IPSec及IKE原理程序.doc

目 录 课程说明 1 课程介绍 1 课程目标 1 第1章 IPSec 2 1.1 IPSec概述 2 1.2 IPSec的组成 3 1.3 IPSec的安全特点 4 1.4 IPSec基本概念 5 1.5 AH协议 7 1.6 ESP协议 8 第2章 IKE概述 9 2.1 IKE的安全机制 10 2.2 IKE的交换过程 11 2.3 DH交换及密钥产生 12 2.4 IKE在IPSec中的作用 13 2.5 IPSec与IKE的关系 14 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上传送数据的安全必威体育官网网址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。 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 IPSec IPSec概述 IPSec（IP Security）是IETF制定的为保证在Internet上传送数据的安全必威体育官网网址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ESP头，且被加密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ESP头，ESP头和被加密的传输层数据被放置在原IP包头后面。  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。 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。 IPSec基本概念 数据流（Data Flow） 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。 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