网络安全教程第12章 密钥交换协议(II)：
IPSec中密钥交换协议IKE的安全性分析与改进
计算机 时代 ２ １ 年 第 １ 期 ０１ １
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ＩＡ ＭＰ 、 Ａ Ｈ载荷 、 或多个 Ｓ ＳＫ 头 Ｈ Ｓ 一个 Ａ载荷 以及 其他载 荷组 伪 造 的 ｃｏ ｉ来 攻击 Ｉ Ｅ协 议 。中间人 不能仅 利用 通信双方 ｏ ｋｅ Ｋ 成 。新群 模式 用 于为 Ｄｆｅ Ｈ ｌ ａ 密 钥 交换 协商 一个 新 的 Ｉ 地址来计算 正确的 ｃｏ ｅ ， 只能 利用穷举等其他攻 击方 ｉｉ ｅｍ ｎ ｆ ｌ Ｐ ｏｋ 值 而 ｉ 群 。新群模式是在 ＩＡ ＭＰ Ｓ Ｋ 阶段 一交换的 Ｓ Ａ的保护之 下进行 法 。这样 才能使 真正 的协商双 方迅速建立 ＩＥ Ｓ ， Ｋ Ａ 以达 到保 的。在第一条 消息 中， 方送 出一个 Ｓ 载荷 ， 中包含 了新 护后续 ＩＳ ｃＳ 发起 Ａ 其 Ｐ ｅ Ａ的 目的 。 群 的特征 （ 例如模 指数运算 的质数 和底数）如果 响应者能 够接 ２２ 拒绝服务攻击的分析及改进 ， ．
基于双线性配对的密钥树口令认证组密钥交换协议
摘
要：针对组密钥交换协议存在 的安全性及执行效率问题 ，提出 了基于双线性配对 的密钥树 口令认 证组密钥交
换协议 ｎ Ａ Ｅ 。协议中使用双线性配对 取代 了一般组密钥交换协议 中的幂指数运算，并为协议 的参 与方建立 了 ＰＫ ’
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅｓ ｃ ｒｔ ｎ ｌ ｍｅ ｔ ｔ ｎ ｅ ｃ ｅ ｃ ｎ ｇ ｏ ｐ ｐ ｓ ｗｏ ｄ ａ ｔ ｅ ｔ ａｉ ｎ ｋ ｙ ｅ ｃ ａ ｇ ｒ ｔ — ｓｒ ｃ： ｏｉ ｒ ｖ ｅ ｕ ｙａ ｄｉ ｅ ｎａ ｏ ｆ ｉｎ ｙｉ ｒ ｕ ａｓ ｒ －ｕｈ ｎ ｃ ｔ ｅ ｘ ｈ ｈ ｉ ｍｐ ｉ ｉ ｉ ｏ ｎ ｅｐ ｏ ｏ． ｃ ｌ ， ｉｒ ｒ ｈ ｃ ｌｇ ｏ ｐ ｐ ｓｗｏ ｄ ａ ｔ ｅ ｔｃ ｔ ｎ ｋ ｙ ｅ ｃ ａ ｇ ｒ ｔ ｃ ｌ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ａ ｄ ｎ ＡＫＥ’ｉ ｉ ｃ ｏ ｓ ａ ｈ ｅ ａｃ ｉ ａ ｒ ｕ ａ ｓ ｒ — ｕ ｎ ｉ ａｉ ｅ ｘ ｈ ｎ ｅ ｐ ｏｏ ｏ ｒ ｐ ｓ ｄ ａ ｄ ｎ ｍｅ Ｐ ｈ ｏ ｗａ ， ｎ ｗｈ ｈ ｉ ｔ
ｔ ｉａ ｔ． ｈ ｅ ｕｉ ｄ ｅ ｃｅ ｃ ｎ ｌ ｓ ｆｔｅｐｏｏ ｏ ｅ ｅ ｓｔａ ａ ｅ ｅｇｏ ｐ Ｐ ｉ ｐ ｎ ｓ Ｔ ｅｓｃ ｒｙ ａ ｆ ｉｎ ｙａ ａｙ ｉ ｏ ｒ ｔｃ ｌｒｖ ａ ｔｉ Ｃ ｍｅ ｔｈ ｒ ｕ ＡＫＥ ｅ ｕｉ ｅ ｕｒ — ｃ ｔｎ ｉ ｓ ｈ ｌ ｈ ｔｎ ｔ ｓｃ ｒ ｒｑ ｉｅ ｙ ｔ
Ｈｉ ｒ ｒ ｈ ｃ ｌ ｒ ｕ ａ ｓ ￣ｒ ｕ‘ ｅ ｔ ａ ｅ’ ｅ ｅ ａ ｃ ｉ ａ ｏ ｐ Ｉ ｓ ｗｏ ｄ ａ ｔ ｎ ｉ ｔ ｄ ｋ ｙ ｇ ｐ ｏ － ’ ｈ 。 ‘ ｃ ‘
密钥交换协议
密钥交换协议密钥交换协议是指在网络通信中，双方通过安全的方式交换密钥，以确保通信过程中的数据安全性和保密性。
在网络通信中，密钥的安全性是非常重要的，因为一旦密钥泄露，就会导致通信内容被窃取或篡改的风险。
因此，密钥交换协议在网络安全中扮演着至关重要的角色。
在密钥交换协议中，双方通常会通过一些加密算法来生成和交换密钥。
最常见的密钥交换协议包括Diffie-Hellman密钥交换协议、RSA密钥交换协议等。
这些协议通过数学算法来实现安全的密钥交换，确保通信双方能够在不泄露密钥的情况下完成密钥交换过程。
Diffie-Hellman密钥交换协议是一种非对称加密算法，它允许双方在不直接传输密钥的情况下协商出一个共享的密钥。
该协议的基本原理是利用数论中的离散对数问题，通过交换公钥和私钥来生成一个共享的密钥。
这样，即使通信过程中的公钥被窃取，黑客也无法通过公钥推导出私钥，从而保证了密钥交换的安全性。
RSA密钥交换协议则是一种基于公钥加密的协议，它利用了大素数分解的困难性来实现安全的密钥交换。
在RSA协议中，通信双方分别生成公钥和私钥，并通过公钥加密的方式来交换密钥。
由于大素数分解的困难性，黑客无法通过公钥推导出私钥，从而确保了密钥交换的安全性。
除了Diffie-Hellman和RSA协议外，还有许多其他的密钥交换协议，它们都在不同的场景下发挥着重要的作用。
例如，在SSL/TLS协议中，密钥交换是通过服务器的数字证书来实现的；在IPSec协议中，密钥交换则是通过预共享密钥或者IKE协商来实现的。
