10-IP安全

2019/10/11第十讲IP的安全王志伟Email:[e-mail]2019/10/12课程内容IP安全概述IP安全体系结构Windows对IPSec的支持小结41232019/10/13IP安全概述目前TCP/IP协议面临的各种安全威胁主要包括数据泄露•如用户名、密码都是以明文传输数据完整性的破坏•如网上银行的存款额可能被修改身份伪装•如IP欺骗拒绝服务•协议中有若干弱点可被利用2019/10/14IPSecurityProtocol为解决Internet的安全问题，IETF提出了一系列的协议，总称为IPSecurityProtocol，简称IPSec有标准都是以RFC的方式予以公开RFC1825–Internet协议安全体系结构RFC1826–IP鉴别头：AHRFC1827–IP封闭安全载荷：ESPIPSec在IPv4中需要工程设计和实现，在IPv6中作为选项实现2019/10/15IPV4数据报2019/10/16缺乏对通信双方身份真实性的鉴别能力缺乏对传输数据的完整性和机密性保护的机制由于IP地址可软件配置以及基于源IP地址的鉴别机制，IP层存在业务流被监听和捕获、IP地址欺骗、信息泄露和数据项篡改等攻击IPv4的缺陷2019/10/17TCP/IP协议栈2019/10/18网络层安全“Internet协议安全性(IPSec)”是一种开放标准的框架结构，通过使用加密的安全服务以确保在Internet协议(IP)网络上进行保密而安全的通讯。2019/10/19传输层安全2019/10/110应用层安全2019/10/111课程内容IP安全概述IP安全体系结构Windows对IPSec的支持小结41232019/10/112两个通信协议：AH,ESP两种操作模式：传输模式，隧道模式一个密钥交换管理协议：IKE两个数据库：安全策略数据库SPD，安全关联数据库SADIPSec参见P238页概述2019/10/113认证头AH协议2019/10/114为IP包提供数据完整性和鉴别功能利用MAC码实现鉴别，双方必须共享一个密钥鉴别算法由SA（安全关联）指定－鉴别的范围：整个包两种鉴别模式：－传输模式－隧道模式AH2019/10/115提供的服务包括数据源认证无连接的完整性可选的抗重放服务不提供保密性AH2019/10/116AH头格式下一个报头(NextHeader)有效载荷长度(Payloadlength)保留安全参数索引（SecurityParametersIndex,SPI）系列号（SequenceNumberField,SN）认证数据（AuthenticationData）0816312019/10/1178比特，指出AH后的下一载荷的类型(RFC1700)AH头说明－NextHeader2019/10/118两种鉴别模式：－传输模式：不改变IP地址，插入一个AH－隧道模式：生成一个新的IP头，把AH和原来的整个IP包放到新IP包的载荷数据中AH使用模式2019/10/1192019/10/120保护端到端通信通信的终点必须是IPSec终点AH传输模式的特点2019/10/121保护点到点通信通信的终点必须是IPSec终点AH隧道模式的特点2019/10/1222019/10/123封装安全载荷ESP2019/10/124提供保密功能，包括报文内容的机密性和有限的通信量的机密性，也可以提供鉴别服务（可选）将需要保密的用户数据进行加密后再封装到一个新的IP包中，ESP只鉴别ESP头之后的信息加密算法和鉴别算法由SA指定两种模式：传输模式和隧道模式ESP2019/10/125提供的服务包括数据保密性有限的数据流保密性数据源认证（认证是可选的）无连接的完整性抗重放服务ESP2019/10/126初始化向量(IV）2019/10/127加密算法－3DES、RC5、IDEA、3IDEA、CAST、Blowfish鉴别算法－HMAC-MD5-96、HMAC-SHA-1-96,仅用96位加密和鉴别算法2019/10/1282019/10/1292019/10/1302019/10/1312019/10/132安全关联－SA2019/10/133用于通信对等方之间对某些要素的一种协定，如：IPSec协议协议的操作模式：传输、隧道密码算法密钥用于保护数据流的密钥的生存期安全关联－SA2019/10/134