ｐｅ 路 性受到损害 ， 作为无连接协议 ， 很容易受到重 Ｉ Ｐ 相 同的。然后 定义 ＩＳｃ Ｐ ｅ 用来创 建一个或多个 放攻击的威胁 。 １ Ｐ ｅ 基本特征 ． Ｉ ＳＣ ２ 交换集 的算法 。设置用于分类使用不 同变换集 ＩＳ ｃ Ｐ ｅ 建立在两个基 本概念之上 ： 流量的访问表 。本例 中创建 了 １１ １２ ０ 和 ０ 两条 访问表来匹配 网段之间的流量 。在设置完访问 １ ． 安全协议 ．１ ２ 安全协议提供 了下列服务 ： 原始认证 、 无连 接 。 并希望尽可能减少额外的工作。 同时要求加 表之后 ， 创建一个 ｃｙｔ ｍ ｐ并应用 到对应的 ｒｐ ａ， ｏ 接完整性 、 加密 、 反重放 ， 通过使 用两种报 头 密 ｔｎｔ 并 ｅ ｅ 会话来 保证 他们 的密钥 被安 全 地传 路 由器接 口上 ，完成整个路 由器的数据加密配 ｌ 来实现这些服务 ： 认证报 头（ Ｈ 和封装安 全荷 送 ， 同时又希望结点之问所有的流量被认 证。 置过程 。 Ａ ） 但 载（Ｓ ） 它们用 于隧道模式或传输模式。 ＥＰ。 隧道 两 个路 由器 的 以太 口地址 分别 为 １２ ０ ． ４ ７５ ． ／ １２ ０ ４结束语 模式封装整个 Ｉ Ｐ报文 ， 而传输模式 只封装 上层 和 １０ ０ ． ／ ， ５ ． ０ ．２ 串口地址段 为 ２ ５ ５ ．２ ． １ １ ４ ０ ０ ． ． ｔ 拓 １１ ４ ０ 作为网络基本节点 的路 由器 ， 使用安全协 议为周边的数据通信提供强大 的安全保 障是 Ｉ Ｐ 信息。 路由器 中， 报头中的部分是不会变化 扑结构如下 ： 在 Ｉ Ｐ 网络的发展趋势 ， ＩＳｃ 而 Ｐｅ 协议经过实践 的，比如，源和 目的 Ｉ 地址在隧道模式 Ｐ 中，Ｈ认 证数据 是基 于整个 原始 Ｉ Ａ Ｐ报 证明是 Ｉ 安 全协议 中最 为成 熟和 可靠 Ｐ …一 的 ， 由器 中集 中 ＩＳ ｃ 在路 Ｐ ｅ 协议 已成 为重 文的内容计算 的，新 Ｉ Ｐ头中的选定部分 “ …一 要的部 分。 在整个路 由器 中不 发生变化 。当报文路 由时 ， 发生变化的 Ｉ 报头并 不用来计算 Ｐ 参 考 文献 ｆｍ ｒ ｅ ａｏ １ ｅ ｋ ｅ． ］ ｉ ｋ 潇湘工作 室译网 络 安全 『 生 认证数据。
IPSec安全协议,验证头AH、封装安全有效载货ESP
IPSec安全协议，验证头AH、封装安全有效载货 ESP.
