IPsec
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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。
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[编辑] 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。
[编辑] 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。
[编辑] 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。
[编辑] 技术细节
[编辑] 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。
认证头分组图示：
| 0 | 1 | 2 | 3 |
| 0 1 2 3 4 5 6 7 | 0 1 2 3 4 5 6 7 | 0 1 2 3 4 5 6 7 | 0 1 2 3 4 5 6 7 |
| 下一个头 | 载荷长度 | 保留 | |
| 安全参数索引(SPI) | |||
| 序列号 | |||
|
认证数据 (可变长度) |
|||
字段含义：
- 下一个头
- 标识被传送数据所属的协议.
- 载荷长度
- 认证头包的大小.
- 保留
- 为将来的应用保留（目前都置为0）.
- 安全参数索引
- 与IP地址一同用来标识安全参数.
- 序列号
- 单调递增的数值，用来防止重放攻击.
- 认证数据
- 包含了认证当前包所必须的数据.
[编辑] 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。
ESP分组图示：
| 0 | 1 | 2 | 3 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 安全参数序列(SPI) | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 序列号 | |||||||||||||||||||||||||||||||
|
载荷 * (可变长度) |
|||||||||||||||||||||||||||||||
| 填充 (0-255 字节) | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 填充长度 | 下一个头 | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
Authentication Data (variable) 认证数据（可变长度） |
|||||||||||||||||||||||||||||||
字段含义：
- 安全参数索引
- 与IP地址一同用来标识安全参数
- 序列号
- 单调递增的数值，用来防止重放攻击.
- 载荷数据
- 实际要传输的数据.
- 填充
- 某些块加密算法用此将数据填充至块的长度.
- 填充长度
- 以位为单位的填充数据的长度.
- 下一个头
- 标识被传送数据所属的协议.
- 认证数据
- 包含了认证当前包所必须的数据.
[编辑] 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
[编辑] 请参阅
[编辑] IPsec相关RFC文档
- RFC 2401
- IP协议的安全架构
- RFC 2402
- 认证头
- RFC 2406
- 封装安全载荷
- RFC 2407
- ISAKMP的IPsec解释域(IPsec DoI)
- RFC 2408
- 因特网安全关联与密钥管理协议(ISAKMP)
- RFC 2409
- 因特网密钥交换(IKE)
[编辑] 其它链接
- IETF的IPsec工作组.
- Free S/WAN 项目主页.
- Openswan 项目主页.
- strongSwan 项目主页.
- VPN社团 .
- A long thread on the ipsec@lists.tislabs.com 关于是否要将字母S大写，RFC文档写的很清楚，应该是IPsec。
