IPSec 协议

在 TCP/IP 协议中,对 IP 数据包没有提供任何安全保护,攻击者可以通过网络嗅探、 IP 欺骗、连接截获等方法来攻击正常的 TCP/IP 通信。因此,通信过程中会存在以下危险:数据并非来自合法的发送者、数据在传输过程中被非法篡改、信息内容已被人窃取等。
为了确保在 IP 网络上进行安全保密的通信,IETF 制定了一套开放标准的网络安全协议 IPSec(IP Security)。该协议把密码技术应用在网络层,以向信息的发送方和接收方提供源地址验证、数据传输的完整性、存取控制、保密性等安全服务,保护通信免遭窃听、抵御网络攻击,而且更高层的应用层协议也可以直接或间接地使用这些安全服务,为其上层协议如 TCP、UDP 等提供透明的安全保护服务,在 Internet 这样不安全的网络中为通信提供安全保证。
在 IPv6 中,IPSec 协议是一个必备的组成部分,被强制实施;在 IPv4 中,它是一个可选的扩展协议。
由于 Internet 等网络具有公共特性,因此在通信过程中难以确认传输媒介是安全的,所以要进行安全的通信,则通信数据必须经过加密。IPSec 协议对数据的加密以数据包而不是整个数据流为单位,这不仅非常灵活,也有助于进一步提高 IP 数据包的安全性。
IPSec 协议的基本工作原理是:发送方在发送数据前对数据实施加密,然后把密文数据发送到网络中去,开始传输。在整个传输过程中,数据都是以密文方式传输的,直到数据到达目的节点,才由接收方对密文进行解密,提取明文信息。
IPSec 协议对网络层的通信使用了加密技术,它不是加密数据包的头部和尾部信息(如源地址、目的地址、端口号、CRC 校验值等),而是对数据包中的数据进行加密。由于加密过程发生在 IP 层,因此可在不改变 HTTP 等上层应用协议的情况下进行网络协议的安全加密,为通信提供透明的安全传输服务。
IPSec 协议中使用端到端的工作模式,掌握加密、解密方法的只有数据的发送方和接收方,两者各自负责相应的数据加密、解密处理,而网络中其他节点只负责转发数据,无须支持 IPSec,从而可以实现加密通信与传输媒介无关,保证机密数据在公共网络环境下的适应性和安全性。因此,IPSec 可以应用到非常广泛的环境中,能为局域网、拨号用户、远程站点、Internet 之上的通信提供强有力的保护,而且还能用来筛选特定数据流,还可以用于不同局域网之间通过互联网的安全互联。
IPSec 协议不是一个单独的协议,它包括应用于 IP 层上网络数据安全的一整套协议,主要包括 AH(Authentication Header,IP 认证头部协议)、ESP(Encapsulating Security Payload,封装安全负载协议)、IKE(Internet Key Exchange,Internet 密钥交换协议)和用于网络认证及加密的一些算法等。
AH 提供数据的完整性和认证,但不包括保密性;而 ESP 原则上只提供保密性,但也可在 ESP Header 中选择适当的算法及模式来实现数据的完整性和认证。AH 和 ESP 可分开使用也可一起使用。IKE 则提供加密算法、密钥等的协商。

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