IPsec HOWTO（3）

2009-4-8 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的第三部分，介绍IKE协议和NAT- Traversal

IKE协议
IKE协议解决了如下问题：
1）发送端和接收端的互相认证，即建立的ISAKMP SA ，为安全的交换密钥提供必要条件。
2）密钥的交换，在IKE联盟建立的前提下，交换密钥，保证密钥交换过程的安全。
完成以上两步之后，创建安全联盟（SA），然后把新的SA分别写到发送端和接收端的安全联盟数据库（SAD）中。另外，IKE协议需要一个daemon，即无用户交互的后台程序，例如racoon。此程序需要在建立通道前就启动。

用IKE协议建立SA分为两个阶段：
1）建立一个Internet Security Association Key Management Security Association（ISAKMP SA 网络安全联盟密钥管理 安全联盟）。
2）使用ISAKMP SA来协商IPsec SA，即交换密钥等。
下面小节将详细介绍这两个阶段。

第一阶段
通常情况下，第一阶段中节点间的认证是基于pre-shared keys（PSK），RSA key，和X.590认证证书的。（racoon 甚至还支持Kerberos）
第 一阶段有两种不同的模式：main mode和aggressive mode，两种模式的作用都是进行节点认证和设置ISAKMP SA的。aggressive mode只需要相对于main mode一半的信息，就可以完成建立ISAKMP SA的目的。但是aggressive mode也有他的缺点，这种模式没有标识保护，所以在两个节点连接pre-share ksy时，容易受到man-in-middle攻击。
从另一个角度来说，aggressive mode也有他的优点和用途，因为在main mode下，不支持互相未知的节点之间使用不同的pre-share key，而代aggressive mode中，标识都是明文传送的，所以在认证前，不同节点间就可彼此知道对方的pre-share key，所以即使节点间pre-share key不同，也是可以通过明文传送得知。
第二阶段
IKE协议基于ISAKMP SA 交换SA请求并协商IPsec SA。此时是ISAKMP Sa在起作用来抵御man-in-middle攻击。

通常两个节点间只协商出一个ISAKMP SA，然后可以基于这个IASKMP Sa协商出多个（至少两个）单向的IPsec A（两个单向的即A->B 和B->A）

NAT－Traversal

通常VPN中的节点都位于一个NAT设备之后。以下所有的介绍和描述都是针对源端的NAT设备（Source NAT device）。
NAT设备对于VPN来说意味着什么呢？
首先就是节点的原有IP地址会被NAT设备隐藏。NAT设备会删除原有的IP地址，并用自己的IP地址替换。这样就导致了AH协议无法使用。ESP协议如果配置正确的话，还是可以使用的。
为什么会使用NAT－Traversal呢？
因为NAT设备后的节点不能与NAT设备外的节点建立通道。所以要使用NAT－Traversal。
为什么NAT设备后的节点不能建立IPsec通道呢？
因为NAT设备要跟踪从NAT设备后的机器上发出的请求，并在NAT设备接受到的返回信息转发到刚才发出请求的那台机器。要实现这个功能，NAT设备需要维护一个表来保存“natted”的链接（即通过NAT设备建立的链接）。
假 设一个NAT设备后的计算机，要链接因特网上的某个webserver，此时NAT设备会删除IP数据包中的原有IP地址，并用自己的IP地址代替之，然 后在把IP数据包发给webserver。同时在表上做一个记录，以保证NAT设备接收到返回的数据包时，能正确的转发的相应的计算机。
NAT－Traversal是如何解决这个问题的呢？
NAT－Traversal会用UDP协议对ESP包再次封装。这样就可以轻易的通过NAT设备建立IPsec通道。系统默认会使用4500／udp这个端口。