总的来说，密钥交换协议是网络通信中不可或缺的一部分，它通过各种加密算法和协议来确保通信过程中的数据安全性和保密性。
在实际应用中，我们需要根据具体的场景和需求选择合适的密钥交换协议，并严格遵循协议规范，以确保通信过程中的数据安全。
密钥交换协议的安全性直接关系到整个网络通信系统的安全性，因此我们应该高度重视密钥交换协议的设计和实现，以保障网络通信的安全。
密钥交换的概念
密钥交换的概念密钥交换是指在通信双方利用公开信道交换信息以达成共享密钥的过程。
在网络通信中，加密信息的安全性依赖于密钥的保密性，而密钥交换算法和协议就是确保密钥安全地在通信双方之间交换的方法。
密钥交换算法主要分为两种类型：对称密钥交换算法和非对称密钥交换算法。
对称密钥交换算法（如Diffie-Hellman算法）使用相同的密钥用于加密和解密，通信双方必须在交换密钥之前已经共享一个密钥。
而非对称密钥交换算法（如RSA算法）使用不同的密钥用于加密和解密，通信双方可以通过公开密钥和私有密钥来进行安全的密钥交换。
对称密钥交换算法的一个典型例子是Diffie-Hellman算法。
该算法允许通信双方在没有事先共享密钥的情况下，通过公开交换各自的私有参数计算出共享密钥。
Diffie-Hellman算法的基本思想是利用数论中的离散对数问题。
通信双方分别选取私有参数，并通过公开信道交换各自的公有参数。
然后每个一方利用对方的公有参数和自己的私有参数计算出一致的共享密钥。
非对称密钥交换算法的一个典型例子是RSA算法。
该算法是由三位数学家Rivest、Shamir和Adleman于1978年提出的，它基于两个大素数的乘积难以分解的数论问题。
RSA算法通过生成一对密钥（公钥和私钥），其中公钥可以公开给任何人，而私钥必须保密。
通信双方可以使用对方的公钥进行加密，然后利用自己的私钥进行解密，从而实现安全的密钥交换。
除了Diffie-Hellman算法和RSA算法，还有其他许多密钥交换算法和协议。
例如，基于椭圆曲线密码学的椭圆曲线Diffie-Hellman（ECDH）算法和椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）等。
这些算法和协议在保护密钥交换的过程中具有高安全性和高效性。
密钥交换的安全性也受到一些攻击和威胁的影响。
例如，中间人攻击是指在密钥交换过程中，攻击者截获通信双方的公开信息，并伪装成对方与另一方进行通信，从而获取密钥或窃取通信内容。
Diffie-Hellman密钥交换协议
Diffie-Hellman MethodDiffie-Hellman:一种确保共享KEY安全穿越不安全网络的方法，它是OAKLEY 的一个组成部分。
Whitefield与Martin Hellman在1976年提出了一个奇妙的密钥交换协议，称为Diffie-Hellman密钥交换协议/算法(Diffie-Hellman Key Exchange/Agreement Algorithm)。
这个机制的巧妙在于需要安全通信的双方可以用这个方法确定对称密钥。
然后可以用这个密钥进行加密和解密。
但是注意，这个密钥交换协议/算法只能用于密钥的交换，而不能进行消息的加密和解密。
双方确定要用的密钥后，要使用其他对称密钥操作加密算法实际加密和解密消息。
缺点然而，该技术也存在许多不足：没有提供双方身份的任何信息。
它是计算密集性的，因此容易遭受阻塞性攻击，即对手请求大量的密钥。
受攻击者花费了相对多的计算资源来求解无用的幂系数而不是在做真正的工作。
没办法防止重演攻击。
容易遭受中间人的攻击。
第三方C在和A通信时扮演B；和B通信时扮演A。
A和B都与C协商了一个密钥，然后C就可以监听和传递通信量。
中间人的攻击按如下进行：B在给A的报文中发送他的公开密钥。
C截获并解析该报文。
C 将B的公开密钥保存下来并给A发送报文，该报文具有B的用户ID但使用C的公开密钥YC，仍按照好像是来自B的样子被发送出去。
A收到C的报文后，将YC和B的用户ID存储在一块。
类似地，C使用YC向B发送好像来自A的报文。
B基于私有密钥XB和YC计算秘密密钥K1。
A基于私有密钥XA和YC计算秘密密钥K2。
C使用私有密钥XC和YB计算K1，并使用XC和YA计算K2。
从现在开始，C就可以转发A发给B的报文或转发B发给A的报文，在途中根据需要修改它们的密文。
使得A和B都不知道他们在和C共享通信。
中间人攻击描述：（1）Alice 公开发送值a和p给Bob,攻击者Carol截获这些值，随即把自己产生的公开值发给Bob。
密钥交换协议 标准
