概念
IKE属于一种混合型协议，它建立在由Internet安全联盟和密钥管理协议ISAKMP（InternetSecurity Association and Key Management Protocol）定义的一个框架上。它能够为IPsec提供自动协商交换密钥、建立安全联盟的服务，以简化IPsec的使用和管理。
IKE具有一套自保护机制，可以在不安全的网络上安全地分发密钥、验证身份、建立IPsec安全联盟。
IKE的安全机制
IKE的安全机制有：
· DH（Diffie-Hellman）交换及密钥分发
Diffie-Hellman算法是一种公共密钥算法。通信双方在不传送密钥的情况下通过交换一些数据，计算出共享的密钥。加密的前提是交换加密数据的双方必须要有共享的密钥。IKE的精髓在于它永远不在不安全的网络上直接传送密钥，而是通过一系列数据的交换，最终计算出双方共享的密钥。即使第三者（如***）截获了双方用于计算密钥的所有交换数据，也不足以计算出真正的密钥。
· 完善的前向安全性PFS（Perfect Forward Secrecy）
指一个密钥被破解，并不影响其他密钥的安全性，因为这些密钥间没有派生关系。PFS是由DH算法保障的。此特性是通过在IKE阶段2的协商中增加密钥交换来实现的。
· 身份验证（PSK）
身份验证用于确认通信双方的身份。对于pre-sharedkey验证方法，验证字用来作为一个输入产生密钥，验证字不同是不可能在双方产生相同的密钥的。验证字是验证双方身份的关键。
· 身份保护
身份数据在密钥产生之后加密传送，实现了对身份数据的保护。
IKE的交换阶段
IKE使用了两个阶段为IPsec进行密钥协商并建立安全联盟：
· 第一阶段交换，建立一个保密和验证无误的通信信道（IKESA），以及建立验证过的密钥，为双方的IKE通信提供机密性、消息完整性以及消息源验证服务。
IKE第一阶段交换定义了两种模式：
§ 主模式（Main Mode）
主模式分为三次交换，总共用到六条消息，最终建立IKESA。这三次交换是：
1. 策略协商
2. DH和nonce交换
3. 对对方身份的验证
主模式被设计成将密钥交换信息与身份、认证信息相分离。这种分离保护了身份信息；交换的身份信息受已生成的Diffie-Hellman共享密钥的保护。但增加了消息的开销。
§ 野蛮模式（Aggressive Mode）
野蛮模式允许同时传送与SA、密钥交换和认证相关的载荷。将这些载荷组合到一条消息中减少了消息的往返次数，野蛮模式仅交换3个消息就可以完成IKESA的建立。由于对消息的数量进行了限制，野蛮模式同时限制了它的协商能力，而且不会提供身份保护。
虽然野蛮模式存在一些功能限制，但可以满足某些特定的网络环境需求。例如：远程访问时，如果响应者（服务器端）无法预先知道发起者（终端用户）的地址或者发起者的地址总在变化，而双方都希望采用预共享密钥验证方法来创建IKESA，不进行身份保护的野蛮模式就是唯一可行的交换方法；如果发起者已知响应者的策略，或者对响应者的策略有全面的了解，采用野蛮模式能够更快地创建IKESA。
· 第二阶段交换，利用在第一阶段建立的安全联盟为IPsec协商安全服务，即为IPsec协商具体的安全联盟，建立IPsec SA。IPsec SA用于最终的IP数据安全传送。
第二阶段通过快速交换模式来实现。在一次快速交换模式中，通信双方需要协商拟定IPsec安全联盟的各项特征，并为其生成密钥。
安全联盟分为IKE SA和IPSec SA
引入IKEv2
，IKEv2与传统IKE相比有以下优点：
· 用4条消息就可以完成一个IKE SA和一对IPsecSA的协商建立，提高了协商效率。
· 删除了原有协议中的DOI、SIT以及域名标识符、提交位这些功能不强且难以理解、容易混淆的数据结构。
· 定义了独立的通讯量选择载荷，分担了原有ID载荷的部分功能，增加了协议灵活性。
· 加入对EAP身份认证方式的支持，提高了认证方式的灵活性和可扩展性。
IKEv2的协商过程
要建立一对IPsec SA，传统IKE需要经历两个阶段：“主模式＋快速模式”或者“野蛮模式＋快速模式”。前者需要交换至少9条消息，后者也至少需要6条消息。而IKEv2建立一对IPsecSA，正常情况使用两次交换4条消息就可以完成一个IKESA和一对IPsecSA的协商建立，如果要求建立的IPsecSA大于一对时，每一对SA只需额外增加一次交换，也就是两条消息就可以完成。这比传统IKE要简化很多。
