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ipsec VPN 技术介绍(基础篇一)
  

池文强 937

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1。什么是ipsec

ipsec(Internet Protocol Security)是一直种实现vpn的技术之一,为IP网络提供安全和加密。

(由于IP报文本身没有集成任何的安全特性,IP数据包在公用的Internet网络中可能面临被[伪造]、[窃取]、[篡改]的风险)

通信双方通过IPsec建立 一条IPsec隧道,IP数据包通过IPsec隧道进行加密传输,有效保证了数据在不安全的网络环境如Internet中传输的安全性。

常见的VPN种类有:IPsec、SSL、GRE、PPTP和L2TP等。其中IPsec是通用性较强的一种VPN技术,适用于多种网络互访的场景。
ipsec保护的是点对点的通信,主机与主机、主机和网关之间,其工作在ip层(网络层),对ip层的数据包进行加密和验证。


2,ipsec如何工作的


大致分为四个阶段:


a.识别感兴趣流(匹配ipsec规则)
        网络设备收到报文后,会将报文中的五元组信息与ipsec规则进行比较,进而判断该报文是否通过Ipsec隧道进行传输。(五源组:Source IP、Dest IP 、Source Port、Dest Port、传输层协议类型)


b.安全协议协商-Security Association,以下简称SA
        SA:通信双方对某些协议要素的约定。


        包括:双方使用的安全协议、数据传输的封装模式、协议采用的加密和验证算法、数据传输的密钥,这些在双方协商过程中进行交换。只有SA协商成功,才能进行安全的数据传输。


        通信双方通过IKEv1/IKEv2协议,先协商建立IKE SA(用于身份验证和交换密钥信息),然后在此基础上协商建立 IPSEC SA(用于安全的数据传输),数据传输的过程中会所有到Ike SA 中协商的密钥。


c.数据传输
        IPsec SA建立成功后,就可以使用Ipsec隧道进行数据的安全传输了,这一阶段会用到AH、ESP协议或AH+ESP协议对数据进行加密和验证。双方通过相同的加密算法和密钥,将数据进行加密或解密,同时得到数据的完整性校验值ICV,两端的ICV值相同代表数据完整,未被改变,可正常接收。


d.隧道解除
        通常情况下,通信双方之间的会话老化(连接断开)即代表通信双方数据交换已经完成,因此为了节省系统资源,通信双方之间的隧道在空闲时间达到一定值后会自动删除。


3、IPsec 使用的3个重要的协议(基础)

协议总结:

        IKE协议用于SA的建立(IKE/IPsec)SA,IkE协议有两个版本,V2版本提供了更好的安全性和协商效率,后面将介绍IKE协商的几个阶段和模式。

        AH 验证头,不对数据进行加密,在对IP报文的封装中,在IP报文头前加入一个AH头,验证范围是整个ip报文。

        ESP 对数据进行加密,在IP报文头后加入一个ESP头,在数据包后方添加ESP尾。(后面介绍ESP报文封装格式)

IPsec 使用的端口:

        IPsec 的建立主要进行IKE的协商,为使IKE协商报文顺利通过,应放开500端口,在nat穿越模式下,还需要放开4500端口。

        由于AH和ESP是网络层协议不涉及端口,为了使IPsec隧道能正常建立,通常还要在网关设备上配置安全策略放开AH(IP协议号是51)和ESP(IP协议号是50)服务。

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