通过像IKE这样的密钥管理协议在通信对等方之间协商而生成当一个SA协商完成后，两个对等方都在其安全关联数据库(SAD)中存储该SA参数SA具有一定的生存期，当过期时，要么中止该SA，要么用新的SA替换终止的SA将从SAD中删除安全关联－SA2019/10/135SAn……SA3SA2SA1安全关联－SA2019/10/136安全参数索引32位整数，唯一标识SA1－255被IANA保留将来使用0被保留用于本地实现SAn……SA3SA2SA1安全关联－SA2019/10/137输出处理SA的目的IP地址输入处理SA的源IP地址SAn……SA3SA2SA1安全关联－SA2019/10/138AHESPSAn……SA3SA2SA1安全关联－SA2019/10/139安全策略－SP2019/10/140SP：指定用于到达或源自特定主机/网络的数据流的策略SPD：包含策略条目的有序列表通过使用一个或多个选择符来确定每个条目安全策略－SP2019/10/14132位IPv4或128位IPv6地址可以是：主机地址、广播地址、单播地址、任意播地址、多播组地址地址范围，地址加子网掩码通配符号等SRn……SR3SR2SR1安全策略－SP选择符课下作业：Windows对IPSec的支持2019/10/142Internet密钥交换2019/10/143IKEIKE是一个混合协议，使用到三个不同协议的相关部分：ISAKMPOakley密钥确定协议SKEMEIKE实际定义了一个密钥交换，而ISAKMP仅仅提供了一个可由任意密钥交换协议使用的通用密钥交换框架Internet密钥两阶段协商2019/10/144ISAKMP通信双方建立一个ISAKMPSA，即用于保护双方后面的协商通信的一个协定然后用这个ISAKMPSA为保护其它协议(如AH和ESP)建立SA的协商阶段1协商2019/10/145用于为其它安全服务，如AH和ESP建立SA一个阶段1的SA可用于建立多个阶段2的SA阶段2协商2019/10/146Internet密钥交换模式主模式野蛮模式快速模式新组模式2019/10/147用于协商阶段1的SA这种交换模式被设计成将密钥交换信息与身份认证信息相隔离，便于保护身份信息主模式2019/10/1482019/10/1491－发起者发送一个封装有建议载荷的SA载荷，而建议载荷又封装有变换载荷2－响应者发送一个SA载荷，表明接受协商的SA的建议3、4－发起者和接受者交换D-H公开值和各种辅助数据，如nonce。Nonce是计算共享密钥（用来生成加密密钥和认证密钥）所必须的5、6－双方交换标识数据并认证D-H交换。这两个消息中传递的信息是加密的，用于加密的密钥由消息3－4中交换的密钥信息生成，所以身份信息受到保护主模式交换的步骤2019/10/150在不需要保护身份信息时，用于协商阶段1的SA这种交换模式允许同时传送与SA、密钥交换和认证相关的载荷。将这些载荷组合到一条消息中减少了消息的往返次数野蛮模式2019/10/1512019/10/1521－发起者发送一个封装有单个建议载荷的SA载荷，而建议载荷重又封装有变换载荷。在野蛮模式中，只提供带有一个变换的建议载荷，响应者可以选择接受或拒绝该建议。D-H公开值、需要的随机数和身份信息也在其中发送2－响应者发送一个SA载荷，其中封装有一个包含发起者的建议和推荐的变换的建议载荷。D-H公开值、需要的随机数和身份信息也在其中发送3－发送者发送应用一致同意的认证函数生成的结果野蛮模式交换步骤2019/10/153用于协商阶段2的SA，协商受到阶段1协商好的ISAKMPSA的保护这种交换模式下交换的载荷都是加密的快速模式2019/10/1542019/10/155用于为D-H密钥交换协商一个新的群这种交换模式受到阶段1协商好的ISAKMPSA的保护新组模式交换2019/10/156课程内容IP安全概述IP安全体系结构Windows对IPSec的支持小结41232019/10/157完美向前保密完美向前保密PFS：PerfectForwardSecrecy即使攻击者破解了一个密钥，也只能还原由这个密钥所加密的数据，而不能还原其他的加密数据要达到理想的PFS，一个密钥只能用于一种用途2019/10/158作业P191（1）P208（1）P236（2）P253（2）2019/10/159TheEnd问题？