三、第三层保护的优点
通常IPSec提供的保护需要对系统做一定的修改。但是IPSec在IP传输层即第三层的"策略执行"（strategic implementation）几乎不需要什么额外开销就可以实现为绝大多数应用系统、服务和上层协议提供较高级别的保护；为现有的应用系统和操作系统配置IPSec几乎无须做任何修改，安全策略可以在Active Directory里集中定义也可以在某台主机上进行本地化管理。
IPSec策略在ISO参考模型第三层即网络层上实施的安全保护，其范围几乎涵盖了TCP/IP协议簇中所有IP协议和上层协议，如TCP、UDP、ICMP，Raw（第255号协议）、甚至包括在网络层发送数据的客户自定义协议。在第三层上提供数据安全保护的主要优点就在于：所有使用IP协议进行数据传输的应用系统和服务都可以使用IPSec，而不必对这些应用系统和服务本身做任何修改。
运作于第三层以上的其他一些安全机制，如安全套接层SSL，仅对知道如何使用SSL的应用系统（如Web浏览器）提供保护，这极大地限制了SSL的应用范围；而运作于第三层以下的安全机制，如链路层加密，通常只保护了特定链路间的数据传输，而无法做到在数据路径所经过的所有链路间提供安全保护，这使得链接层加密无法适用于 Internet 或路由 Intranet 方案中的端对端数据保护。
四、基于策略的安全保护
加密技术作为一种强有力的安全保护措施，一方面它能给予数据通信以全方位的保护，另一方面也会大幅增加管理开销。IPSec基于策略的管理则有效地避免了这一缺陷。 IPSec组策略用于配置IPSec安全服务（IPSec不必在API或操作系统中配置），这些策略为大多数现有网络中不同类别的数据流提供了各种级别的保护。针对个人用户、工作组、应用系统、域、站点或跨国企业等不同的安全要求，网络安全管理员可以配置多种 IPSec 策略以分别满足其需求。例如Windows 2000的 "IPSec 策略管理"，既可以在Active Directory中为域成员集中定义IPSec策略，也可以为非域成员定义IPSec本地计算机策略。
六、VPN安全技术之加密技术
（一）加密技术的应用是多方面的，但最为广泛的还是在电子商务和VPN上的应用，下面就分别简叙。
1、在电子商务方面的应用
电子商务（E-business）要求顾客可以在网上进行各种商务活动，不必担心自己的信用卡会被人盗用。在过去，用户为了防止信用卡的号码被窃取到，一般是通过电话订货，然后使用用户的信用卡进行付款。现在人们开始用RSA（一种公开/私有密钥）的加密技术，提高信用卡交易的安全性，从而使电子商务走向实用成为可能。
许多人都知道NETSCAPE公司是Internet商业中领先技术的提供者，该公司提供了一种基于RSA和保密密钥的应用于因特网的技术，被称为安全插座层（Secure Sockets Layer，SSL）。
也许很多人知道Socket，它是一个编程界面，并不提供任何安全措施，而SSL不但提供编程界面，而且向上提供一种安全的服务，SSL3.0现在已经应用到了服务器和浏览器上，SSL2.0则只能应用于服务器端。
SSL3.0用一种电子证书（electric certificate）来实行身份进行验证后，双方就可以用保密密钥进行安全的会话了。它同时使用“对称”和“非对称”加密方法，在客户与电子商务的服务器进行沟通的过程中，客户会产生一个Session Key，然后客户用服务器端的公钥将Session Key进行加密，再传给服务器端，在双方都知道Session Key后，传输的数据都是以Session Key进行加密与解密的，但服务器端发给用户的公钥必需先向有关发证机关申请，以得到公证。
基于SSL3.0提供的安全保障，用户就可以自由订购商品并且给出信用卡号了，也可以在网上和合作伙伴交流商业信息并且让供应商把订单和收货单从网上发过来，这样可以节省大量的纸张，为公司节省大量的电话、传真费用。在过去，电子信息交换（Electric Data Interchange，EDI）、信息交易（information transaction）和金融交易（financial transaction）都是在专用网络上完成的，使用专用网的费用大大高于互联网。正是这样巨大的诱惑，才使人们开始发展因特网上的电子商务，但不要忘记数据加密。
2、加密技术在VPN中的应用
现在，越多越多的公司走向国际化，一个公司可能在多个国家都有办事机构或销售中心，每一个机构都有自己的局域网LAN（Local Area Network），但在当今的网络社会人们的要求不仅如此，用户希望将这些LAN连结在一起组成一个公司的广域网，这个在现在已不是什么难事了。
事实上，很多公司都已经这样做了，但他们一般使用租用专用线路来连结这些局域网，他们考虑的就是网络的安全问题。现在具有加密/解密功能的路由器已到处都是，这就使人们通过互联网连接这些局域网成为可能，这就是我们通常所说的虚拟专用网（Virtual Private Network ，VPN）。当数据离开发送者所在的局域网时，该数据首先被用户湍连接到互联网上的路由器进行硬件加密，数据在互联网上是以加密的形式传送的，当达到目的LAN的路由器时，该路由器就会对数据进行解密，这样目的LAN中的用户就可以看到真正的信息了。
（二）IPsec ISAKMP：Internet 安全连接和密钥管理协议
（ISAKMP：Internet Security Association and Key Management Protocol）
Interne 安全连接和密钥管理协议（ISAKMP）是 IPsec 体系结构中的一种主要协议。该协议结合认证、密钥管理和安全连接等概念来建立政府、商家和因特网上的私有通信所需要的安全。
