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。

也是形成IPsec隧道模式中的新IP头部。

隧道模式一般应用于连接场到场的ipsec 的VPN.理解VPN的机密性，完整性，认证< 请参考理解加密、认证、DH算法文档>机密性是数据私密性。

加密方法：DES<数据加密标准>:是一种应用很广泛的传统加密算法标准，一种对称式加密算法，DES 使用一个56位的秘钥以及8位的奇偶校验位，产生最大64位的分组大小。

3DES<三重数据加密标准>:它相当于是对每个数据块执行三次标准的DES加密算法，产生出现3DES加密算法的原因是，现代化计算机的运算能力越来越强，标准的DES加密的密钥长度变得更容易暴力破解。

3des的设计用来提供一种相对增加DES的秘钥长度来避免暴力破解的可能性，他不是一种新型的加密算法，而是对DES的加强与扩展，3DES使用3条56位的密钥对数据执行3次加密，它的应用比DES更安全。

AES<advaneed encryption standard 高级加密标准>:它被设计用于替代传统的标准加密算法的标准，AES加密数据块和密钥长度可以是128位，192位，256位中的任意一个。

他的安全机制高于DES,3DES.数据完整性<data integrity>: 它是用于确保被VPN传递的数据，在传输的过程中，没有被篡改，数据完整性本身并不提供数据机密性保障，数据完整性通常使用HASH 算法来确保数据在传输过程中的安全性。

简单描述HASH 的一个过程把原始消息+ 共享安全秘钥放进HASH 函数里面生成一个摘要值，然后把这个摘要值附加到原始的消息中，传送给目标，目标将收到的消息加上共享安全秘钥放进HASH 函数里生成摘要值，如果生成的摘要值一样，说明数据在传输过程中没有被篡改过，验证就通过了。

首先,HASH 是一个不可逆的算法，这就好比把一个完整的水杯摔到地上，虽然地上产生了很多碎片，但是你不可能根据这些碎片重新还原成原始的杯子。

在思科的IOS 系统中，常使用两种HASH 算法，HMAC-MD5 和HMAC-SHA-1HMAC-MD5 : 使用128 位共享安全秘钥。

变长消息和128 位共享安全秘钥组合在一起运行HMAC-MD5, 它将输出一个128 位的哈希值。

该值被附加在原始消息的后面发往远端。

HASH-SHA-1 ：使用160 位共享安全秘钥。

变长消息和160 位共享安全秘钥组合一起运行HMAC-SHA-1, 它将输出一个160 位哈希值。

该值被附加在原始消息的后面发往远端，HAMC-SHA-1 安全性高于HMAC-MD5.数据源认证是指验证VPN 的数据发送源，它由VPN 的每个端点来完成，以确保与其通信的对端身份，值得注意的是数据源的验证是无法单独实现的，它必须依赖于数据完整性验证。

IPsec 的AH 认证头部与ESP 封装安全载荷IPsec 是一个标准开放式框架，可用它为IP 及上层协议（UDP/TCP ）提供安全保障；IPsec 协议族通过两个协议提供安全性服务：验证头（AH ）和封装安全载荷（ESP）;ESP 用来保障数据的私密性；AH用来保障数据的完整性；我们可以选择使用AH或者ESP,或者同时使用两者。

AH (Authentication Header ):认证头部，它使用IP协议号51，它主要提供数据完整性验证，保护数据回放攻击。

AH功能可以保证整个数据报文的完整性，当然那些易发生变化的字段(TTL)除外。

AH在传输模式和隧道模式下对IP报文的保护情况如下图所示：无论ipsec处于传输模式或者是隧道模式，AH都可以保证整个数据报文的完整性。

AH的传输模式被验证AH的隧道模式被验证需要注意：此时，前面在描述IPsec的传输模式中说道：因为IPsec的头部插在原始IP头部的后面，所以原始的IP头部始终暴漏在外面，没有得到保护，可是在上面的图中，又说：无论IPsec处于传输模式或者隧道模式，AH可以保证整个数据报文的完整性，这不是自相矛盾吗？注意，前面所提到的原始IP头部将始终暴漏在外，没有得到保护，是指的可见性(或者是私密性)，而这里AH指的是数据完整性。

ESP( Encapsulate security payload )圭寸装安全载荷，它使用IP协议号50 ，ESP提供数据机密性保障，另外也可以要求接收方主机使用防重放保护功能，通常ESP使用DES、3DES、AES完成数据加密。