密钥交换协议标准密钥交换协议是一种通信协议，旨在使两个或多个参与方在不安全的网络中安全地协商一个共同的加密密钥。
它是保证数据保密性和完整性的一种重要方法，广泛应用于互联网、电子商务和支付等领域。
在密钥交换协议的过程中，参与方需要相互协商一个共同的密钥，以便后续的通信使用。
这个过程需要满足以下要求：1. 安全性：在不安全的网络中，密钥协商过程必须防止黑客攻击和窃听，确保密钥只能被参与方知道。
2. 可验证性：参与方需要确保对方身份的真实性，以及密钥是合法、没有被篡改的。
3. 合理性：密钥交换协议的计算代价应该是合理的，不过度消耗计算资源。
密钥交换协议的标准有很多种，常见的包括Diffie-Hellman密钥交换协议、RSA加密算法和ECC椭圆曲线加密算法等。
下面分别介绍一下这几种协议的基本原理和应用场景。
1. Diffie-Hellman密钥交换协议Diffie-Hellman密钥交换协议是一种非对称密钥协议，也是最早的密钥交换协议之一。
它的基本思想是，两个参与方通过公共通道（不安全的网络）协商一个密钥。
具体来说，协议的过程如下：1. 双方各自选择一个私有数字，并通过公共通道交换这些数字。
2. 双方根据对方发送的数字和自己的私有数字计算出一个共同的密钥。
Diffie-Hellman密钥交换协议的应用场景包括SSL加密通信、IPsec虚拟私有网络和SSH安全终端等。
2. RSA加密算法RSA加密算法也是一种非对称密钥协议，其基本原理是利用数学难题来实现加密和解密。
具体来说，RSA算法的过程如下：1. 双方各自生成一对公钥和私钥，其中私钥仅自己知道，公钥可以公开。
2. 双方通过公共通道交换公钥，然后使用对方的公钥对消息进行加密，并将加密后的消息发送给对方。
3. 对方使用自己的私钥对接收到的消息进行解密。
RSA加密算法的应用场景包括数字证书、数字签名和支付等。
3. ECC椭圆曲线加密算法ECC椭圆曲线加密算法是一种对称密钥协议，与Diffie-Hellman密钥交换协议类似，也是通过公共通道协商一个密钥。
密钥交换（密钥协商）算法及其原理
密钥交换（密钥协商）算法及其原理本⽂转载⾃1. 导语本系列的，咱们聊了“密钥交换的难点”以及“证书体系”的必要性。
今天这篇来介绍⼀下实战中使⽤的“密钥协商算法”。
2. 密钥交换/协商机制要达到啥⽬的？介绍了 SSL/TLS 的⾝份认证机制。
这个机制是为了防⽌攻击者通过【篡改】⽹络传输数据，来假冒⾝份，以达到“中间⼈攻击/MITM”的⽬的。
⽽今天要聊的“密钥协商机制”是：（在⾝份认证的前提下）如何规避【偷窥】的风险。
通俗地说，即使有攻击者在偷窥你与服务器的⽹络传输，客户端（client）依然可以利⽤“密钥协商机制”与服务器端（server）协商出⼀个⽤来加密应⽤层数据的密钥（也称“会话密钥”）。
3. 密钥交换/协商机制的⼏种类型俺总结了⼀下，⼤致有如下⼏种类型：依靠⾮对称加密算法原理：拿到公钥的⼀⽅先⽣成随机的会话密钥，然后利⽤公钥加密它；再把加密结果发给对⽅，对⽅⽤私钥解密；于是双⽅都得到了会话密钥。
举例：依靠专门的密钥交换算法原理：这个原理⽐较复杂，⼀两句话说不清楚，待会⼉聊到 DH 的那个章节会详谈。
举例：及其变种依靠通讯双⽅事先已经共享的“秘密”原理：既然双⽅已经有共享的秘密（这个“秘密”可能已经是⼀个密钥，也可能只是某个密码/password），只需要根据某种⽣成算法，就可以让双⽅产⽣相同的密钥（并且密钥长度可以任意指定）举例：和（可能很多同学没听过这俩玩意⼉。
别担⼼，本⽂后续部分有介绍）4. 基于 RSA 的密钥协商概述这⼤概是 SSL 最古⽼的密钥协商⽅式 — — 早期的 SSLv2 只⽀持⼀种密钥协商机制，就是它。
的时候，也是拿 RSA 来演⽰。
是⼀种【⾮】对称加密算法。
在本系列的背景知识介绍中，已经聊过这种算法的特点 — — 加密和解密⽤使⽤【不同的】密钥。
并且“⾮对称加密算法”既可以⽤来做“加密/解密”，还可以⽤来做“数字签名”。
密钥协商的步骤（下列步骤只阐述原理，具体的协议细节在下⼀篇讲）1. 客户端连上服务端2. 服务端发送 CA 证书给客户端3. 客户端验证该证书的可靠性4. 客户端从 CA 证书中取出公钥5. 客户端⽣成⼀个随机密钥 k，并⽤这个公钥加密得到 k’6. 客户端把 k’ 发送给服务端7. 服务端收到 k’ 后⽤⾃⼰的私钥解密得到 k8. 此时双⽅都得到了密钥 k，协商完成。
IKE协议的密钥交换流程
IKE协议的密钥交换流程IKE（Internet Key Exchange）协议是在IPSec（Internet Protocol Security）协议中用于实现安全通信的关键协议之一。
它负责在通信双方建立安全通道的过程中交换密钥。
本文将详细介绍IKE协议的密钥交换流程。
