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IPSec协议姓名：张杰指导导师：马春光2010年12月为什么要引入IPSec协议引言一、原来的TCP/IP体系中间，没有包括基于安全的设计，任何人，只要能够搭入线路，即可分析所有的通讯数据。IPSEC引进了完整的安全机制，包括加密、认证和数据防篡改功能。二、由于Internet迅速发展，接入越来越方便，很多客户希望能够利用这种上网的带宽，实现异地网络的的互连通。IPSEC协议通过包封装技术，能够利用Internet可路由的地址，封装内部网络的IP地址，实现异地网络的互通。IPSec基本概念及构成IPSec简述IPSec（InternetProtocolSecurity）是IETF以RFC形式发布的一组安全IP协议集，是一个安全协议和算法的框架，在网络层提供数据信息的正确性、完整性、机密性和可用性。IPSec的基本组成IPSec协议包括：AH（验证头）ESP（封装安全载荷）IKE（因特网密钥交换）IPSec的基本组成AH（AuthenticationHeader，认证头）协议设计AH认证协议的目的是用来增加IP数据报的安全性。AH协议提供无连接的完整性、数据源认证和抗重放保护服务，但是AH不提供任何保密性服务。IPSec验证报头AH是个用于提供IP数据报完整性、身份认证和可选的抗重播攻击的机制，但是不提供数据机密性保护。验证报头的认证算法有两种：一种是基于对称加密算法（如DES），另一种是基于单向哈希算法（如MD5或SHA-1）。验证报头的工作方式有传输模式和隧道模式。IPSec的基本组成ESP（EncapsulateSecurityPayload，封装安全载荷）协议封装安全载荷（ESP）用于提高Internet协议（IP）协议的安全性。它可为IP提供机密性、数据源验证、抗重放以及数据完整性等安全服务。ESP属于IPSec的机密性服务。其中，数据机密性是ESP的基本功能，而数据源身份认证、数据完整性检验以及抗重播保护都是可选的。ESP主要支持IP数据包的机密性，它将需要保护的用户数据进行加密后再重新封装到新的IP数据包中。IPSec的基本组成Internet密钥交换协议（IKE）Internet密钥交换协议（IKE）是IPSec默认的安全密钥协商方法。IKE通过一系列报文交换为两个实体（如网络终端或网关）进行安全通信派生会话密钥。IKE建立Internet安全关联和密钥管理协议（ISAKMP）定义的一个框架之上。IKE是IPSec目前正式确定的密钥交换协议，IKE为IPSec的AH和ESP协议提供密钥交换管理和SA管理，同时也为ISAKMP提供密钥管理和安全管理。IKE具有两种密钥管理协议（Oakley和SKEME安全密钥交换机制）的一部分功能，并综合了Oakley和SKEME的密钥交换方案，形成了自己独一无二的受鉴别保护的加密材料生成技术。IPSec的基本组成安全关联（SecurityAssociation，SA）安全关联是构成IPSec的基础，是两个通信实体经协商建立起来的一种协定，它们决定了用来保护数据包安全的安全协议（AH协议或者ESP协议）、转码方式、密钥及密钥的有效存在时间等。IPSec的基本组成传输模式下数据包格式隧道模式下数据包格式IPSec流程IPSec在VPN的应用VPN简介随着企业信息化发展及Internet等公共网络和国际经济一体化的迅速发展，企业内部及企业间通过网络传递信息的需求越来越多。传统的办公方式已经跟不上时代的需求，移动办公，soho办公逐渐成为主流的办公方式。因此远程登录，远程访问开始成为现代工作生活的一种必要的需求。为了保证远程登录的安全性，采用现在流行的解决方案就是利用隧道技术，在Internet等不安全的公共网络上建立安全的虚拟专用网络，即虚拟专用网（VPN）。VPN简介三种流行的VPN技术一、IPSecVPN二、SSLVPN三、MPLSVPN目前国外主要厂商对SSLVPN技术、MPLSVPN技术发展相对比较重视发展较快，但是目前应用最为广泛，技术最为成熟的仍然是IPSecVPN技术。VPN相关概念•VPN节点：一个VPN节点，可能是一台VPN网关，也可能是一个客户端软件。在VPN组网中间，属于组网的一个通讯节点。它应该能够连接Internet，有可能是直接连接，比如adsl、电话拨号等等，也可能是通过nat方式，例如：小区宽带、cdma上网、铁通线路等等。VPN相关概念•VPN隧道：在两个vpn节点之间建立的一个虚拟链路通道。两个设备内部的网络，能够通过这个虚拟的数据链路到达对方。与此相关的信息是当时两个VPN节点的IP地址，隧道名称、双方的密钥。VPN相关概念•隧道路由：一个设备可能和很多设备建立隧道，那么就存在一个隧道选择的问题，即到什么目的地，走哪一个隧道。IPSec在VPN中要解决的问题怎样找到vpn节点设备。•一、通过网页，这是深信服公司发明的一种技术，通过Web页解析ip地址•二、通过一个集中的服务器，实现统一解析，然后给用户进行分组。•三、DDNS，即动态域名。IPSec在VPN中要解决的问题怎样建立隧道•协商出一个可以通讯的隧道。如果是nat之后，应该怎么处理。IPSec在VPN中要解决的问题建立隧道路由表•确定不同的目标地址，走不同的隧道。IPSec在IPv6的应用IP包本身并不继承任何安全特性，我们可以很容易地伪造IP包的地址、修改其内容。IPSEC提供了一种标准的、健壮的以及包容广泛的机制，可用它为IP及上层（如TCP、UDP）提供安全保证；在IPv6下，IPSEC是强制实施的；它定义了一套默认的算法，以确保不同的实施方案相互间可以共通，它是独立于算法本身的。IPSec应用优点•可以防止局域网内部的sniffer监听问题。•IPSec可以在一定程度上解决欺骗攻击，这是因为IPSec的通道模式可以对整个IP包，包括IP头部进行保护。IPSec无法完全解决目前广泛存在的DOS攻击(拒绝服务攻击)，更无法有效的防止DDoS攻击（分布式拒绝服务攻击）。IPSec无法有效防止针对协议本身的攻击，如SYNflood(同步洪水)攻击。IPSec也无法解决口令攻击，也无法防止利用缓冲区溢出进行的攻击。IPSec应用缺点IPSec常用的密钥算法•IPSec要求在所有的ESP实现中使用一个通用的缺省算法即DES—CBC算法ESP协议要求具体实现要支持DES—CBC算法，并由RFC2405对此算法在ESP协议中的使用方法作了规定。