2009-4-5 追风 转载请注明出处。
本文主要参考英文版IPsec HOWTO
IPsec安全技术全接触
本篇为IPsec HOWTO的第二部分，介绍IPsec的两种协议AH和ESP。
IPsec协议IPsec
协议有两种：Authentication Header (AH，认证头标) and Encapsulated Security Payload
(ESP，封装化安全净荷)。这两种协议都是独立的IP协议，是IP协议的扩展。AH是IP协议51，ESP是IP协议50（可以查看/etc
/protocols得知），一下两小节将会分别阐述两种协议。
AH－认证头标（Authentication Header）AH
协议功能是保护IP包的完整性。AH协议通过计算HMAC（hash message authentication
codes）来实现保护完整性。AH协议是基于安全密钥，数据包负载，以及IP头中不可改变的部分来计算HMAC的。然后把AH头加到IP数据包上。不同
模式下，AH头添加的位置不同，参看图1。
AH头的总长度为24bytes，下面介绍AH头中包含的内容，参看图2
图2 AH头结构
Next
Header：该处填写的是一个数值，该数值表示下一个头的协议类型。例如，在通道模式中，此处数值为4，表示下一个头是IP头。因为通道模式中，新的
IP包头及IPsec协议包头（AH，ESP）将会封装整个原始IP数据包，那么在AH头后面跟的另一个头即是IP头，如图3
图3 通道模式数据包
在传输模式中，此处值为6，表示下一个是TCP头。因为传输模式是将IPsec协议包头（AH，ESP）插入IP和TCP头之间，如图4
图4 传输模式数据包
Payload Length：IP数据包中载荷的长度。
Reserved：跟在Payload Length之后是保留出来的2 bytes。
Security Parameter Index(SPI)：安全参数索引，一个32bit的号码，用于识别和索引SAD中的SA。
Sequence Number：每个IP数据包独有的32bit序列号，用于抵御replay攻击。
Hash Message Authentication Code（HMAC）：AH头的最后96bit存放HMAC。
注
意：一旦使用AH协议保护IP数据包，并且保护的内容还包括IP包头中固定不变的部分（IP地址）时，AH协议是无法通过NAT（网络地址传输设备）的，
即如果发送端和接收端之间有网络地址传输设备，则两端之间的AH通道将不能建立。因为发送端将用IPsec协议（AH，ESP）封装好的新IP数据包发给
NAT设备后，NAT设备会用另一个IP地址来替换新IP数据包包头中的IP地址，然后再将该包发送到接收端。此时接收端接受到包后，利用协商好的算法计
算HMAC，计算出的HMAC必然与AH头中存放的HMAC不同（因为IP地址变了，HMAC的计算是基于IP地址的），则接受失败，包被丢弃。
ESP－封装化安全净荷 （Encapsulated Security Payload）ESP协议既可以通过HMAC来保证文件的完整性，也可以通过对IP数据包中数据加密来保证文件的机密性。下面介绍AH头中包含的内容，参看图5
图5 ESP头结构
Security Parameter Index(SPI)：安全参数索引，一个32bit的号码，用于识别和索引SAD中的SA。
Sequence Number：每个IP数据包独有的32bit序列号，用于抵御replay攻击。
Initialization Vector：用于加密，一共2bytes。这个数据保证了两个完全相同的IP数据包载荷在使用相同的加密算法加密后，得到的加密数据是不同的。
Padding：IPsec的加密过程是块加密，所以如果Date的内容长度不是块长度倍数的话，则需要补齐。
Padding Length：记录补充部分的长度。
Next Header：下一个头的协议类型，参看AH头结构介绍。
Hash Message Authentication Code（HMAC）：ESP头的最后96bit存放HMAC。与AH协议不同的是，
此处HMAC的计算只是用了原始IP数据包的负载部分（数据部分），没有用IP地址。所以NAT设备不会影响ESP协议的数据传输， 但是需要正确配置才能使用（NAT－Traverasl ）。
注意：在多数情况下，NAT对于IPsec协议的通信还是有影响的。NAT－Traverasl 提供了一个解决方案，即把ESP封装的包在封装到UDP协议中。
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