1. IKE协议概述IKE协议是基于公钥基础设施（PKI）的密钥协商协议，用于确保通信双方之间的数据传输的机密性、完整性和真实性。
它使用Diffie-Hellman密钥交换算法来生成共享密钥，并使用数字证书对身份进行认证。
2. IKE协议的两个阶段IKE协议的密钥交换流程分为两个阶段：建立安全关联（SA）和生成密钥材料。
在第一阶段中，通信双方将协商建立安全关联所需的参数，包括加密算法、HASH算法、Diffie-Hellman组等。
在第二阶段中，通过Diffie-Hellman密钥交换算法生成共享密钥，并使用数字证书对身份进行认证。
3. 第一阶段：建立安全关联在第一阶段中，通信双方进行一系列的协商和交换，以确保双方拥有相同的参数，并建立安全的通信环境。
(1) 提交协议(SA Proposal)通信双方向对方发送自己所支持的加密算法、HASH算法和Diffie-Hellman组等参数。
这些参数将用于后续的密钥交换和身份认证过程。
(2) Diffie-Hellman密钥交换通信双方使用Diffie-Hellman密钥交换算法生成临时的共享密钥。
该密钥将用于后续的身份认证和建立真正的安全通道。
(3) 身份认证通信双方使用数字证书对对方的身份进行认证。
每个通信方都向对方发送自己的数字证书，对方可以通过验证证书的合法性来确认对方的身份。
(4) 密钥确认通信双方使用生成的共享密钥对协商过程进行确认。
这是确保密钥交换没有被篡改的重要步骤。
4. 第二阶段：生成密钥材料在第一阶段完成后，通信双方已经建立了安全关联并进行了身份认证。
第二阶段的目标是生成用于加密和解密数据的密钥材料。
网络安全密钥交换
网络安全密钥交换在当今数字化时代，网络安全问题日益突出。
为了保护网络通信的安全性，确保数据不被非法获取和篡改，密钥交换成为了关键的环节。
本文将介绍网络安全密钥交换的概念、方法和应用，并探讨其在保护网络通信中的作用。
一、概念网络安全密钥交换是指在计算机网络中，实现安全通信所必需的密钥在通信双方之间进行交换的过程。
通过密钥交换，通信双方可以获取共享的密钥，用于加密和解密数据。
密钥交换的目标是确保密钥的安全性，防止密钥被攻击者获取或篡改。
二、方法网络安全密钥交换有多种方法，下面将介绍其中两种常用的方法。
1. 公钥密码体制公钥密码体制采用了非对称加密算法，其中包括一个公钥和一个私钥。
通信双方中的一方将自己的公钥发布给对方，对方使用该公钥进行加密，然后再使用自己的私钥进行解密。
公钥加密可以保证密钥的安全性，但由于非对称加密算法的计算复杂度较高，密钥交换速度较慢。
2. 密钥协商协议密钥协商协议是通信双方通过网络进行交互，生成共享密钥的一种方法。
其中最为广泛应用的协议是Diffie-Hellman密钥交换协议。
该协议允许两个通信方通过公开的非秘密信息生成一个共享的密钥，该密钥只有通信双方知道。
Diffie-Hellman协议的核心思想是离散对数问题，攻击者很难通过截获的通信信息计算出密钥。
三、应用网络安全密钥交换在网络通信中应用广泛，下面将介绍几种常见的应用场景。
1. 虚拟私有网络（VPN）VPN通过在公共网络上建立专用的加密隧道，实现远程办公、数据传输等功能。
在建立VPN连接时，密钥交换起着至关重要的作用，确保通信双方之间的数据传输是加密的、私密的。
2. 无线局域网（WLAN）在无线局域网中，密钥交换可用于保护无线信号的安全性。
通常采用的方法是使用预先共享密钥或动态生成密钥，确保无线通信双方之间的数据传输是安全的，防止被非法用户窃听或篡改。
3. 云计算云计算已成为当今互联网领域的热门技术，而云安全则是云计算的一个重要方面。
IKE协议IPsec密钥交换协议的解析
IKE协议IPsec密钥交换协议的解析IKE协议 IPsec 密钥交换协议的解析随着互联网的发展，网络安全问题日益突显。
在这个信息时代，保护网络数据的安全性变得至关重要。
而加密通信是实现网络数据安全传输的一种重要手段。
IKE协议（Internet Key Exchange）作为IPsec （Internet Protocol Security）中用于密钥交换的协议，起到了至关重要的作用。
本文将对IKE协议以及IPsec密钥交换协议进行详细解析。
一、IKE协议概述IKE协议作为一种网络协议，主要用于在IPsec安全传输中进行身份认证以及密钥交换。
它的设计目标是确保通信双方的身份可信且实现安全的密钥交换过程。
其所采用的密钥交换算法能够有效地保证被传输数据的安全性。
IKE协议是建立在UDP 500端口上的，并且具有两个主要的阶段：1. 第一阶段（Main Mode）：在这个阶段中，双方首先通过互相验证来确保彼此的身份。