因特网安全联盟和密钥管理协议（ISAKMP）定义了程序和信息包格式来建立，协商，修改和删除安全连接（SA）。 SA 包括了各种网络安全服务执行所需的所有信息，这些安全服务包括 IP 层服务（如头认证和负载封装）、传输或应用层服务，以及协商流量的自我保护服务等。 ISAKMP 定义包括交换密钥生成和认证数据的有效载荷。这些格式为传输密钥和认证数据提供了统一框架，而它们与密钥产生技术，加密算法和认证机制相独立。
ISAKMP 区别于密钥交换协议是为了把安全连接管理的细节从密钥交换的细节中彻底的分离出来。不同的密钥交换协议中的安全属性也是不同的。然而，需要一个通用的框架用于支持 SA 属性格式，谈判，修改与删除 SA ， ISAKMP 即可作为这种框架。
把功能分离为三部分增加了一个完全的 ISAKMP 实施安全分析的复杂性。然而在有不同安全要求且需协同工作的系统之间这种分离是必需的，而且还应该对 ISAKMP 服务器更深层次发展的分析简单化。
ISAKMP 支持在所有网络层的安全协议（如： IPSEC、TLS、TLSP、OSPF 等等）的 SA 协商。 ISAKMP 通过集中管理 SA 减少了在每个安全协议中重复功能的数量。 ISAKMP 还能通过一次对整个栈协议的协商来减少建立连接的时间。
ISAKMP 中，解释域（DOI）用来组合相关协议，通过使用 ISAKMP 协商安全连接。共享 DOI 的安全协议从公共的命名空间选择安全协议和加密转换方式，并共享密钥交换协议标识。同时它们还共享一个特定 DOI 的有效载荷数据目录解释，包括安全连接和有效载荷认证。
总之， ISAKMP 关于 DOI 定义如下方面：
特定 DOI 协议标识的命名模式；
位置字段解释；
可应用安全策略集；
特定 DOI SA 属性语法；
特定 DOI 有效负载目录语法；
必要情况下，附加密钥交换类型；
必要情况下，附加通知信息类型。
协议结构
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8
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12
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16
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24
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32 bit
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Initiator Cookie<
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Responder Cookie
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Next Payload
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MjVer
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MnVer
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Exchange Type
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Flags
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Message ID
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Length
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Initiator Cookie ― Initiator Cookie：启动 SA 建立、SA 通知或 SA 删除的实体 Cookie。
Responder Cookie ― Responder Cookie：响应 SA 建立、SA 通知或 SA 删除的实体 Cookie。
Next Payload ― 信息中的 Next Payload 字段类型。
Major Version ― 使用的 ISAKMP 协议的主要版本。
Minor Version ― 使用的 ISAKMP 协议的次要版本。
Exchange Type ― 正在使用的交换类型。
Flags ― 为 ISAKMP 交换设置的各种选项。
Message ID ― 唯一的信息标识符，用来识别第2阶段的协议状态。
Length ― 全部信息（头＋有效载荷）长（八位）。
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（三）Security：网络安全技术及其协议
（Network Security Technologies and Protocols：AAA，VPN and Firewall
网络安全包括了网络通信安全、信息在网络传输中的保密性和完整性、控制访问受限网域与敏感信息以及在公共网络如因特网上使用隐秘通讯。为了解决这些问题，各大组织及技术供应商纷纷推出了各种网络和信息安全技术。其技术概要如下：
