IPSEC VPN 两个阶段的协商过程详细介绍

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第一阶段

有主模式和积极模式2种

注意!!!只有remote vpn和Easy vpn是积极模式的,其他都是用主模式来协商的

让IKE对等体彼此验证对方并确定会话密钥,这个阶段永DH进行密钥交换,创建完IKE SA后,所有后续的协商都将通过加密合完整性检查来保护

phase 1帮助在对等体之间创建了一条安全通道,使后面的phase 2过程协商受到安全保护

第二阶段

快速模式

协商IPSEC SA使用的安全参数,创建IPSEC SA,使用AH或ESP来加密IP数据流

总结

第一阶段作用—–对等体之间彼此验证对方,并协商出IKE SA,保护第二阶段中IPSEC SA协商过程

第二阶段作用—–协商IPSEC 单向SA,为保护IPS数据流而创建

主模式协商

IKE phase 1在IPSEC对等体间交换6条消息,这些消息的具体格式取决于使用的对等体认证方法

一,使用预共享密钥进行验证的主模式(6条)

协商过程使用ISAKMP消息格式来传递(UDP 500)

第一阶段

准备工作

在前2条消息发送以前,发送者和接受者必须先计算出各自的cookie(可以防重放和DOS攻击),这些cookie用于标识每个单独的协商交换消息

cookie—RFC建议将源目IP,源目端口,本地生成的随机数,日期和时间进行散列操作.cookie成为留在IKE协商中交换信息的唯一标识, 实际上cookie是用来防止DOS攻击的,它把和其他设备建立IPSEC所需要的连接信息不是以缓存的形式保存在路由器里,而是把这些信息HASH成个 cookie值

1&2消息

消息1—发送方向对等体发送一条包含一组或多组策略提议,在策略提议中包括5元组(加密算法,散列算法,DH,认证方法,IKE SA寿命)

消息2—接受方查看IKE策略消息,并尝试在本地寻找与之匹配的策略,找到后,则有一条消息去回应

注意!!!发起者会将它的所有策略发送给接受者,接受者则在自己的策略中寻找与之匹配的策略(对比顺序从优先级号小的到大的)(默认策略实际就是个模版没 作用,如果认证只配置预共享的话,其他参数就会copy默认策略里的)

在1&2消息中报错可能出现的原因

1,peer路由不通

2,crypto iskmp key没有设置

3,一阶段的策略不匹配

3&4消息

这2条消息,用于交换DH的公开信息和随机数

两个对等体根据DH的公开信息都算出了双方相等的密植后,两个nonce连通预共享密钥生成第一个skeyID

随后便根据SKEY__ID来推算出其他几个skeyID

skeyID_d—用来协商出后续IPSEC SA加密使用的密钥的

skeyID_a—为后续的IKE消息协商以及IPSEC SA协商进行完整性检查(HMAC中的密钥)

skeyID_e—为后续的IKE消息协商以及IPSEC SA协商进行加密

5&6消息

这2条消息用于双方彼此验证,这个过程是受skeyID_e加密保护的

为了正确生成密钥,每一个对等体必须找到与对方相对应的预共享密钥,当有许多对等体连接时,每一对对等体两端都需要配置预共享密钥,每一对等体都必须使用 ISAKMP分组的源IP来查找与其对等体对应的预共享密钥(此时由于ID还没到,彼此先用HASH来彼此验证对方)

HASH认证成分---SKEYID_a,cookieA,cookieB,preshare_key,SA paload,转换集,策略

在5&6消息中报错可能出现的原因

1,crypto iskmp key设置错了

消息6–接受者处理过程

1,用skeyID_e对消息进行加密   2,用ID(源IP)查找出与共享密钥 3,skeyID_a和preshare-key等一堆东西一起来计算HASH 4,和收到的HASH做比较

第二阶段(3条)

phase 2的目标是协商IPSEC SA,而且只有一种模式,快速模式,快速模式的协商是受IKE SA保护的

1&2消息

消息1—发送方发送一条报文,其中包含HASH,IPSEC策略提议,NONCE和可选的DH,身份ID

HASH:是用于给接受方作完整性检查的,用于再次认证对等体(必须)HASH的成分和5-6阶段一样

IPSEC策略提议:其中包括了安全协议,SPI,散列算法,隧道模式,IPSEC SA生命周期(必须)

NONCE:用于防重放攻击,还被用作密码生成的材料,仅当启用PFS时用到

ID:描述IPSEC SA是为哪些地址,协议和端口建立的

PFS(利用DH交换,可选):用了PFS后就会在第二阶段重新DH出个数据加密KEY,这个KEY和以前IKE协商出来的KEY没有任何关系,然后由这 个新KEY来加密数据,只有到这个IPSEC SA的生命周期后,会再次DH出新的KEY,这样,安全性就提高了(普通等ipec SA过期或密钥超时时,重新生成的数据加密密钥还是根据以阶段DH出来的skeyID_d衍生出来的)(PFS启用后,数据加密部分使用的密钥就没有了衍 生的过程)

DH:重新协商IPSEC SA实使用的密钥(正常情况下IPSEC阶段使用的密钥都是由skeyID_d衍生而来,密钥之间都有一定的关系,就算IPSEC SA超时,新的KEY还是和skeyID_d有一定的关系)

在1&2消息中报错可能出现的原因

1,ipsec trasport不匹配

2,感兴趣流不对称

消息2—使用相同的消息进行相应

3消息

发送方发送第三条消息,其中包含一个HASH,其作用时确认接受方的消息以及证明发送方处于Active状态(表示发送方的第一条消息不是伪造的)

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