目前占统治地位的IPv4在设计之初没考虑安全性，IP包 本身不包含任何的安全特性，IP包的数据没机密性，真 实性，完整性等安全认证。从而导致目前Internet中的 许多应用系统处于不设防或很少设防的状态，存在较多 的安全隐患，并且情况日趋严重和复杂。IPv4网络中， 伪装源地址非常容易，如SendIP便可以发送任意源地 址、源端口等的数据包，数据包的接收者无法判断数据 包中的IP地址是否为真正的发送者的IP，由于数据采用 明文传送，中途经过了许多未知的网络，在到达目的地 之前很可能已被攻击者捕获、解码，并恶意修改，如此， 数据也就毫无完整性和机密性可言了。
（4）ESP（Encapsulate Security Payload，封装 安全载荷）协议：封装安全载荷（ESP）用于提高 Internet协议（IP）协议的安全性。它可为IP提供 机密性、数据源验证、抗重放以及数据完整性等安 全服务。ESP属于IPSec的机密性服务。其中，数据 机密性是ESP的基本功能，而数据源身份认证、数 据完整性检验以及抗重传保护都是可选的。ESP主 要支持IP数据包的机密性，它将需要保护的用户数 据进行加密后再重新封装到新的IP数据包中。
ESP的头部组成 它包含了下面一些字段： （1）安全参数索引(32比特)：标识了一个安全关联。 （2）序号(32比特)：一个单调递增的计数器的值；和AH讨论的 一样，提供了反重放功能。 （3）有效载荷数据(可变)：这是通过加密保护的传输级报文段(传 输方式)或IP分组(隧道方式)。 （4）填充(0--255字节)：长度由具体的加密算法决定。 （5）填充长度(8比特)：指出在这个字段前面填充字节的数目。 （6）下一个首部(8比特)：表示受ESP保护的载荷的类型。在传输 模式下可能是6(TCP)或者17(UDP)；在隧道模式下可能是5(IPv4) 或者41(IPv6)。 （7）验证数据(可变)：一个包含了完整性检查值的可变长度字段( 必须是32bit字的整数倍)，完整性检查值是通过在ESP分组减去鉴 别数据字段上计算得来的。
IPSec详解
Internet 所提供的廉价专线服务 – IPSec技术一、 前言以往一般企业在建立企业分支机构之间和分支机构与总部间的通信时，只能够选择电信公司的DDN专线或ATM/帧中继虚电路服务。
这些都是昂贵的通信服务，会大大增加企业的运营成本。
不过，随着Internet的出现和普及，企业内部的通信有了很多不同的选择；在价格方面也有显著的节省。
Internet的确提供了前所未有的覆盖范围，但同时也制造了严峻的安全性问题。
企业理所当然地希望能利用Internet来建立他们分支机构之间和分支机构与总部间的连接，但是首先要解决的是在IP公网上的安全问题；而IPSec技术就是建立IP专线网络的重要环节。
二、 IPsec体系结构IPSec是由一系列RFC标准协议所组成的体系，用以提供访问控制、数据起源的验证、无连接数据的完整性验证、数据内容的机密性、抗重播保护以及有限的数据流机密性保证等服务。
IPSec是在网络层实现数据加密和验证，提供端到端的网络安全方案。
由于加密后的数据包仍然是一般的IP数据包，所以这种结构完全能够很好地应用在Internet上。
IPSec的一系列RFC标准协议除RFC2401外，还包括RFC2402（验证头，AH）、RFC2406（封装安全载荷，ESP）、RFC2407（用于Internet安全联盟和密钥管理协议ISAKMP的Internet IP安全解释域）、RFC2408（ISAKMP）、RFC2409（Internet密钥交换，IKE）、RFC2411（IP安全文档指南）、RFC2412（OAKLEY密钥确定协议）等。
IPSec组件包括安全协议验证头（AH）和封装安全载荷（ESP）、安全关联（SA）、密钥交换（IKE）及加密和验证算法等。
1. 验证头（AH）验证头(Authentication Header，AH)是一个安全协议头（如图1所示），为IP 包提供无连接的完整性验证、数据源认证和选择性抗重播服务，但没有提供机密性安全服务，可在传输模式和隧道模式下使用。
IPSEC 配置详解
敏感流量由访问列表所定义，并且通过crypto map(保密图)集被应用到接口上。
配置
1、为密钥管理配置IKE
2、（可选）定义SA的全局生命期
(global)crypto ipsec security-association lifetime seconds seconds
(global)crypto ipsec security-association lifetime killobytes kilobytes
（可选）选择IP压缩变换
--comp-lzs
(2)（可选）选择变换集的模式
(crypto-transform)mode {tunnel | transport}
5、使用IPSec策略定义保密映射
