第四章 第一节 IPSec工作原理
网络层安全性，优点：密钥协商的开销大大消减、需改动的应用程序很少，很容易构建×××。缺点：很难解决抗抵赖之类问题。
IPsec：兼容IPv4和IPv6。高质量和基于密码的安全。在IP层实现多种安全服务，包括访问控制、无连接完整性、数据源验证、抗重播、机密性和特定的业务流机密性。
IPsec体系结构：ESP协议+AH协议，涉及加密算法、鉴别算法和密钥管理。
1.AH协议：Authentication Header，
验证头部，为IP包提供数据完整性校验和身份认证功能，验证算法由SA指定，认证范围是整个包。
处理过程：
发送方：对发出去的包构造AH：
（1）创建一个外出SA（手工或IKE）
（2）产生序列号
（3）填充AH头的各自段
（4）计算ICV完整性检验值，包括IP头中部分域、AH自身、上层协议数据。
（5）AH头中的“下一头部”置为原IP报头中的协议字段的值，原IP报头的“协议字段置为51”（代表AH）
接受方：对接收到的包处理：
（1）分片装配
（2）查找SA，依据目标IP地址、AH协议、SPI
（3）检查序列号
（4）ICV检查
2.ESP协议：Encapsulating Security Payload，
封装安全载荷，提供机密性、数据源验证、抗重播以及数据完整性等安全服务，加密算法和身份验证方法均由SA指定。
发送方：对发出去的包处理
（1）查找SA
（2）加密
（3）封装必要的数据，放在payload data域中，不同的模式，封装数据的范围不同
（4）增加必要的padding数据
（5）加密操作
（6）验证
（7）计算ICV，针对加密后的数据进行计算的
接收方：对接收到的包处理
（1）分片装配
（2）查找SA，依据目标IP地址、ESP协议、SPI
（3）检查序列号，使用一个滑动窗口来检查序列号的重放
（4）ICV检查
（5）解密，根据SA中指定的算法和密钥、参数，对于被加密部分的数据进行解密，去掉padding，重构原始IP包。
3.密钥管理：Key Management，
SA（Security Association）安全联盟，
（1）SA是单向的，
（2）SA是“协议相关的”，
（3）每个SA通过三个参数标志<spi,dst(src),protocol>，
spi是安全参数索引，dst(src)是对方IP地址，protocol安全协议标识AH or ESP。
（4）SA与IPsec系统中实现的两个数据库有关,
安全策略数据库（SPD）
安全关联数据库（SAD）
ISAKMP：Internet安全关联和密钥管理协议，
（1）RFC2408，
（2）定义如何建立安全联盟并初始化密钥。
IKE：Internet密钥交换协议，
（1）RFC2409，是Oakley和SKEME协议的一种混合，
（2）基于是ISAKMP框架，
（3）沿用了Oakley和SKEME共享和密钥更新技术。
两阶段交换：
第一阶段：建立起ISAKMP SA---IKE SA，双方商定如何保护以后的通讯，通信双方建立一个已通过身份鉴别和安全保护的通道；此SA将用于保护后面的prorocol SA的协商过程。
第二阶段：建立起针对其他安全协议的SA---IPsec SA，这个阶段可建立多个SA，此SA将被相应的安全协议用于保护数据或消息交换。
IPsec的模式：
1.隧道模式：IP头+IPsec+TCP头+数据
2.传输模式：外部IP头+IPsec头+IP头+TCP头+数据
IPSec-×××协议和算法：
IP安全协议：AH、ESP
数据加密标准：DES、3DES
公共密钥密码协议：Diffie-Hellman（D-H）
散列算法：MD5、SHA-1
公钥加密算法：RSA
Internet密钥交换：IKE
证书授权中心：CA