IPsec配置超级指南

IPsec配置超级指南（大纲，说明，实例，实验）IPsec-VPN--virtualprivatenetwork什么是VPN--虚拟专用网VPN作用--通过公网实现远程连接，将私有网络联系起来VPN的类型：1、overlay的VPN，例如IPsec-VPN2、peer-to-peer的VPN，例如MPLS-VPN还可以分为二层VPN和三层VPNIPsec-VPN是三层的VPNIPsec-VPN的分类:1、site-to-siteVPN也叫LAN-to-LANVPN（要求两个站点都要有固定的IP）2、EASY-VPN也叫remoteVPN（通常用于连接没有固定IP的站点）IPsec-VPN提供三个特性：1、authentication每一个IP包的认证2、dataintegrity验证数据完整性,保证在传输过程中没有被人为改动3、confidentiality（私密性）数据包的加密《知识准备》在学习IPsec技术之前，先要学习以下几点知识1、加密机制2、DH密钥交换算法3、认证机制4、散列机制加密机制--密码学分为两类：对称加密算法---使用一把密匙来对信息提供安全的保护。只有一个密匙，即用来加密，也用来解密特点：1、速度快2、密文紧凑3、用于大量数据的传送对称加密代表：DES、3DES、AES3DES--有三个密匙，用第一个密匙加密，用第二个密匙解密，再用第三个密匙加密非对称加密---有一对密匙，一个叫公匙，一个叫私匙，如果用其中一个加密，必须用另一个解密。特点：1、速度慢2、密文不紧凑3、通常只用于数字签名，或加密一些小文件。非对称加密的代表：RSA、ECC非对称加密代表RSA--有一对密匙，一个公匙，一个私匙，私匙加密，公匙解密,或者公匙加密，私匙解密非对称加密可以有两种应用：1、公钥加密，私钥解密，叫加密2、私钥加密，公钥解密，叫数字签名理想的应用方法，用非对称加密法来传送对称加密的密匙，或用在数字签名当中。用对称加密法来加密实际的数据。数字签名不但证明了消息的内容，还证明了发送方的身份。密钥化的HASH--使用密钥对生成的消息摘要进行加密时，被称为加密的消息摘要。diffie-hellmankeyexchange--DH算法是一种安全的让通信双方协商出一个共享密匙的方法。用对方的公匙和自已的私匙产生一个双方都能知道的KEY(也叫共享的密秘)，作对称加密用DHgroup1的长度是768位(产生出的KEY的长度)DHgroup2的长度是1024位认证机制--（这里所指的是设备的认证，而不是用户的认证）现代的基本加密技术要依赖于消息之目标接收者已知的一项秘密，关键的问题是如何保障密钥的安全。1、用户名和密码2、OTP（onetimepassword）一次性密码3、生物认证（指纹、眼膜）4、预共享密钥5、数字证书6、加密临时值散列机制--用来做完整性检验散列函数（就是HASH）--把一大堆数据经过计算得到一个较小的、定长的值，散列是一种不可逆函数。这意味着一旦明文生成散列，就不可能或者说极端困难再将其由散列转换成明文。HASH的特点：1、不管输入什么数据，输出是定长的2、只要输入有一点微小变化，输出就会发生很大的变化，也就是雪崩效应3、不可逆HASH的算法：1、md5提供128位的输出md5是验证，不是加密技术，用来做哈希2、SHA提供160位的输出HMAC--使用散列的消息认证编码，或者叫密钥化的HASH，是一种使用HASH来进行认证的机制。可以用来做预共享密钥的认证。----------------------------------------------------------------------------------------IPsec的组成--IPsec协议集包括三个协议：1、internetkeyexchange(IKE)密匙交换协议协议双方使用的算法，密匙，协商在两个对等体之间建立一条遂道的参数，协商完成再用下面的方法封装数据。IKE动态的，周期性的在两个PEER之间更新密钥2、encapsulatingsecutitypayload(ESP)封装安全负载可以对数据包认证，加密,封装，IP中协议号--50，通常使用3DES来进行加密3、authenticationheader(AH)只提供认证，封装，不提供加密，明文传送,IP中协议号--51IPsecVPN的两种模式--一、传输模式：不产生新的IP头，在原包头之后插入一个字段,当通信点等于加密点用这种方法原始IP头|(ESP或AH)|Data二、通道模式：产生一个新IP包头，当通信点不等于加密点用这种方法，site-to-site的VPN就是这种模式,因为通信点的IP头通常不是一个公网上可路由的头部，而新的IP头用的是两个peer之间的IP地址。新IP头|(ESP或AH)|原始IP头|Data通信点：实际通信的设备加密点：进行加密的设备ESP封装中只对原始IP分组进行完整性检验AH封装中进行完整性检验还包括新的IP头--------------------------------------------------------------------------------------------IKE密匙交换协议IKE的作用：用于在两个peer之间协商建立IPsec-VPN通道1、协商参数2、产生KEY，交换KEY、更新KEY3、对双方进行认证4、对密钥进行管理也是由三个不同的协议组成：1、ISAKMP--定义了信息交换的体系结构,也就是格式2、SKEME--实现公钥加密认证的机制3、Oakley--提供在两个IPsec对等体间达成相同加密密钥的基于模式的机制ISAKMP基于UDP，源目端口都是500site-to-siteipsecVPN的协商过程,分两个阶段要想在两个站点之间安全的传输IP数据流，它们之间必须要先进行协商，协商它们之间所采用的加密算法，封装技术以及密钥。