保密图(crypto map)连接了保密访问列表，确定了远程对等端、本地地址、变换集和协商方法。
变换集必须和远程对等端上使用的相同
--（可选）如果SA生命期和全局默认不同，那么定义它：
(crypto-map)set security-association lifetime seconds seconds
(crypto-map)set security-association lifetime kilobytes kilobytes
IPSEC 配置详解
IPSec 使用加密、数据完整性、源发鉴别以及拒绝重演分组来保护和认证网络层对等端之间的IP分组
IPSec对于构建内因网、外因网以及远程用户接入VPN来说非常有用处
IPSec支持以下标准
--Internet协议的安全体系结构
--IKE(Internet密钥交换)
(crypto-map)set security-association lifetime kilobytes kilobytes
利用IPSec完善系统安全性的研究
利用 ｅ完善 ｃ
雷惊鹏 沙有 闯 郭 利
（ 安徽 国防科技 职业 学院 信 息工程 系，安徽 六安 ２ ７ １ ） ５ ０ １
摘
要： 本文首先针 对 网络安 全 的主要 威胁和 相应 的安 全措 施做 了简要介 绍和 分析，在 此基础 上详细 阐述 了Ｉ ｅｉ安 全 Ｐ ｃ－ Ｓ ￣ ｇ
能 力 并通 过 实 验 做 出说 明 。 根 据 实验 结 果 对技 术 的进 一 步研 究提 出 了 自 己的 思 考 。
关键词 ：Ｉ ｅ；系统安 全 ；策略 Ｐ ｃ Ｓ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈｏ ａ ｉ ｅｏ ｓ ａ ｃ ｆＭ ｋｎｇｕｓ ｆＩ ＰＳｅ ｏ Ｐ ｒｅ ｔＳ ｓｅ ｃ ｉ ｅ ｔ ｅ ｌ ｃ ｙ ｔｍ Ｓｅ ｕｒｔ ｙ
一
方面，ＩＳ ｃ Ｐ ｅ 对使用 者则完全透 明。 ＩＳｃ Ｐ ｅ 的结构文档ＲＣ ４ １ Ｆ ２ ０ 定义 了其基 本结构 。Ｉ Ｓ ｃ Ｐ ｅ 将
几种安全 技术结合 形成一个 完整的 安全 体系 ，主 要包括安 全协议部分和密钥协商部分 。 （ ） 安 全 关 联 和 安 全 策 略 ： 安 全 关 联 （ ｅｕ ｉｙ １ Ｓ ｃ ｒ ｔ Ａ ｓ ｃａ ｉｎ Ａ ｓ ｏ ｉ ｔ ｏ ，Ｓ ）是构 成Ｉ Ｓ ｃ Ｐ ｅ 的基础 ，是两 个通信 实体 经协商建 立起来 的一种协定 ，决定 了用 来保护数 据包安全 的安全协 议、转码 方式、密钥 及密钥 的有效存在 时间等 。
ｓ ｆｔ ｍｅ ｓ ｅ Ｏ ｎ ｈｓ ａ ｉ． ｉ ｐ ｐ ｒ ｘ ｏ ｎ ｓ ｎ ｅａｌ ＰＳ ｃ ｅ ｕ ｉ ｃ ｐ ｂｌ ｉｓ ｎ ｄ ｓ ｒｂ ｓ ｈ ｏ ｇ ａ ｅｙ ａ ｕｒ ． ｔ ｉ ｂ ｓｓｔ ｓ ａ ｅ ｅ ｐ ｕ ｄ ｉ ｄ ｔ ｉ ｈ Ｉ ｅ ｓ ｃ ｒｔ ｙ ａ ａ ｉｔｅ ａ ｄ ｅ ｃ ｉｅ ｔｒ ｕ ｈ ｉ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔ． ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕｔ， ｅａ ｔ ｏ ｘ ｒｓ ｅ ｉ ｐｉｉ ｎａ ｏ ｔｆｒｈ ｒｓｕ ｙｏ ｅ ｈ ｉ ｕ ． ｘ ｅ ｉ ｎ ｓＡｃ ｏ ｄ ｎ ｏｔ ｅｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ｓ ｌ ｔ ｕ ｈ ｒｅ ｐ ｅ ｓ ｓｈ ｓｏ ｎ ｏ ｂ ｕ ｔ ｅ ｔ ｄ ｎｔｃ ｎ ｑ ｅ ｒ ｓｈ ｕ
IPSec详细介绍PPT课件
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AH和ESP可以单独使用，也可以嵌套使用。 通过这些组合方式，可以在两台主机、两台安 全网关（防火墙和路由器），或者主机与安全 网关之间使用。
.
9
IKE（Internet Key Exchange）
IKE协议负责密钥管理，定义了通信实体间进行身份 认证、协商加密算法以及生成共享的会话密钥的方法。
应用层
传输层
网络层+IPSec 数据链路层
外部IPSec功能实体
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IPSec运行模式
传输模式（Transport Mode）和隧道模式 （Tunnel Mode）。
AH和ESP都支持这两种模式，因此有四种组 合：
传输模式的AH 隧道模式的AH 传输模式的ESP 隧道模式的ESP
.
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（SPI,DST,Protocol），并利用这个三元组在
SAD中查找一个SA。有时是四元组，加上源
地址（SRC）。
.
