网工基础 | VPN（2）IPSec VPN

IPSec（Internet Protocol Security）：

是一组基于网络层的，应用密码学的安全通信协议族。IPSec不是具体指哪个协议，而是一个开放的协议簇。

IPSec协议的设计目标：

是在IPV4和IPV6环境中为网络层流量提供灵活的安全服务。

IPSec VPN：

是基于IPSec协议族构建的在IP层实现的安全虚拟专用网。通过在数据包中插入一个预定义头部的方式，来保障OSI上层协议数据的安全，主要用于保护TCP、UDP、ICMP和隧道的IP数据包。

IPsec协议簇安全体系框架

IPSEC协议簇

ipsec的工作模式

主要用于主机和主机之间端到端通信的数据保护。

封装方式：不改变原有的IP包头，在原数据包头后面插入IPSec包头，只封装数据部分。

主要用于私网与私网之间通过公网进行通信，建立安全VPN通道。

封装方式：增加新的IP（外网IP）头，其后是ipsec包头，之后再将原来的整个数据包封装。

AH不提供任何保密性服务，它不加密所保护的数据包。不论是传输模式还是隧道模式下，AH提供对数据包的保护时，它保护的是整个IP数据包（易变的字段除外，如IP头中的TTL和TOS字段）

传输模式下的封装：

隧道模式下封装：

ESP通常使用DES、3DES、AES等加密算法实现数据加密，使用MD5或SHA1来实现数据完整性认证。

保密服务通过使用密码算法加密 IP 数据包的相关部分来实现。数据流保密由隧道模式下的保密服务提供。

传输模式下封装：

隧道模式下封装：

IPSec vpn建立

安全联盟SA：

SA（Security Association）是通信对等体间对某些要素的约定 ,通信的双方符合SA约定的内容,就可以建立SA。SA由三元组来唯一标识，包括安全参数索引、目的IP地址、安全协议号

IPSec的安全联盟可以通过手工配置的方式建立。也可以使用IKE（Internet Key Exchange）自动进行安全联盟建立与密钥交换的过程

IKE

IKE第一阶段内容：

通信各方彼此间建立了一个已通过身份验证和安全保护的通道，用于传输第二阶段的对称密钥，此阶段的交换生成了一个ISAKMP SA（也可称为IKE SA）

IKE第一阶段建立有两种模式：

1、主模式协商（慢，严谨 只能使用IP地址）建议同一个厂商用主模式，用了6个包。

建立过程：

   

 野蛮模式（Aggressive）协商

快，不严谨，可以使用用户名等，建议不同一个厂商用野蛮模式协商。

野蛮模式下有三个交互包：

1、第一个交互包发起方建议SA，发起DH交换  

2、第二个交互包接收方接受SA    

3、第三个交互包发起方认证接受方   

建立过程：

两种模式对比：

IKE第二阶段内容：

双方协商IPSec安全参数，称为变换集transform set ，建立一个供数据传输的安全通道 。此阶段的交换生成了IPsec SA

transform set包括：

Ipsec数据传递图：