IKEv2的安全性分析
· 抵御中间人***
中间人***（Man-in-the-middleAttack）是一种主动***，指***者对通信双方进行窃听，截获通信双方的消息并进行任意插入、删除或篡改消息，之后返回消息给发送者，或者重放旧消息以及重定向消息，是最危险的***。IKEv2中抵御中间人***的机制和方法：
§ 密钥材料生成方式
与传统IKE相比，IKEv2的密钥材料发生了变化，双方用于后继交互使用的加密密钥与认证密钥都是不同的。这些密钥是从prf+输出流中依次提取，从而增加了***者猜测密钥的难度，减少了密钥泄漏的可能性，增强了传输的安全性，一定程度上可以抵御中间人***。
§ 身份认证
IKEv2使用预共享密钥和数字签名方式进行身份认证。身份认证方式具有交互性，参与协商的实体彼此都对对方的身份进行认证；具有对称性，参与协商的双方都使用相同的机制或方法对对方的身份进行认证。双向的身份认证可以有效地抵御中间人***。同时IKEv2定义了扩展认证交互，即使用扩展认证协议（EAP）描述的方法对IKEv2协商进行身份认证，支持非对称双向认证，进一步加强了认证的灵活性和协商的可扩展性。
§ 消息交换
IKEv2将传统IKE主模式交换的六条消息修订为四条消息，将SA载荷和KE载荷、nonce载荷一同发送，这样，消息中包含随机的nonce值，如果***者伪装成响应方进行应答，将收到的发起方的消息基本上不做改变，再发回给发起方，发起方可以根据消息内容判断消息的真假，在一定程度上可以抵御重放***。每个IKEv2消息的头都包含了一个消息ID，用于匹配对应的请求和响应消息以及识别消息重传。当发送和接收到请求时，必须对消息ID值顺序增加，且除了IKE_SA_INIT交互外其值受加密和完整性保护，使得它能够防重放***。同时IKEv2加入了滑动窗口机制，使交互能够更加有效地抵御重放***的威胁。
· 抵御DDoS***
IKEv2中抵御DDoS***的机制和方法：
§ SPI值
IKEv2消息头部有发起方SPIi和响应方SPIr，它们是内核产生的8字节的随机数，用来标识SA，同时也可以标识进行消息交换的一对节点。具有相同SPI值的请求处理一次（重传消息除外），而把其他请求作为重复数据报丢弃，可以在一定程度上防止DDoS***。
§ 带Cookie交互
IKEv2中使用N载荷携带Cookie的辅助交换来抵御拒绝服务***。在通信过程中，响应方认为自己正受到DDoS***时，可以向发起方请求回复一个无状态cookie。
响应方收到对方发来的第一条消息后并不急于进行IKE_SA_INIT交互，而是再产生一个新的cookie，封装在通知载荷中发送给对方。如果发起方不是***者，就可以收到这条消息，然后重新开始协商，并将响应方的cookie封装在该消息中，其它载荷内容保持不变。
§ 重传约定
IKEv2中所有消息都是成对出现，在每对消息中，发起方负责重传事件，响应方不必对其响应消息进行重传，除非收到对方的一个重传请求。避免了双方同时发起重传，造成资源的浪费，同时也可以防止***者截获消息后，伪装成协商者不断地发送重传消息，耗费协商双方的资源。
§ 丢弃半开（half-open）连接
IKEv2只能通过两种情况判断对方是否失效：一种是重复尝试联系对方，直到应答时间过期；另一种是收到对方的不同IKESA加密保护下的INITIALCONTACT通知消息。IKEv2发起方允许多个响应方响应第一条消息，并把所有的响应方视为合法并作回应。发起方发送一些消息后，一旦收到一个有效的加密的响应消息，将其他的响应消息忽略，并将其他所有的无效的半连接丢弃。这样在协商开始时就可以避免受到DDoS***。
· 完善的前向安全性PFS
完善的前向安全性，即限制单密钥只能解密受该单密钥保护的数据。即使***者攻克了一个密钥，也只能破解这个密钥保护的数据，而不能破解受其它密钥保护的数据。对于IPsec×××来说，是指在IKE协商阶段所用的加密密钥同IPsec使用的加密密钥，源于不同密钥衍生材料，即使***者攻克IKE协商阶段密钥，也并不能破解IPsec加密消息。
IKEv2初始交互的密钥衍生材料不被用于衍生供IPsecSA使用的相关密钥，而是通过在CREATE_IPsec_SA交互中引入可选的KE载荷重新生成密钥材料，以此有效完成PFS服务要求。