ESP可以独立使用，也可以与AH 一起使用，但是同时使用ESP与AH 并没有特别的优势，因为ESP具备IPSEC所提到的所有功能，包括认证。

如果选择了ESP 的认证和加密，加密将在认证之前进行，这样做的原因是它可以使接收方主机快速的检测并拒绝重放攻击或者虚假伪造的数据包，在数据解密之前，接收方主机可以对发来的数据包进行认证，这样可以降低被DOS攻击的危险。

ESP在传输模式与隧道模式下对IP报文的保护情况如下：ESP的磁道模式被验证IPSEC的AH是不具备加密功能的，只有ESP才具备。

关于IPSEC的安全关联安全关联是IPsec保障数据安全最重要的概念之一，它表示两个IPsec对等体之间的安全策略的协定，它描述了对等方如何使用IPsec来保护网络流量。

安全对等体两端的SA必须相同，才能完成协商。

这和某单生意的合同，正常情况下，合同总是一式两份，而且两份合同必须相同。

如图所示：注意IPsec的安全关联（SA）总是一种单向的行为，但往往通信是双向的过程，所以IPsec将会为一个完整的通信建立两个SA，一个用于通信的进入，一个用于通信的外出。

配置IPsec传输集，就是配置IPsec安全关联（SA）的一种体现，当然安全关联还包括了定义感兴趣加密流量。

关于IPsec传输集的配置如下：IPsec传输集的配置:R1 (config ) #crypto ipsec transform-set vpnset ah-sha-hmacesp-aes理解in ternet key excha nge (IKE)作用IKE提高了IPsec的安全性和灵活性，让IPsec的协商更加智能化。

说白了就是对IPsec SA实施了二重保护。

IKE提供了IPsec对等体的验证、协商密钥、保护了IPsec SA的协商，可以说是IPsec的第二重安全保障，关于IKE的作用如下：丄消除了安全对等体两端把IPsec安全参数手工放入到加密表。

丄允许为IPsec安全关联(SA )指定一个生存期丄允许在IPsec会话期间改变加密密钥J 允许IPsec更简便的方式使用PKI架构，例如数字证书的使用丄允许对等体的动态验证⑷賂由制1发向私的数据得到 Ipscc EA 的保护（2）R1与曲的IKE 进行揺商（3> IKE 协商完成R1和R2都在本地有--个完整的SA理解IKE 的传输集IKE 使用大量的独立的安全参数，来保障协商的安全，但它并不是试图去单独协商每个 安全参数，而是将这些不同的安全参数组合成一个集合，这个集合叫IKE 传输集，或者叫做IKE 的安全策略，这与IPsec 的安全关联一样，如果两个对等体设备之间没有相同的安全参 数集，那么它的IKE 协商将会失败，IKE 的传输集有5个重要参数： 丄IKE 的加密算法：常用的加密算法（DES 、3DES 、AES ）J IKE 的验证算法：常用的验证算法（ MD5、SHA-1）丄IKE 的密钥：主要用于完成对等体身份验证，其中包括使用预共享密钥、 RSA 签名（数字证书），Nonce （—次性密码）。

在初级IPsecVPN 学习阶段，只要学会预共享密钥 配置IKE 即可。

丄 Diffie-Hellman版本：它是创建 VPN 最重要的问题之一，交换密钥，它使用 DH 算法建立只有协商两端才知道的一个共享安全密钥。

允许 VPN 的两端通过非安全的通道共享密钥。

思科的设备支持3组Diffie-Hellman ，分别是768比特素数的组1 ； 1024比特素数的组2 ； 1536比特素数的组5，素数最大，生成的密钥就越长，安全性越高，仃）路由器Ki [»JK2发送出站 数据包时还没有T & SA素数越大，密钥计算的时间越长。

丄IKE的生命周期：时间或者比特数。

R1 (config ) #crypto isakmap policy 1 // 指定IKE 传输集策略1R1 ( config-isakmp )#encryption aes // 指定IKE 的加密方式R1 ( config-isakmp )#authentication pre-share // 指定IKE 的验证方式为预共享R1 ( config-isakmp )#hash sha // 指定IKE 的验证算法为SHA-1R1 ( config-isakmp )#lifetime 40000 // 指定IKE 的生命周期简述IPsec的工作过程第一步：首先是IPsec通信的发送方感知要加密的数据流量，如果满足所定义的加密数据流量的规划就进入IPsec的第二步，该过程将被IPsec配置中的ACL所定义；否则，将使用正常路由的方式来转发数据。