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SAD中每个SA除了上述三元组之外，还包括：
1. 序列号（Sequence Number）：32位，用于产生AH 或ESP头的序号字段，仅用于外出数据包。SA刚建立 时，该字段值设置为0，每次用SA保护完一个数据包时， 就把序列号的值递增1，对方利用这个字段来检测重放 攻击。通常在这个字段溢出之前，SA会重新进行协商。
数据完整性验证
通过哈希函数（如MD5）产生的校验来保证
数据源身份认证
通过在计算验证码时加入一个共享密钥来实现
防重放攻击
AH报头中的序列号可以防止重放攻击。
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7
ESP（Encapsulating Security Payload ）
ESP除了为IP数据包提供AH已有的3种服务外，还提 供另外两种服务：
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４． 密钥交换协 议 Ｉ Ｋ Ｅ ＩＥ １ｌｍｅＫ ｙ ｘ ｈｎ ｅ 是 ＩＳ ｃ中的 自动 密钥交 换协 议 ． Ｋ （ ｅ ｔｅ Ｅ ｃ ａｇ ） Ｐ ｅ ｎ 用于动态地建立安全关联 （Ａ） 为通 信双方协 商 ＩＳ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Ｓ ， Ｐ ｅ 通信所 需
Ｉ ｅ 的模块 化结构 Ｐ ￣ Ｓ
１ Ｉ ｅ 安全协议 ． Ｓｃ Ｐ
Ｉ ｅ 安全协议定义 了如何通 过在Ｉ数据包中增加扩展 头和字 再转发到最终的 目的地 。Ｉ ｅ 支持嵌套隧道 ．即对 已隧道化的数 Ｐｃ Ｓ Ｐ Ｐ ｃ Ｓ 段来保证 Ｉ包的机 密性、完整性和可认证 性。其 包括两个 安全协 据包再进行隧道化 处理 。 Ｐ 议 ：认证 头 Ａ Ｈ和封闭安全载荷 Ｅ Ｐ Ｓ。
【 关键词】Ｉ ｅ 安 全体 系 Ｐｃ Ｓ
身份验证 方式有 ：Ｋｒｅ ｓ ５ ｅｂｒ Ｖ 、公钥证书和预共享密钥 。 ｏ ３ 安全 关联 Ｓ ． Ａ
安全 关联 Ｓ （ ｃｒｙ ｓ ｃ ｃｎ 是 Ｉ ｅ 的一个 重要概念 ， Ａ ｓ ｕｔＡｓ ｉｉ ） Ｐ ｃ ｅ ｊ ０ ａ０ Ｓ
Ｈ和Ｅ Ｐ Ｓ 的执 行有关 。 Ｉ ｅ ｅ 是全球最 大的，开放 的 由众 多网络 互连而成 的计算 既与认证 和机 密机 制有 关，又与安全协议 Ａ ｎ ｒｔ ｔｎ 机网络 ， Ｃ ／Ｐ Ｔ Ｐ Ｉ协议族是实现网络连接 和互操作性的关键 。 Ｃ ／ Ｓ 是发送者和接受者之间的单 向逻辑链路 ， Ｔ Ｐ Ａ 为收发运行双方的业
２ 隧 道 模 式 ．
隧道模式用于主机 与路 由器或 两台路 由器之间 ．保护整个 Ｉ Ｐ 数据包。它将整个 Ｉ （ Ｐ包 称内部 Ｉ头 ） Ｐ 进行封装 ．然后增加一个 Ｉ Ｐ
圈 １ ｌ ｅ 的楫块 化结｝ Ｐ ｃ ｓ 句
头（ 称外部 Ｉ头 ） 并在 内部与外部 ｌ头之间插入 一个 Ｉ ｅ 头。 Ｐ ． Ｐ Ｐ ｃ 该 Ｓ 模式的通信由受保 护的内部 Ｉ Ｐ头指定 ．而 ＩＳｃ终点由外部 Ｉ Ｐｅ Ｐ头 指定。如果 ＩＳｃ Ｐ ｅ 终点 为安全网关 ．则该 网关会还原 出内部 Ｉ包 ． Ｐ
证表头的数据 ．提供消息 认证和完整性 。在传输过程中 ．中间的
Ｉ ｅ 安全协 议和模式有 ４种可能组合 ：Ａ Ｐ ｃ Ｓ Ｈ传输模 式、Ａ Ｈ隧