然后进行密钥交换，生成协商的安全参数，用于建立相应的安全关联。
2. 第二阶段（Quick Mode）：在这个阶段中，双方进一步对建立的安全关联进行完善，并且约定一致的加密方式以及其他相关参数。
此外，还进行了相应的密钥刷新。
二、IPsec密钥交换协议概述IPsec是一种用于保护网络数据传输安全的协议套件，其主要包括AH（Authentication Header）和ESP（Encapsulating Security Payload）两个协议。
AH主要用于提供数据完整性验证和防篡改，而ESP用于提供数据的机密性和源认证。
而IPsec的密钥交换采用的就是IKE协议。
通过IPsec密钥交换协议的建立，双方能够根据预先约定的密钥材料来生成对称密钥，从而实现后续通信数据的加密和解密。
密钥交换的过程中，还会确保密钥的安全传输，防止被攻击者窃取或者篡改。
三、IKE的运行过程下面将详细介绍IKE协议的运行过程，以便更好地理解其在IPsec安全传输中的作用。
密钥交换协议
密钥交换协议密钥交换协议是在计算机网络中应用广泛的一种协议。
它的主要功能是在通信双方之间安全地交换密钥，以确保数据的机密性和完整性。
密钥交换协议的目标是使通信双方能够协商出一个共享的密钥，该密钥用于加密和解密双方之间的通信内容。
在传统的密钥交换方法中，常常需要双方通过物理方式共享密钥，这种方法存在安全性差、耗时长等问题。
密钥交换协议能够解决上述问题，它建立在公钥加密算法的基础上。
具体工作流程如下：首先，通信双方A和B各自生成自己的公钥和私钥。
公钥是公开的，而私钥是保密的。
然后，A和B分别将自己的公钥发送给对方。
接下来，A使用自己的私钥以及B的公钥进行加密运算，得到一个临时密钥。
同样，B也使用自己的私钥以及A的公钥进行加密运算，得到与A相同的临时密钥。
最后，A和B分别将自己得到的临时密钥发送给对方。
由于临时密钥是通过公钥加密算法生成的，所以只有对应的私钥才能解密得到明文。
通过以上步骤，A和B就可以通过临时密钥来进行加密和解密操作，确保通信数据的安全性和完整性。
由于临时密钥是每一次通信都会生成一个新的，所以即使被某些黑客截获，也无法对之前和之后的通信进行破解。
这种密钥交换协议在计算机网络中的应用非常广泛。
例如，在网银中，用户在登录时会使用密钥交换协议生成一个会话密钥，用于加密用户的账户信息和交易数据。
在电子邮件中，邮件的发送者和接收者也会通过密钥交换协议来确保邮件内容的安全。
总之，密钥交换协议在计算机网络中起到了非常重要的作用，它能够安全地进行密钥交换，保证通信数据的机密性和完整性。
随着计算机网络的快速发展，密钥交换协议也将继续进一步完善和发展。
IKEv协议IPsec密钥交换
IKEv协议IPsec密钥交换IKEv协议（Internet Key Exchange version）是用于IPsec（Internet Protocol Security）的密钥协商协议。
它是在建立安全通信链路时，确保双方可以安全地交换密钥的关键协议。
IPsec（Internet Protocol Security）是一种网络层协议，可用于保护网络传输中的数据安全性和完整性。
它通过加密和认证机制，确保数据在互联网上传输过程中不被非法访问或篡改。
在IPsec中，IKEv协议起到了至关重要的作用。
它负责协商和交换加密所需的密钥，以便确保通信双方能够安全地进行加密数据传输。
IKEv协议采用了非对称加密和对称加密相结合的方式来进行密钥交换。
首先，IKEv协议使用非对称加密算法，如RSA或DSA，进行身份验证。
这个过程中，双方互相交换数字证书，并验证证书的合法性。
这样一来，通信双方可以确保对方的身份是可信的。
接下来，IKEv协议使用Diffie-Hellman密钥交换算法，生成一个共享的对称密钥。
这个对称密钥将用于后续的数据加密和解密过程。
Diffie-Hellman密钥交换算法保证了即使在非安全环境下进行密钥交换，也不会被窃听者获得密钥信息。
最后，在密钥交换完成后，IKEv协议使用对称加密算法，如AES或3DES，对通信双方之间的数据进行加密和解密。
这样，即使数据在传输过程中被窃听，窃听者也无法解密其中的内容。
总之，IKEv协议是确保IPsec网络传输安全的关键协议。
它通过非对称加密和对称加密相结合的方式，实现了安全的密钥交换和数据传输。
需要注意的是，虽然IKEv协议在保证通信安全性方面做出了很大的贡献，但在实际应用中仍然需要结合其他安全措施，如防火墙、入侵检测系统等，来构建一个完善的安全网络环境。
总结起来，IKEv协议是IPsec中密钥交换的重要组成部分。
它采用非对称加密和对称加密相结合的方式，确保通信双方能够安全地进行数据传输。
