IPsec

目录·标准现状
·设计意图
·IPsec与其它互联网安全协议的对比
·技术细节
·实现



IPsec(缩写IP Security)是保护IP协议安全通信的标准,它主要对IP协议分组进行加密和认证。
IPsec作为一个协议族(即一系列相互关联的协议)由以下部分组成:(1)保护分组流的协议;(2)用来建立这些安全分组流的密钥交换协议。前者又分成两个部分:加密分组流的封装安全载荷(ESP)及较少使用的认证头(AH),认证头提供了对分组流的认证并保证其消息完整性,但不提供保密性。目前为止,IKE协议是唯一已经制定的密钥交换协议。



标准现状

IPv6是IETF为IP协议分组通信制定的新的因特网标准,IPsec是其中必选的内容,但在IPv4中的使用则是可选的。这样做的目的,是为了随着IPv6的进一步流行,IPsec可以得到更为广泛的使用。IPsec协议在RFCs 2401-2409中定义,根据工作进展,至2004年会有新版的替换文档发布。

设计意图

IPsec被设计用来提供(1)入口对入口通信安全,在此机制下,分组通信的安全性由单个节点提供给多台机器(甚至可以是整个局域网);(2)端到端分组通信安全,由作为端点的计算机完成安全操作。上述的任意一种模式都可以用来构建虚拟专用网 (VPN),而这也是IPsec最主要的用途之一。应该注意的是,上述两种操作模式在安全的实现方面有着很大差别。
因特网范围内端到端通信安全的发展比预料的要缓慢。其中部分原因,是因为其不够普遍或者说不被普遍信任。公钥基础设施能够得以形成(DNSSEC最初就是为此产生的),一部分是因为许多用户不能充分地认清他们的需求及可用的选项,导致其作为内含物强加到卖主的产品中(这也必将得到广泛采用);另一部分可能归因于网络响应的退化(或说预期退化),就像兜售信息的充斥而带来的带宽损失一样。

IPsec与其它互联网安全协议的对比

IPsec协议工作在OSI 模型的第三层,使其在单独使用时适于保护基于TCP和UDP的协议。这就意味着,与传输层或更高层的协议相比(如 SSL就不能保护UDP层的通信流),IPsec协议必须处理可靠性和分片的问题,这同时也增加了它的复杂性和处理开销。相对而言,SSL/TLS依靠更高层的TCP(OSI的第四层)来管理可靠性和分片。

技术细节


认证头
认证头(AH)被用来保证被传输分组的完整性和可靠性。此外,它还保护不受重发攻击。认证头试图保护IP数据报的所有字段,那些在传输IP分组的过程中要发生变化的字段就只能被排除在外。

封装安全载荷 (ESP)
封装安全载荷(ESP)协议对分组提供了源可靠性、完整性和保密性的支持。与AH头不同的是,IP分组头部不被包括在内。

实现

FreeS/WAN项目已经开发了一个开源的GNU/Linux环境下的IPsec实现。且一个基于KAME项目的IPsec实现已经包含在NetBSD、FreeBSD以及2.6 Linux内核中。从某种程度上说,也是因为这个原因,Free S/WAN项目的开发在2004年3月时被中止。Openswan和strongSwan是Free S/WAN延续。
至今已有许多IPsec协议和ISAKMP/IKE协议的实现。它们包括:

NRL IPsec,属于原型的一种
OpenBSD,代码源于NRL IPsec
Mac OS X,包含了Kame IPsec的代码
Cisco IOS
Microsoft Windows Win2K and WinXP
SSH Sentinel (现作为 SafeNet的一部分)提供了工具包
Solaris


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