李凤华--计算机安全与保密技术--第七章.ppt

1、网络安全 第七讲 IPSec与VPN,本讲内容,7.1 IP Security示意图 7.2 IPSec 7.3 IPSec NONCER - I: KE; NONCEI - R: IDI; AUTH (加密传输) R - I: IDR; AUTH (加密传输) 前两条消息商定策略 接下来两条消息交换密钥资料 最后两条消息认证Diffie-Hellman Exchange 用于phase 1,IKE中的密钥交换Aggressive Mode(野蛮模式),是ISAKMP的Aggressive Exchange的一个实例I - R: SA; KE; NONCE; IDIR - I: SA; KE;

2、 NONCE; IDR; AUTHI - R: AUTH (加密传输) 前两条消息商定策略，交换Diffie-Hellman公开的值，以及必要的辅助资料，个人标识 第二条消息认证应答者 第三条消息认证发起者 用于phase 1,IKE Phase 1中的认证方案,IKE Phase 1 Authenticated With Signatures Phase 1 Authenticated With Public Key Encryption Phase 1 Authenticated With a Pre-Shared Key,IKE中的密钥交换Quick Mode(快速模式),在ISAKMP

3、中没有对应的交换类型I - R: SA; NONCE; IDI, IDR, KE; HASH(1)R - I: SA; NONCE; IDI, IDR, KE; HASH(2)I - R: HASH(3)以上消息都是加密传输 如果PFS不需要的话，则可以不传KE 只用于第二阶段,IKE中的密钥交换New Group Mode(新群模式),在ISAKMP中没有对应的交换类型I - R: SA; HASH(1)R - I: SA; HASH(2)以上消息都是加密传输 用于第一阶段之后,7.2.12 IPSec和IKE小结,IPSec在网络层上提供安全服务 定义了两个协议AH和ESP IKE提供了密

4、钥交换功能 利用ISAKMP提供的框架、以及Oakley和SKEME的密钥交换协议的优点 通过SA把两部分连接起来 已经发展成为Internet标准 一些困难 IPSec太复杂 协议复杂性，导致很难达到真正的安全性 管理和配置复杂，使得安全性下降 实现上的兼容性 攻击：DoS，网络层之下的协议、之上的协议的弱点 还在进一步完善,7.2.13 IPSec实现,一些网络设备厂商 比如CISCO等 各种操作系统 例如Linux、各种UNIX版本 IPv6实现 一些VPN软件包 ,7.2.14 Windows2000和XP下的IPSec,文章 实现特点 与IETF兼容 支持Kerberos、基于证书的

5、认证、基于共享密钥的认证 一些不受IPSec保护的流量：广播包、组播包、RSVP包、IKE包、Kerberos包 与L2TP结合起来提供安全的VPN远程访问 不能与NAT协同工作 仍然面临一些攻击：DoS，其他层上协议的攻击 对比FreeBSD的实现：/doc/en_US.ISO8859-1/books/handbook/ipsec.html,7.2.15 Windows2000和XP下的IPSec管理工具,IPSec Security Policies snap-in for the MMC (secpol.msc),IPSecmon.exe,7.3

6、 IPSec & VPN实现实例,实例 Linux FreeSWAN： / 中文网站 ,7.4 IP、VPN密码机设计原理,7.4.1 IP包是基础 网络协议的相关性 Frame结构的实质 头结构:头结构的信息决定frame在网络中的流向 Data域可若干二次封装:二次封装决定了frame的自由度 7.4.2 IP密码机设计原理 IP包头可认证，但不能加密 Data域可加密、可认证 基本密钥在线更换、密码机在线监控 分组算法的高速硬件实现 分组算法会话密钥的交换与认证 IP包高速转发机制 双以太网模块,7.4.3 VPN密码机设计原理 IPSec协议

7、的全面实现 AH、ESP认证、加密算法设计与实现 VPN密码机认证与算法选择 基本密钥在线更换、密码机在线监控 会话密钥的交换与认证 IP包高速转发机制 双以太模块 分组算法、Hash函数的高速实现,7.4.4 “三层交换”密码机设计原理（小结） 网络协议的相关性 数据封装成帧的含义与可修改性(可多次封装) IPSec协议 密码机认证与算法选择 算法高速硬件实现 IP包高速转发机制 密钥交换与认证 基本密钥在线更换、密码机在线监控,参考资料,书 IPSec：VPN的安全实施，Carlton R. Davis著，周永彬等译，清华大学出版社，2002.1 William Stallings, Cr

8、yptography and network security: principles and practice, Second Edition 计算机通信网络安全，冯登国，清华大学出版社，2001 David Chappell, Understanding Microsoft Windows 2000 Distributed Services, 中文版(清华大学出版社，潘爱民译), 2001,参考资料,文章 Bel90. S. M. Bellovin and M. Merritt, Limitations of the Kerberos Authentication System, Comp

9、uter Communications Review 20(5), pp. 119-132 (October 1990). John T. Kohl, B. Clifford Neuman, Theodore Y. Tso, “The Evolution of the Kerberos Authentication Service”, Proceedings of the Spring 1991 EurOpen Conference B. Clifford Neuman and Theodore Tso, “Kerberos: An Authentication Service for Com

10、puter Networks”, IEEE Communications Magazine, Volume 32, Number 9, pages 33-38, September 1994. David Chappel, “Exploring Kerberos, the Protocol for distributed security in Windows 2000”, Microsoft systems Journal, Aug. 1999 Web站点 RSA公司， / ,IPSec文档,1. IP Authentication using K

11、eyed MD5 (RFC 1828) (9800 bytes) 2. The ESP DES-CBC Transform (RFC 1829) (19291 bytes) 3. HMAC: Keyed-Hashing for Message Authentication (RFC 2104) (22297 bytes) 4. HMAC-MD5 IP Authentication with Replay Prevention (RFC 2085) (13399 bytes) 5. Security Architecture for the Internet Protocol (RFC 2401

12、) (168162 bytes) 6. The NULL Encryption Algorithm and Its Use With Ipsec (RFC 2410) (11239 bytes) 7. IP Security Document Roadmap (RFC 2411) (22796 bytes) 8. IP Authentication Header (RFC 2402) (52831 bytes) 9. The OAKLEY Key Determination Protocol (RFC 2412) (118649 bytes),10. The ESP CBC-Mode Ciph

13、er Algorithms (RFC 2451) (26400 bytes) 11. The Use of HMAC-MD5-96 within ESP and AH (RFC 2403) (13578 bytes) 12. The Use of HMAC-SHA-1-96 within ESP and AH (RFC 2404) (13089 bytes) 13. The ESP DES-CBC Cipher Algorithm With Explicit IV (RFC 2405) (20208 bytes) 14. IP Encapsulating Security Payload (E

14、SP) (RFC 2406) (54202 bytes) 15. The Internet IP Security Domain of Interpretation for ISAKMP (RFC 2407) (67878 bytes),16. Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP) (RFC 2408) (209194 bytes) 17. The Internet Key Exchange (IKE) (RFC 2409) (94949 bytes) 18. The Use of HMAC-RIPEMD-160-96 within ESP and AH (RF