AAA ：授权、认证和计费是一种提供网络资源访问智能控制、执行策略、使用审核以及必要的服务信息费用等的技术。认证提供识别用户的方式，即在允许访问之前，用户要提供有效的用户名和有效密码。授权处理主要决定用户是否有访问特定信息或者一些网络子域的权限。计费即计算用户消耗的网络资源，包括系统时间长短或用户在一个会话中发送、接收数据的数量，这些可以用于授权控制、记帐、趋向分析、资源利用以及容量计划等。一个专门的 AAA 服务器或执行这些功能的程序通常可以提供：授权、认证和计费服务。
VPN ：虚拟专用网络是一种允许企业或个人私有通信的技术，例如，远程访问公司网络或者使用公共电信网络，如因特网。虚拟专用网也可以是一个在公共互联网络上配置出来的仅供一个组织使用的网络。现在可以通过各种网络隧道技术如 L2TP 实现这一目标。使用像 IPsec 等加密技术可以提高公用或虚拟专用网络上的信息保密性。
防火墙：防火墙可以是一个软件程序或硬件设备，用于过滤通过因特网联接进入到内部网络或计算机系统的信息。防火墙使用三种方法中的一种或更多来控制进出网络的通信。
包过滤――数据包根据过滤器进行分析。通过过滤波的包发送至请求系统，其它的则丢弃。
代理服务――防火墙获取来自因特网的信息，并发送至请求系统，反之亦然。
状态检查――将某些传送包的主要部分与可靠信息数据库作比较。监视防火墙中外出信息的特征，然后将进入信息与这些特征作比较。如果比较结果满足合理的匹配，就允许信息通过，否则丢弃。
（四）IKE安全机制
1．机密性保护
IKE使用DiffieHellman组中的加密算法。IKE共定义了五个DiffieHellman组，其中三个组使用乘幂算法（模数位数分别是768、1024、1680位），另两个组使用椭圆曲线算法（字段长度分别是155、185位）。因此，IKE的加密算法强度高，密钥长度大。
2．完整性保护及身份验证
在阶段1、2交换中，IKE通过交换验证载荷（包含散列值或数字签名）保护交换消息的完整性，并提供对数据源的身份验证。IKE列举了四种验证方法：1预共享密钥；2数字签名；3公钥加密；4改进的公钥加密。
3．抵抗拒绝服务攻击
对任何交换来说，第一步都是cookie交换。每个通信实体都生成自己的cookie，cookie提供了一定程度的抗拒绝服务攻击的能力。
如果在进行一次密钥交换，直到完成cookie交换，才进行密集型的运算，比如DiffieHellman交换所需的乘幂运算，则可以有效地抵抗某些拒绝服务攻击，如简单使用伪造IP源地址进行的溢出攻击。
4．防止中间人攻击
中间人攻击包括！！、插入、删除、修改消息，反射消息回到发送者，重放旧消息以及重定向消息。ISAKMP的特征能阻止这些攻击成功。
5．完美向前保密
完美向前保密（PFS），指即使攻击者破解了一个密钥，也只能还原这个密钥加密的数据，而不能还原其他的加密数据。要达到理想的PFS，一个密钥只能用于一种用途，生成一个密钥的素材也不能用来生成其他的密钥。我们把采用短暂的一次性密钥的系统称为“PFS”。
如果要求对身份的保护也是PFS，则一个IKE SA只能创建一个IPsec SA。
（五）IKE的实现
IKE是一个用户级的进程。启动后，作为后台守护进程运行。在需要使用IKE服务前，它一直处于不活动状态。可以通过两种方式请求IKE服务：1当内核的安全策略模块要求建立SA时，内核触发IKE。2当远程IKE实体需要协商SA时，可触发IKE。
1．IKE与内核的接口
内核为了进行安全通信，需要通过IKE建立或更新SA。IKE 同内核间的接口有：
1同SPD通信的双向接口。当IKE得到SPD的策略信息后，把它提交给远程IKE对等实体；当IKE收到远程IKE对等实体的提议后，为进行本地策略校验，必须把它交给SPD。
2同SAD通信的双向接口。IKE 负责动态填充SAD，要向SAD发送消息（SPI请求和SA实例），也要接收从SAD返回的消息（SPI 应答）。
2．IKE 对等实体间接口
IKE为请求创建SA的远程IKE对等实体提供了一个接口。当节点需要安全通信时，IKE与另一个IKE对等实体通信，协商建立IPsec SA。如果已经创建了IKE SA，就可以直接通过阶段2 交换创建新的IPsec SA；如果还没有创建IKE SA，就要通过阶段1、2交换创建新的IKE SA及IPsec SA。
（六）IKE的作用
当应用环境的规模较小时，可以用手工配置SA；当应用环境规模较大、参与的节点位置不固定时， IKE可自动地为参与通信的实体协商SA，并对安全关联库（SAD）维护，保障通信安全。
（七）IKE的机制
IKE属于一种混合型协议，由Internet安全关联和密钥管理协议（ISAKMP）和两种密钥交换协议OAKLEY与SKEME组成。IKE创建在由ISAKMP定义的框架上，沿用了OAKLEY的密钥交换模式以及SKEME的共享和密钥更新技术，还定义了它自己的两种密钥交换方式。
IKE使用了两个阶段的ISAKMP：第一阶段，协商创建一个通信信道（IKE SA），并对该信道进行验证，为双方进一步的IKE通信提供机密性、消息完整性以及消息源验证服务；第二阶段，使用已建立的IKE SA建立IPsec SA（如图1所示）。
IKE共定义了5种交换。阶段1有两种模式的交换：对身份进行保护的“主模式”交换以及根据基本ISAKMP 文档制订的“野蛮模式”交换。阶段2 交换使用“快速模式”交换。IKE 自己定义了两种交换：1为通信各方间协商一个新的DiffieHellman 组类型的“新组模式”交换；2在IKE 通信双方间传送错误及状态消息的ISAKMP信息交换。
[此贴子已经被作者于2010-5-27 22:48:25编辑过]
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