网络安全技术与实践第二版课后答案
网络安全期末复习题型：1、选择、判断、简答（45%）2、分析题（55%）注：如有发现错误，希望能够提出来。
第一章引言一、填空题1、信息安全的3个基本目标是：保密性、完整性和可用性。
此外，还有一个不可忽视的目标是：合法使用。
2、网络中存在的4种基本安全威胁有：信息泄漏、完整性破坏、拒绝服务和非法使用。
3、访问控制策略可以划分为：强制性访问控制策略和自主性访问控制策略。
4、安全性攻击可以划分为：被动攻击和主动攻击。
5、X.800定义的5类安全服务是：认证、访问控制、数据保密性、数据完整性、不可否认性。
6、X.800定义的8种特定的安全机制是：加密、数字签名、访问控制、数据完整性、认证交换、流量填充、路由控制和公证。
7、X.800定义的5种普遍的安全机制是：可信功能度、安全标志、事件检测、安全审计跟踪和安全恢复。
二、思考题2、基本的安全威胁有哪些？主要的渗入类型威胁是什么？主要的植入类型威胁时什么？请列出几种最主要的威胁。
答：基本的安全威胁有：信息泄露、完整性破坏、拒绝服务、非法使用。
主要的渗入类型威胁有：假冒、旁路、授权侵犯。
主要的植入威胁有：特洛伊木马、陷门最主要安全威胁：（1）授权侵犯（2）假冒攻击（3）旁路控制（4）特洛伊木马或陷阱（5）媒体废弃物（出现的频率有高到低）4.什么是安全策略？安全策略有几个不同的等级？答：安全策略：是指在某个安全区域内，施加给所有与安全相关活动的一套规则。
安全策略的等级：1安全策略目标；2机构安全策略；3系统安全策略。
6.主动攻击和被动攻击的区别是什么？请举例说明。
答：区别：被动攻击时系统的操作和状态不会改变，因此被动攻击主要威胁信息的保密性。
主动攻击则意在篡改或者伪造信息、也可以是改变系统的状态和操作，因此主动攻击主要威胁信息的完整性、可用性和真实性。
主动攻击的例子：伪装攻击、重放攻击、消息篡改、拒绝服务。
被动攻击的例子：消息泄漏、流量分析。
9、请画出一个通用的网络安全模式，并说明每个功能实体的作用。
ike协议
ike协议IKE（Internet Key Exchange）协议是一种用于建立、协商和管理IPsec（Internet Protocol Security）VPN连接的安全协议。
它是一个在计算机网络中非常重要的协议，用于保护网络通信的机密性、完整性和身份认证等方面。
IKE协议的主要功能是在VPN的两端，也就是进出本地或外地的两台设备之间进行密钥交换。
密钥是加密和解密数据的基础，通过密钥交换，IKE协议确保在VPN建立连接的两端设备之间共享相同的密钥，从而保障数据的安全传输。
此外，IKE协议还负责在两个设备之间进行身份认证，确保只有经过认证的设备可以建立安全连接。
IKE协议有两个版本，分别是IKEv1和IKEv2。
IKEv1是最早的版本，比较成熟和稳定，在许多VPN部署中仍然被广泛使用。
而IKEv2则是在IKEv1的基础上进行了改进和增强。
相比于IKEv1，IKEv2更加灵活、高效和安全，适用于更复杂和多变的网络环境。
IKE协议的工作流程如下：1. 设备A向设备B发送连接请求。
2. 设备B回复设备A的请求，并返回一组加密安全参数（Security Parameters，简称SP）。
3. 设备A使用这些SP中的参数生成一组共享密钥，同时验证设备B的身份。
4. 设备A将生成的密钥传输给设备B，确保在两者之间建立安全连接。
5. 具有共享密钥的设备A和设备B可以开始进行加密通信。
以上是IKE协议的基础流程，当然在实际应用中，还会涉及到更多的细节和扩展功能，以满足不同的安全需求。
例如，IKE协议支持不同的加密算法和哈希函数，以及各种认证机制。
此外，IKE协议还支持VPN中的移动设备连接，使得用户可以在不同网络环境下访问受保护的资源。
总的来说，IKE协议是构建安全VPN连接的重要组成部分，通过为VPN设备提供安全的密钥交换和身份认证功能，保障了网络通信的安全性和隐私性。
随着网络威胁的不断增加，IKE协议也在不断发展和完善，以应对日益复杂的安全挑战。
网络应用技术开篇-第12章 网络安全概述
12.2.3.1对称密钥交换协议
如何建立安全数据通道传输密钥 K K 加密数据 M m 不安全信道传输 m K
Alice 图 4.2.1 对称密钥的密钥交换
Bob
秘密密钥加密技术
秘密密钥加密技术的特点
算法简单、速度快，被加密的数据块长度可
以很大
密钥在加密方和解密方之间传递和分发必须
通过安全通道进行
加密 f(k1,密文)明文 解密 F(k2,明文)密文 在同一种加密算法下，密钥的位数越长，安全性越 好
著名的加密算法
对称密钥加密算法(秘密密钥加密技术)
数据加密标准（data encryption standard，DES）