这个协商过程是通过IKE来完成的，IKE协商分两个阶段运行：阶段一：在两个对等体设备之间建立一个安全的管理连接。没有实际的数据通过这个连接。这个管理连接是用来保护第二阶段协商过程的。阶段二：当对等体之间有了安全的管理连接之后，它们就可以接着协商用于构建安全数据连接的安全参数，这个协商过程是安全的，加了密的。协商完成后，将在两个站点间形成安全的数据连接。用户就可以利用这些安全的数据连接来传输自已的数据了。第一阶段：建立ISAKMPSA协商的是以下信息：1、对等体之间采用何种方式做认证，是预共享密钥还是数字证书。2、双方使用哪种加密算法3、双方使用哪种HMAC方式，是MD5还是SHA4、双方使用哪种Diffie-Hellman密钥组5、使用哪种协商模式（主模式或主动模式）6、还要协商SA的生存期第二阶段：建立IPsecSA协商的是以下信息：1、双方使用哪种封装技术，AH还是ESP2、双方使用哪种加密算法3、双方使用哪种HMAC方式，是MD5还是SHA4、使用哪种传输模式，是隧道模式还是传输模式5、还要协商SA的生存期第一阶段的协商过程总共有6条消息：1、消息1和消息2用于peer之间协商加密机制ISAKMP包含有ISAKMP头、SA负载、提议负载、转换负载等字段总之是让双方协商好我们之间使用啥子协议、加密方法具体是要协定四个东东：加密机制、散列机制、DH组、认证机制2、消息3和消息4用于相互之间交换公共密匙两端的peer先各自生成自已的私匙和公匙，同时还产生一个临时值。然后再使用消息3或消息4将各自的公匙和临时值进行交换。交换完公匙后，每个peer先根据对方的公匙和自已的私匙生成一个共享秘密（使用DH算法），再根据共享秘密、对方和自已的临时值、预共享密钥产生出三个SKEY：SKEYID_d--此密匙被用于计算后续IPsec密匙资源SKEYID_a--此密匙被用于提供后续IKE消息的数据完整性以及认证SKEYID_e--此密匙被用于对后续IKE消息进行加密消息3和4的ISAKMP包含以下字段：ISAKMP包头、密匙交换负载（KE）、临时值负载3、消息5和消息6用于两个peer之间进行认证，这两个消息是用SKEYID_e进行过加密的。每个peer根据一大堆东东(包括SKEYID-a、预共享密钥、标识ID)生成一个Hash值，再将这个值和自已的标识ID（通常是IP或主机名）发送给对方。当然，使用的就是消息5或消息6。每个peer收到对方的ID和Hash值后，先根据对方的ID找到对方的公匙，再计算本地Hash值,如果本地Hash值和对方的Hash值一样，就表示认证成功。这一步完成后，IKESA被建立，主模式认证完成第二阶段的协商过程总共有3条消息：1、第一、二条信息是两个peer之间协商形成IPsecSA的封装协议、模式、加密算法，还要互发用DH重新生成的新的公匙和临时值，以及其它一些参数，像SPI、ID等等。2、第三条消息通常由发起者发送给响应者，起一个确认的作用，也用来验证通信信道的有效性第三条信息发送前，两端的peer必须先用和DH相关的信息（新的私钥和对方公钥）生成一个新的DH秘密，然后用该值和SKEYID_d以及其他一些参数一起来生成最终加解密的KEY。--------------------------------------------------------------------------------------------SA--安全关联SA是两个通信实体经协商建立起来的一种协定，它们决定了用来保护数据包安全的IPsec协议、转码方式、密钥、以及密钥的有效存在时间等等。任何IPsec实施方案始终会构建一个SA数据库（SADB），由它来维护IPsec协议用来保障数据包安全的SA记录。SA是单向的--如果两个主机（比如A和B）正在通过ESP进行安全通信，那么主机A就需要有一个SA，即SA（OUT），用来处理外发的数据包，另外还需要有一个不同的SA，即SA（IN）用来处理进入的数据包。主机A的SA（OUT）和主机B的SA（IN）将共享相同的加密参数（比如密钥）。SA还要根据协议来区分，如果两个主机间同时使用ESP和AH，对于ESP和AH会生成不同的SA。SADB--安全关联数据库，包含双方协商的IKE和IPsec安全信息SPI--安全参数索引，是一个32位的值，用来标识用于处理数据包的特定的那个安全联盟。或者这样理解，用于唯一定义一条单向的IPsec通道。这个号码存在于ESP包头中，通道两端必须一致。SA分为两种--1、IKE（ISAKMP）SA协商对IKE数据流进行加密以及对对等体进行验证的算法2、IPsecSA协商对对等体之间的IP数据流进行加密的算法对等体之间的IKESA只能有一个对等体之间的IPsecSA可以有多个PFS--完善转发安全性，是一种IKE协商中发起者可以向响应者提供建议的属性，是一种强制对等体双方在快速模式交换中产生新的DH秘密的属性。这允许使用新的DH秘密生成用于加密数据的加密密钥。--------------------------------------------------------------------------------------------配置实例：步骤：1、configurecryptoACL配置感兴趣流,需要加密的流量就是感兴趣流。2、establishISAKMPpolicy第一阶段的策略3、configureIPsectransformset第二阶段的策略4、configurecryptomap5、applycryptomaptotheinterface在接口下应用6、configureinterfaceACL确定在外网接口放行哪些流量一、定义感兴趣流：ipaccess-listextendedVPNpermitip172.16.1.00.0.0.255172.16.2.00.0.0.255二、IKE第一阶段cryptoisakmppolicy10encryptiondeshashmd5authentic