第四章 第一节 IPSec工作原理
网络层安全性，优点：密钥协商的开销大大消减、需改动的应用程序很少，很容易构建×××。缺点：很难解决抗抵赖之类问题。 IPsec：兼容IPv4和IPv6。高质量和基于密码的安全。在IP层实现多种安全服务，包括访问控制、无连接完整性、数据源验证、抗重播、机密性和特定的业务流机密性。 IPsec体系结构：ESP协议+AH协议，涉及加密算法、鉴别算法和密钥管理。 1.AH协议：Authentication Header， 验证头部，为IP包提供数据完整性校验和身份认证功能，验证算法由SA指定，认证范围是整个包。 处理过程： 发送方：对发出去的包构造AH： （1）创建一个外出SA（手工或IKE） （2）产生序列号 （3）填充AH头的各自段 （4）计算ICV完整性检验值，包括IP头中部分域、AH自身、上层协议数据。 （5）AH头中的“下一头部”置为原IP报头中的协议字段的值，原IP报头的“协议字段置为51”（代表AH） 接受方：对接收到的包处理： （1）分片装配 （2）查找SA，依据目标IP地址、AH协议、SPI （3）检查序列号 （4）ICV检查
2.ESP协议：Encapsulating Security Payload， 封装安全载荷，提供机密性、数据源验证、抗重播以及数据完整性等安全服务，加密算法和身份验证方法均由SA指定。 发送方：对发出去的包处理 （1）查找SA （2）加密 （3）封装必要的数据，放在payload data域中，不同的模式，封装数据的范围不同 （4）增加必要的padding数据 （5）加密操作 （6）验证 （7）计算ICV，针对加密后的数据进行计算的 接收方：对接收到的包处理 （1）分片装配 （2）查找SA，依据目标IP地址、ESP协议、SPI （3）检查序列号，使用一个滑动窗口来检查序列号的重放 （4）ICV检查 （5）解密，根据SA中指定的算法和密钥、参数，对于被加密部分的数据进行解密，去掉padding，重构原始IP包。 3.密钥管理：Key Management， SA（Security Association）安全联盟， （1）SA是单向的， （2）SA是“协议相关的”， （3）每个SA通过三个参数标志<spi,dst(src),protocol>， spi是安全参数索引，dst(src)是对方IP地址，protocol安全协议标识AH or ESP。 （4）SA与IPsec系统中实现的两个数据库有关, 安全策略数据库（SPD） 安全关联数据库（SAD） **ISAKMP：**Internet安全关联和密钥管理协议， （1）RFC2408， （2）定义如何建立安全联盟并初始化密钥。 **IKE：**Internet密钥交换协议， （1）RFC2409，是Oakley和SKEME协议的一种混合， （2）基于是ISAKMP框架， （3）沿用了Oakley和SKEME共享和密钥更新技术。 两阶段交换： 第一阶段：建立起ISAKMP SA---IKE SA，双方商定如何保护以后的通讯，通信双方建立一个已通过身份鉴别和安全保护的通道；此SA将用于保护后面的prorocol SA的协商过程。 第二阶段：建立起针对其他安全协议的SA---IPsec SA，这个阶段可建立多个SA，此SA将被相应的安全协议用于保护数据或消息交换。 IPsec的模式： 1.隧道模式：IP头+IPsec+TCP头+数据 2.传输模式：外部IP头+IPsec头+IP头+TCP头+数据
IPSec-×××协议和算法： IP安全协议：AH、ESP 数据加密标准：DES、3DES 公共密钥密码协议：Diffie-Hellman（D-H） 散列算法：MD5、SHA-1 公钥加密算法：RSA Internet密钥交换：IKE 证书授权中心：CA