非对称密钥加密算法(公开密钥加密技术)
RSA（RSA是发明者Rivest、Shamir和Adleman名字首字母 的组合）
公开密钥加密技术
公开密钥加密技术的特点
算法复杂、速度慢，被加密的数据块长度不
宜太大
公钥在加密方和解密方之间传递和分发不必
通过安全通道进行
秘密密钥加密技术和公开密钥加密技术的结合
12.2.3.3 数字签名
1.数字签名的基本方法
计算需要签名信息的消息摘要 利用公开密钥加密算法和用户的私钥对消息摘要签名
MD5是什么？MD5如何应用？
MD5是message-digest algorithm5（信息-摘要算 法），用于加密和解密技术上，它可以说是文件的 “数字指纹”。任何一个文件，无论是可执行程序、 图像文件、临时文件或者其他任何类型的文件，也 不管它体积多大，都有且只有一个独一无二的MD5 信息值，并且如果这个文件被修改过，它的MD5值 也将随之改变。 比如：在刚安装好系统后可以给系统文件做个MD5 校验，过了一段时间后如果你怀疑某些文件被人换 掉，那么就可以给那些被怀疑的文件做个MD5校验， 若和从前得到的MD5校验码不一样，那么就可以肯 定是有问题的。
Internet密钥交换协议
IKE协议(因特网密钥交换协议)因特网密钥交换协议（IKE）是一份符合因特网协议安全（IPSec）标准的协议。
它常用来确保虚拟专用网络VPN（virtual private network）与远端网络或者宿主机进行交流时的安全。
对于两个或更多实体间的交流来说，安全协会（SA）扮演者安全警察的作用。
每个实体都通过一个密钥表征自己的身份。
因特网密钥交换协议（IKE）保证安全协会（SA）内的沟通是安全的。
因特网密钥交换协议（IKE）是结合了两个早期的安全协议而生成的综合性协议。
它们是：Oakley协议和SKEME协议。
因特网密钥交换协议（IKE）是基于因特网安全连接和密钥管理协议ISAKMP（Internet Security Association and Key Management Protocol）中TCP/IP框架的协议。
因特网安全连接和密钥管理协议ISAKMP 包含独特的密钥交换和鉴定部分。
Oakley协议中指定了密钥交换的顺序，并清楚地描述了提供的服务，比如区别保护行为和鉴定行为。
SKEME协议说明了密钥交换的具体方法。
尽管没有要求因特网密钥交换协议（IKE）符合因特网协议安全（IPSec）的内容，但是因特网密钥交换协议（IKE）内的自动实现协商和鉴定、否则重发服务（请参考否则重发协议）、凭证管理CA（Certification Authority）支持系统和改变密码生成方法等内容均得益于因特网协议安全（IPSec）。
Intenet密钥交换协议(IKE)是用于交换和管理在VPN中使用的加密密钥的.到目前为止,它依然存在安全缺陷.基于该协议的重要的现实意义,简单地介绍了它的工作机制,并对它进行了安全性分析;对于抵御中间人攻击和DoS攻击,给出了相应的修正方法;还对主模式下预共享密钥验证方法提出了新的建议;最后给出了它的两个发展趋势:JFK和IKEv2. Internet密钥交换（IKE）解决了在不安全的网络环境（如Internet）中安全地建立或更新共享密钥的问题。
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设 SIG=(KGs, Sign, Vf) 是抗伪造的数字 签名方案， Π =(KGe,E,D) 是保密的对称加密 方案。 Diffie-Hellman协议的过程如图12-1所示， 其中(vkA,skA) 和(vkB,skB) 分别是A 和B 的签字 公钥和私钥，并且假定 A 和 B 事先已从可信任 的途径（如公钥基础设施中的数字证书）获 得了对方签字公钥（ vkB 和vkA）， f 是任何一 种散列函数。
A
随机生成 x;
B gx
随机生成 y; 计算出 g 和 Km←prf(0||g )
xy xy
gy, CA(B||vkB), Sign(skB, gx||gy), MAC(Km,CA(B||vkB))
计算出 g 和 Km←prf(0||g ); 验证 B 的数字签名和 MAC(Km,CA(B||vkB));
还有第二类匿名性质，即协议双方对任何 非参与方完全匿名。 这一要求在当代无线网络环境中是非常现 实的：通信双方不仅需要保密其传输的数据， 而且经常期望不向任何第三方暴露自己的身 份，以免暴露自己的行踪。 SIGMA协议略加修改就可以满足这一要求， 办法是对含身份标识的消息进行对称加密， 而加密密钥来自当前协议会话生成的随机数。
