Versão completa: formato de mensagem IPSec

O conjunto de protocolos IPSec é uma série de protocolos desenvolvidos pela IETF (Internet Engineering Task Force), que fornece segurança de alta qualidade, interoperável e baseada em criptografia para datagramas IP.

O IPSec é implementado através de dois protocolos de segurança: cabeçalho de autenticação AH (Authentication Header, protocolo número 51) e encapsulamento de carga útil de segurança ESP (Encapsulating Security Payload). AH pode fornecer funções de verificação de fonte de dados e verificação de integridade de dados; ESP pode não apenas fornecer funções de verificação de dados e verificação de integridade, mas também fornecer funções de criptografia para mensagens IP.

O protocolo IPSec possui dois modos de encapsulamento:

• modo de transmissão. No modo de transporte, AH ou ESP é inserido após o cabeçalho IP, mas antes de todos os protocolos da camada de transporte ou antes de todos os outros protocolos IPSec.

• Modo túnel. No modo túnel, AH ou ESP é inserido antes do cabeçalho IP original e um novo cabeçalho IP é gerado e colocado antes de AH ou ESP.

O modo de transporte é usado para comunicação entre dois hosts ou entre um host e um gateway de segurança. No modo de transporte, os dois dispositivos que criptografam e descriptografam as mensagens devem ser o remetente original e o destinatário final da mensagem.

Normalmente, a maior parte do tráfego de dados entre dois gateways de segurança (roteadores) não é o tráfego do próprio gateway de segurança, portanto, o modo de transmissão geralmente não é usado entre gateways de segurança, mas o modo túnel é sempre usado. As mensagens criptografadas em um gateway de segurança só podem ser descriptografadas por outro gateway de segurança. Portanto, o pacote IP deve ser encapsulado em túnel, ou seja, um novo cabeçalho IP é adicionado e o pacote IP encapsulado em túnel é enviado para outro gateway de segurança antes de poder ser descriptografado.

Formato da mensagem

Figura 1 Pacote AH e formato de cabeçalho

Campo	comprimento	descrever
Próximo cabeçalho	8 bits	Representa a próxima carga após o cabeçalho de autenticação.
Capacidade de carga útil	8 bits	O comprimento de AH é reduzido em 2 e 4 bytes é a unidade de contagem. Por exemplo, com um valor de autenticação de 96 bits, o comprimento seria "4" (ou seja, 3 4 bytes fixos para o cabeçalho + 3 4 bytes para o ICV - 2). Para IPv6, o comprimento total do cabeçalho deve ser múltiplo de 8 bytes.
RESERVADO	16 bits	Reservado para uso futuro. Deve ser definido como 0 e ignorado ao receber.
Índice de parâmetros de segurança	32 bits	Usado para identificar SA para o terminal de recebimento da mensagem
Campo de número de sequência	32 bits	Número de sequência. Cada vez que uma mensagem é enviada, a contagem aumenta em 1. Por exemplo, sempre que uma mensagem SA é enviada, o número de sequência aumenta em 1.
Valor de verificação de integridade-ICV	alongar	O campo ICV da mensagem possui comprimento variável, devendo ser um número inteiro múltiplo de 32 bits.

Figura 2 Encapsulamento ESP e formato de cabeçalho

Campo	comprimento	descrever
Índice de parâmetros de segurança	32 bits	Índice de parâmetros de segurança.
Número sequencial	32 bits	número de série.
Dados de carga*	alongar	Dados de carga útil (variável).
Preenchimento	0–255 bytes	Preencha os campos.
Comprimento da almofada	8 bits	Comprimento do campo de preenchimento.
Próximo cabeçalho	8 bits	Próxima cabeça.
Valor de verificação de integridade-ICV	alongar	verifique os dados.

Figura 3 Uso combinado dos protocolos AH e ESP

Internet Key Exchange Protocol IKE (Internet Key Exchange) é o protocolo de sinalização do IPSEC.

Figura 4 Formato do cabeçalho IKE

Campo	comprimento	descrever
SPI do iniciador IKE_AS	8 bytes	O remetente é usado para identificar exclusivamente uma associação de segurança IKE. Este valor não pode ser definido como 0.
SPI do respondente IKE_AS	8 bytes	O respondedor é usado para identificar exclusivamente uma associação de segurança IKE.Este valor deve ser 0 para a mensagem de interação IKE inicial e não pode ser 0 para outras mensagens.
Próxima carga útil	1 byte	Somente o tipo de carga que segue a cabeça.
MjVer	4 bits	Identifica a versão máxima do protocolo IKE utilizado.
MnVer	4 bits	Identifica a versão mínima do protocolo IKE utilizado.
Tipo de troca	1 byte	0-33: RESERVADO 34: IKE_IN_INIT 35: IKE_AUTH 36: CREATE_CHILD_SA 37: INFORMATIVO 38-239: RESERVADO À IANA 240-255: Reservado para uso privado.
Bandeiras	1 byte	Opções específicas definidas na mensagem. Se o campo Sinalizador estiver definido, significa que existem opções. X(reservado) (bits 0-2) - Deve ser zerado no envio e ignorado no recebimento. I(nitiator) (bit 3 of Flags) - IKE_SA原始发送者在发送消息是必须将此位置1，源回应者发送的消息必须清零。 V(ersion) (bit 4 of Flags) - 标识转发者支持的版本比Major字段标识的版本更高 IKEv2版本的实现中，此比特必须置0，接收时忽略。 R(esponse) (bit 5 of Flags) - 标识此消息是对相同Message-ID的消息的一个回应消息。所有请求消息中此位需置0，所有回应消息置1。 X(reserved) (bits 6-7 of Flags) - 发送时需置0，接收时忽略。
Message ID	4 bytes	消息标识符，用来对请求消息和呼应消息的匹配，以便控制丢弃消息的重复发送。这在抑制重放攻击时对保障协议的安全性很关键。
Length	4 bytes	整个消息的长度（报文头+负荷），以字节为单位。
Next Payload	1 byte	标识消息中的下一个负载的类型。如果当前的负载是消息的最后一个，则此字段置0。 0: No Next Payload 1-32: RESERVED 33: Security Association (SA) 34: Key Exchange (KE) 35: Identification - Initiator (IDi) 36: Identification - Responder (IDr) 37: Certificate (CERT) 38: Certificate Request (CERTREQ) 39: Authentication (AUTH) 40: Nonce (Ni, Nr) 41: Notify (N) 42: Delete (D) 43: Vendor ID (V) 44: Traffic Selector - Initiator (TSi) 45: Traffic Selector - Responder (TSr) 46: Encrypted (E) 47: Configuration (CP) 48: Extensible Authentication (EAP) 49-127: RESERVED TO IANA 128-255: PRIVATE USE
C (Critical)	1 bit	如果发送者想让接收者在无法识别当前一个负载的Next Payload域是能够跳过此域，可将此位置0。 如果接收者能够识别负载的类型代码，则忽略此位。 负载类型为以下情况时，此位必须设置为0。 Security Association (SA) Key Exchange (KE) Identification - Initiator (IDi) Identification - Responder (IDr) Certificate (CERT) Certificate Request (CERTREQ) Authentication (AUTH) Nonce (Ni, Nr) Notify (N) Delete (D) Vendor ID (V) Traffic Selector - Initiator (TSi) Traffic Selector - Responder (TSr) Encrypted (E) Configuration (CP) Extensible Authentication (EAP) 注意，C比特应用于当前负载，而不是下一个负载。
RESERVED	7 bits	发送时必须置0，接收时忽略。
Payload Length	2 bytes	当前负载的长度，包括通用负载的头部，以字节为单位。