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知识路径： > VPN 技术原理与应用 > VPN 类型和实现技术 > VPN 实现技术（密码算法、秘钥管理、认证访问控制、IPSec协议、SSL协议等） >
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被考频率：中频率
总体答错率：55%
知识难度系数： 
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相关知识点：8个
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IPSec是Internet Protocol Security的缩写。在TCP/IP协议网络中，由于IP协议的安全脆弱性，如地址假冒、易受篡改、窃听等，Internet工程组（IETF）成立了IPSec工作组，研究提出解决上述问题的安全方案。根据IP的安全需求，IPSec工作组制定了相关的IP安全系列规范：认证头（Authentication Header，简称AH）、封装安全有效负荷（Encapsulatin Security Payload，简称ESP）以及密钥交换协议。
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IP AH是一种安全协议，又称为认证头协议。其安全目的是保证IP包的完整性和提供数据源认证，为IP数据报文提供无连接的完整性、数据源鉴别和抗重放攻击服务。其基本方法是将IP包的部分内容用加密算法和Hash算法进行混合计算，生成一个完整性校验值，简称ICV（Integrity Check Value），同时把ICV附加在IP包中，如下图所示。
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在TCP/IP通信过程中，IP包发送之前都事先计算好每个IP包的ICV，按照IP AH的协议规定重新构造包含ICV的新IP包，然后再发送到接收方。通信接收方在收到用IP AH方式处理过的IP包后，根据IP包的AH信息验证ICV，从而确认IP包的完整性和来源。IP认证头（AH）的信息格式如下图所示。
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IP ESP也是一种安全协议，其用途在于保证IP包的保密性，而IP AH不能提供IP包的保密性服务。IP ESP的基本方法是将IP包做加密处理，对整个IP包或IP的数据域进行安全封装，并生成带有ESP协议信息的IP包，然后将新的IP包发送到通信的接收方。接收方收到后，对ESP进行解密，去掉ESP头，再将原来的IP包或更高层协议的数据像普通的IP包那样进行处理。RFC 1827中对ESP的格式做了规定，AH与ESP体制可以合用，也可以分用。
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IP AH和IP ESP都有两种工作模式，即透明模式（Transport mode）和隧道模式（Tunnel Mode）。透明模式只保护IP包中的数据域（data payload），而隧道模式则保护IP包的包头和数据域。因此，在隧道模式下，将创建新的IP包头，并把旧的IP包（指需做安全处理的IP包）作为新的IP包数据。
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基于IPSec技术的主要优点是它的透明性，安全服务的提供不需要更改应用程序。但是其带来的问题是增加网络安全管理难度和降低网络传输性能。
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IPSec还涉及密钥管理协议，即通信双方的安全关联已经事先建立成功，建立安全关联的方法可以是手工的或是自动的。手工配置的方法比较简单，双方事先对AH的安全密钥、ESP的安全密钥等参数达成一致，然后分别写入双方的数据库中。自动的配置方法就是双方的安全关联的各种参数由KDC（Key Distributed Center）和通信双方共同商定，共同商定的过程就必须遵循一个共同的协议，这就是密钥管理协议。目前，IPSec的相关密钥管理协议主要有互联网密钥交换协议IKE、互联网安全关联与密钥管理协议ISAKMP、密钥交换协议Oakley。
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SSL是Secure Sockets Layer的缩写，是一种应用于传输层的安全协议，用于构建客户端和服务端之间的安全通道。该协议由Netscape开发，包含握手协议、密码规格变更协议、报警协议和记录层协议。其中，握手协议用于身份鉴别和安全参数协商；密码规格变更协议用于通知安全参数的变更；报警协议用于关闭通知和对错误进行报警；记录层协议用于传输数据的分段、压缩及解压缩、加密及解密、完整性校验等。
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SSL协议是介于应用层和TCP层之间的安全通信协议。其主要目的在于两个应用层之间相互通信时，使被传送的信息具有保密性及可靠性，如下图所示。SSL的工作原理是将应用层的信息加密或签证处理后经TCP/IP网络送至对方，收方经验证无误后解密还原信息。
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如下图所示，SSL协议是一个分层协议，最底层协议为SSL记录协议（SSL Record Protocol），其位于传输层（如TCP）之上，SSL记录协议的用途是将各种不同的较高层协议（如HTTP或SSL握手协议）封装后再传送。另一层协议为SSL握手协议（SSL Handshake Protocol），由3种协议组合而成，包含握手协议（Handshake Protocol）、密码规格变更协议（Change Cipher Spec）及报警协议（Alert protocol），其用途是在两个应用程序开始传送或接收数据前，为其提供服务器和客户端间相互认证的服务，并相互协商决定双方通信使用的加密算法及加密密钥。
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（1）保密性通信。握手协议产生秘密密钥（secret key）后才开始加、解密数据。数据的加、解密使用对称式密码算法，例如DES、AES等。
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（2）点对点之间的身份认证。采用非对称式密码算法，例如RSA、DSS等。
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（3）可靠性通信。信息传送时包含信息完整性检查，使用有密钥保护的消息认证码（Message Authentication Code，简称MAC）。MAC的计算采用安全杂凑函数，例如SHA、MD5。
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SSL记录协议（record protocol）的数据处理过程如下图所示，其步骤如下：
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（1）SSL将数据（data）分割成可管理的区块长度。
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（5）接收端将收到的消息解密、验证、解压缩，再重组后传送至较高层（例如应用层），即完成接收。
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