课程说明
课程介绍
本课程主要介绍IPSec技术。IPSec（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IP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。 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。
课程目标
完成本课程的学习后，您应该能够：
●掌握IPSec的基本概念
●了解IPSec的报文格式
●掌握IPSec的数据加密流程
●掌握IPSec和IKE之间的关系
第1章 IPSec
1.1 IPSec概述
IPSec（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IP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提供了两个主机之间、两个安全网关之间或主机和安全网关之间的保护。
IPSec包括报文验证头协议AH（协议号51） 和报文安全封装协议ESP（协议号50）两个协议。 AH可提供数据源验证和数据完整性校验功能；ESP除可提供数据验证和完整性校验功能外，还提供对IP报文的加密功能。
IPSec有隧道（tunnel）和传送（transport）两种工作方式。在隧道方式中，用户的整个IP数据包被用来计算AH或ESP头，且被加密。AH或ESP头和加密用户数据被封装在一个新的IP数据包中；在传送方式中，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。
1.2
IPSec的组成
IPSec包括AH（协议号51）和ESP（协议号50）两个协议：
●AH（Authentication Header）是报文验证头协议，主要提供的功能有数据源验证、数据完整性校验和防报文重放功能，可选择的散列算法有MD5（Message Digest ），SHA1（Secure Hash Algorithm）等。AH插到标准IP包头后面，它保证数据包的完整性和真实性，防止黑客截断数据包或向网络中插入伪造的数据包。AH采用了hash算法来对数据包进
行保护。AH没有对用户数据进行加密。
●ESP（Encapsulating Security Payload）是报文安全封装协议，ESP将需要保护的用户数据进行加密后再封装到IP包中，证数据的完整性、真实性和私有性。 可选择的加密算法有DES，3DES等。
1.3
IPSec的安全特点
●数据机密性（Confidentiality）：IPSec发送方在通过网络传输包前对包进行加密。
●数据完整性（Data Integrity）：IPSec接收方对发送方发送来的包进行认证，以确保数据在传输过程中没有被篡改。
●数据来源认证（Data Authentication）：IPSec接收方对IPSec包的源地址进行认证。这项服务基于数据完整性服务。
●反重放（Anti-Replay）：IPSec接收方可检测并拒绝接收过时或重复的报文。
1.4
IPSec基本概念
为一组具有某些共同特征的数据的集合，由源地址/掩码、目的地址/掩码、IP报文中封装上层协议的协议号、源端口号、目的端口号等来规定。通常，一个数据流采用一个访问控制列表（access-list）来定义，经访问控制列表匹配的所有报文在逻辑上作为一个数据流。一个数据流可以是两台主机之间单一的TCP连接，也可以是两个子网之间所有的数据流量。IPSec能够对不同的数据流施加不同的安全保护，例如对不同的数据流使用不同的安全协议、算法或密钥。
2. 安全联盟（Security Association，简称SA）
IPSec对数据流提供的安全服务通过安全联盟SA来实现，它包括协议、算法、密钥等内容，具体确定了如何对IP报文进行处理。一个SA就是两个IPSec系统之间的一个单向逻辑连接，输入数据流和输出数据流由输入安全联盟与输出安全联盟分别处理。安全联盟由一个三元组（安全参数索引（SPI）、IP目的地址、安全协议号（AH或ESP））来唯一标识。安全联盟可通过手工配置和自动协商两种方式建立。手工建立安全联盟的方式是指用户通过在两端手工设置一些参数，在两端参数匹配和协商通过后建立安全联盟。自动协商
方式由IKE生成和维护，通信双方基于各自的安全策略库经过匹配和协商，最终建立安全联盟而不需要用户的干预。
3. 安全参数索引（SPI）
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