三 、ＩＳ ｃ Ｐ ｅ 的实施
Ａ 协议是在 Ｉ数据包表头和Ｔ Ｐ Ｈ Ｐ Ｃ 数据 包表头中间加入一 段验 道模式，Ｅ Ｐ传输模 式和 Ｅ Ｐ Ｓ Ｓ 隧道模式 。 路由器都不查看Ａ Ｈ首部 ． 当数据报到达 目的站时 ．目的站 主机 才 处理 Ａ Ｈ字段 ．以鉴 别源 主机 和检查数据报 的完整性 。 Ｅ Ｐ 议用于 实现数 据传输 的机密 性 ． 以单独使 用 ． Ｓ协 可 也可 以和 Ａ Ｈ一 起使 用 ．同时提供认 证和 加密两种 功能 Ｅ Ｐ Ｓ 能根据 所使 用的算法 ，对 Ｉ数据 报提供数 据来 源认证 和无连接 的完整 Ｐ
操作 ： 密钥交换和数据保护 。 通过在彼此通信的计算机或网关上协
商 ，从而达成 一致 的加密和 身份验证算法 ．保证机密性和身份 验
证。在进行密钥安全交换时， 用于生成实际密钥的基本密钥材料
的组是 Ｄｆｅ Ｈ ｌ ｎ ， 以生成 ７ ８ ｉｉ－ ｅｌ 组 可 ｆ ｍａ ６ 位或 １２ 位 的主密钥的密 ０４ 钥材料 ．加密算法有 Ｄ Ｓ Ｄ Ｓ Ｅ 、３ Ｅ 。完整性算法包括 ＭＤ ５和 Ｓ Ａ１ Ｈ 。 行模式及实施方案，并给 出 了Ｉ ｅ 在 Ｗ Ａ Ｐｃ Ｓ Ｌ Ｎ中的应 用模 型。
维普资讯
商 业 科 技
２认证和加 密算法 为保护通信安全 ， 密钥 交换 与管理协议 （Ｅ执行两个阶段的 Ｉ） Ｋ
ＩＳ ｃ ｅ 的安全体系及应用 Ｐ
辫 郭改文 河南教育学院
【 摘 要】本文 分析 了Ｉ ｅ的安全体 系结构 ， Ｐｃ Ｓ 总结 了Ｉ ｅ 的运 Ｐｃ Ｓ ＶＮ Ｗ Ａ Ｐ Ｌ Ｎ
的相关信息， 如加密算法、密钥信息、通信双方身份等。 Ｋ 交 ＩＥ
Ｉ ｅ 是集多种安全 技术 而形成 的一种安全体系结构 ． Ｐ ｃ Ｓ 是一组 换 由两个阶段来 完成 ：第 一阶段 为通信 双方建 立一个 安全的通 安全 Ｉ协议集 ，定义了在网络层使用的安全服 务．其 功能包括对 道 ．称 为 ｌＡ ＭＰ Ａ．用于保护 第一阶 段 中消 息的 安全 ；第二 Ｐ ＳＫ Ｓ 网络 单元 的访 问控制 数据源身份验证 ． 提供无连接完整性服务 ． 阶段 为 ＩＳ ｃ 议 建立起具体 ｌＳ ｃ Ａ， Ｐ ｅ协 Ｐ ｅ Ｓ 用于通 信双 方的数据传 重放数据报的监测和拒绝 ．使用加密来提供保 密性 。其体 系结构 输 安 全 。 包括 四个 基本部分 ：安全协议 Ａ Ｈ和Ｅ Ｐ Ｓ ，密钥交换协 议 ＩＥ Ｋ 安全 关联 Ｓ Ａ、认证和加密算法 。其模块化结构如图 １ 所示。 二 Ｉ ｅ 运行模式 Ｐ ｃ Ｓ Ｉ ｅ 可 以设置在两种模式下运行 Ｐ ｃ Ｓ
Ｉ 议的开放 性促进了 Ｉｅ ｅ的发展和普及 ， Ｐ 协 ｎ ｒｔ ｔｎ 但在 Ｉ Ｐ 协议设计之 务流提供 安全保护 。
初没有充分考虑其 安全性 。为了加强 Ｉ ｅ ｅ的安全 性 ，ｎｅ ｅ 工 ｎ ｒｔ ｔｎ Ｉ ｒｔ ｔｎ 程任务组研究制定 了一套用于保护 ｌ 层 通信的安全协议 （ 文 ： Ｐ 英 ＩＳｃｒｙ 写：Ｉ ｅ ） Ｐ ｅｕｉ 简 ｔ Ｐ ｃ Ｓ
１传输模式
传输模 式和隧道模式
传输模式用于两台主机 之间 ． 保护传输层协议头 ．实现端到
端的安全 。它所保护 的数据包 的通信 系统也是 Ｉ ｅ 终点 当数据 Ｐ ｃ Ｓ
包传输层递给网络 层时 ．Ａ Ｈ和 Ｅ Ｐ Ｓ 会进 行 “ 拦截 ．在 Ｉ头与上 Ｐ 层协 议头之间需插 入一个 ＩＳｃ （ Ｈ头和 Ｅ Ｐ头 ） Ｐｅ 头 Ａ Ｓ 。