如果协议任何一方A(B) 按照协议的逻辑 判定对方的身份是B(A)，则当前实际参与协 议的对方确实是B(A)，这就是抗身份欺诈性 质。 如果协议任何一方A(B) 按照协议的逻辑 判定当前与之会话的对方是B(A)，则对方也 必定判定当前与之会话的对方是A(B)，这就 是协议的一致性。 除合法参与方之外，协议所生成的会话 密钥Ks对任何第三方（包括被动或主动攻击 者）都无法（用P.P.T.算法）有效推断出来， 这就是密钥保密性。
A A B, gx, σB
验证数字签名; 密钥交换 阶段 随机生成 y; 计算出 g ←(g ) ;
xy x y
B
随机生成 x;
σB←Sign(skB, gx);
σA←Sign(skA, gy)
gy, σA, E(gxy, 0||A||B)
验证数字签名; 计算出 g ←(g ) ; 解密并验证明文是 0||A||B；
12.3.1 主体协议
SIGMA协议也是一类基于判定性DiffieHellman问题难解性的密钥交换协议。 记号prf表示拟随机函数（在目前阶段读 者将其想象为散列函数即可）， SIG=(KGs,Sign,Vf)是抗伪造的数字签名方案， MAC=(KGm, MAC, MVf)是抗伪造的消息认证码 方案，循环群G以g为公开的生成子，G上的判 定性Diffie-Hellman问题难解。 SIGMA协议过程如图12-2所示，其中 CA(A||vkA)和CA(B||vkB)表示A和B的公钥证 书。
图 12-2 中所示的 SIGMA 协议已经具有这一 特点 ： B 先向 A 出示 自己的身 份（第 二条消 息），而A仅在认证了B的身份之后才向B表明 自己的身份（第三条消息）。 在实际应用中，这给了协议发起方 A 一个 机会，一旦对方不属于自己所信任的实体，A 将立刻终止协议而不向B暴露自己的身份。 这就是第一类匿名性质，即协议的参与方 之一总是在另一方的身份被完全认证之后才 出示自己的身份。 这一性质也称为后验身份认证性质。 图12-2中的SIGMA协议就使A具有对B的后 验身份认证性质。
xy y x
解密并验证明文是 1||B||A
E(gxy, 1||B||A) E(f(g xy), Mi), i=1, 2, 3,„
保密会话阶段
图12-1 Diffie-Hellman协议
12.3 SIGMA协议
12.3.1 主体协议 12.3.2 匿名的变体 12.3.3 完整的协议实例： SIGMA-R
12.2 Diffie-Hellman协议
设G是循环群，如Fp*（p是大素数），g是 其公开的生成子，G上的离散对数问题是指： x 任 给 U=g 求 指 x ； G 上 的 计 算 性 DiffieHellman 问题是指：任给 U=gx 和 V=gy 两个元素， 求gxy；G上的判定性Diffie-Hellman问题是指： x y ？ xy 任给U=g 、V=g 和W三个元素，判定W =g 。 Diffie-Hellman协议的安全性要求G上的 判定性 Diffie-Hellman 问题难解，即不存在 P.P.T. 算法 A 能从任意的输入 U(=gx) 、 V(=gy) 和W以显著偏离1/2的概率判定W？=gxy。
xy xy
CA(A||vkA), Sign(skA, gy||gx), MAC(Km, CA(A||vkA)) 验证 A 的数字签名和 MAC(Km,CA(A||vkA));
图12-2 SIGMA协议
12.3.2 匿名的变体
SIGMA协议有能力ห้องสมุดไป่ตู้对一类特殊应用模式， 即协议参与方之一事先未必总能明确当前需 要与之对话的对方。 这时一个常见的需求是协议的某一方不 先行暴露自己，仅在确认对方具有可信任的 身份之后再向对方出示自己的身份。
第12章 密钥交换协议（II）：2-方 协议
12.1 协议安全性的概念 12.2 Diffie-Hellman协议
12.3 SIGMA协议 12.4 SSL/TLS协议
12.5 VPN与IPSec协议
12.1 协议安全性的概念
带身份认证的密钥交换协议需要要同时完 成两类目标：第一，在线认证协议当前参与 方的身份，其中某些协议只追求一方认证另 一方的身份，称为“单向认证”，另一些协 议追求双方互相认证，称为“双向认证”； 第二，在协议双方之间生成一个密钥Ks， Ks 用于接下来对一切需要保密的数据进行对 称加密。精确地说，这类协议的安全目标包 括以下必须被同时满足的三点。
A
随机生成 x
B gx gy
随机生成 y;
CA(A||vkA), Sign(skA, gx||gy), MAC(Km, CA(A||vkA)) CA(B||vkB), Sign(skB, gy||gx), MAC(Km, CA(B||vkB))
图12-3 第一类匿名的SIGMA协议: B后验身份认证