IPSEC XXX

如何保证数据传递的安全性

1. 私密性：使用对称加密算法和非对称加密算法，用非对称算法的公钥加密对称算法的密钥，对方收到只能用自己的私钥解开，然后知道对称算法的密钥，就可以解开密文数据。
2. 完整性：使用hash散列函数
3. 源认证：数字签名
4. 不可否认性：数字证书
   加密算法：
   对称加密算法：DES（56bit） 3DES（168bit） AES（256bit）
   流加密算法就是把每一次输入某一个值然后定期的去做输出
   分组加密算法把一个明文进行分组，分组完了再去进行加密的，加密的结果可能是下面一次加密的输入的结果再去进行加密，多次加密得到一个结果。
   非对称加密算法：RSA DH ECC RC2/3/4/6 256-2048bit
   加密技术分类
   对称加密：共享秘钥加密，使用同一个秘钥对数据进行加密和解密
   安全性较差，因为加解密之前，双方还得协商密钥是什么，那么发送密钥给对方时候，并没有对密钥进行加密，那么被中间人获取到依旧可以解密一方加密过后的数据。
   非对称加密：加解密使用两个不同的密钥，私钥用来保护数据，公钥则由同一系统的人公用，用来检测信息及其发送者的真实身份。首先私钥只有自己知道，公钥则是公开的。
   比如甲发送数据给乙，首先甲是不知道乙的私钥的，只能用乙的公钥加密数据，乙收到后再用自己的私钥解密。甲不能使用自己的私钥加密，所有人都知道甲的公钥，也不能用甲的公钥加密。因为乙不知道甲的私钥。
   两者对比：
   对称加密优点加解密速度快，缺点密钥分发问题，数量庞大
   非对称加密优点安全性高，缺点加解密对速度敏感
   数据加密——数字信封
   甲发送明文用对称密钥加密，与此同时把对称密钥用乙的公钥再做加密，得到对称密钥的加密信息，一起发送给乙，乙收到后，先用自己的私钥解密对称密钥的加密信息，得到对称密钥，再用对称密钥解密得到明文。
   数字信封结合了对称加密处理的快速以及非对称加密的安全性。只是保证在信息传输中的机密性。 那么对于数据的完整性怎么保证呢？
   HASH 函数： 认证算法 ，
   特点： 1.不可逆性 2.雪崩效应 3.不等长输入、等长的输出
   4.不同的数据产生不同的hash值
   MD5（128 bit） SHA（160 bit）
   数字签名：将数据使用hash认证算法计算得到hash值，将hash值使用非对称算法中私钥加密。
   明文用乙的公钥加密变成密文，接着信息hash得到一个信息的指纹，用甲的私钥去进行加密得到一个数字签名。乙收到后，先用甲的公钥对数字签名进行解密，得到信息指纹，接着用自己的私钥解开密文，把数据再通过hash算法，得到另外一个指纹，将两个指纹对比，一致说明数据完整。
   数字证书：由可信的第三方颁发（CA机构），内容包含了该用户的对 称加密算法，公钥、公司名、地址

数字签名保证信息完整性，还证明了数据发送方的身份，但也存在一定问题。
如果攻击者伪造接收方的公钥，那么发送方的信息将被攻击者用私钥解密而窥探，因此接收方公钥的真实性直接决定数据传输的机密性。
需要保证一个特定的公钥属于一个特定的拥有者
数字证书简称证书，是经CA机构认证的数字签名文件，包含拥有者的公钥及相关身份信息。
证书有四种类型：自签名证书（拥有者和颁发者是一样的）
CA证书（拥有者颁发者也是CA）
本地证书（拥有者是一个通信实体，颁发者是CA）
设备本地证书（颁发者是自己，但是公开是CA颁发的）
证书结构：
公钥，名称以及证书授权中心的数字签名。
还有一些信息，例如版本，序列号，签名算法，颁发者，有效期，主体名，公钥信息，扩展信息，签名。（签名就是把前面的所有东西用hash得到一个数值，再用CA的私钥进行加密）
那么具体接收方怎么判断公钥正确呢？
收到信息后，查看前面，用CA的公钥解密得到hash值，自己再计算一次hash值，对比可知。

XXX：
XXX分类：
二层XXX: FR ATM
三层XXX : GRE IPSEC
GRE：通用路由封装 ，无安全性保障
MPLS XXX：XXX是在ISP内完成的，安全性较高、有QOS保障

IPSEC XXX：XXX是在C网络中完成，安全性非常高，无QOS保障
IPSEC XXX：
IPsec协议族是IETF制定的一系列安全协议，它为端到端IP报文交互提供了基于密码学的，可互操作的，高质量的安全保护机制，IPsec XXX利用隧道建立的网络层XXX。
IPsec通过验证头部AH authentication header 和封装安全载荷ESP encapsulating security payload 两个安全协议实现IP报文的安全性。

IKE可以理解为是密钥产生器，互联网密钥交互协议，对IP数据进行加密或认证 使用IKE协商 ，使用ESP或AH封装保证数据传输的安全性 .
IPsec 安全传输数据的前提是在IP sec对等体，也就是运行IPsec协议的两端之间建立安全联盟（security association）
SA是通信的IPsec对等体之间对某些要素约定。比如隧道建立完成，要做加密，使用何种加密算法，解密又使用何种解密算法，所以双方是必须要协商的。

ESP ： 负载封装安全协议
使用IP封装协议为50，针对data或原始IPV4头部+Data进行加密，针对 ESPherder ，payload 、ESP tail 进行认证，认证之后的Hash存放 在ESP tail中.
ESP header：
SPI：安全关联索引，每个SA都有一个编号，一般SA是轮循的，只有双方可以看懂
Seq num ：序列号，防止重复报文，因为IP传递没有序列号
IV： 初始化向量，流加密时候使用
ESP tail：填充字段，可以理解为next-header
ESP auth data：数据完整性认证
校验值放到auth data
AH：认证头部
使用IP封装协议号位51，针对内层IP头部以及Data数据进行认证，不包 含加密过程
也有SPI IV seq num

IPSEC XXX 模式：
Transport mode ：传输模式,不会新增加IP头部，加密点和通信点是同一个点叫做传输模式

Tunnel mode ：隧道模式 ，增加了一个新的IP头部，加密点和通信点是两个点，

IPSEC XXX工作过程分类：
Site-to-site XXX：站点到站点，类似于MPLS XXX
Remote-access ：远程访问，服务器只允许私有地址访问，先请求一个私有地址，然后源地址是私有地址，目标也是私有，外层再是自己本来的地址，目标就是公司边界的公有地址。
两者加密点通信点都不在一起，所以都使用隧道模式。
有一种特殊情况的site-to-site是传输模式，就是隧道模拟下的IPSEC XXX
比如：R1 R2环回通信，到了边界外层封装边界地址可以通信，那如果在R1 R2之间建立了隧道，那么在源地址的外层的外层封装成tunnel地址，这样加密点和通信点就在一起，就是传输模式了，共有三个IP头部，而且这个时候的通信点和加密点都是tunnel地址，不要理解为环回地址。

实施IPSEC XXX：
1.保证路由通信（双方site之间的公有IP地址时是可以互访）
2.定义感兴趣流量（针对某些流量使用IPSEC 传递）
3.IKE 第一阶段，ISAKMP SA协商
4.IKE 第二阶段，IPSEC SA协商
5.将感兴趣流量、ISAKMP IPSEC SA等信息关联至crypto-map，在连接 外网的接口上调用
6.终止IPSEC XXX

IKE一个概念的统称，可以理解为IGP的概念，算法SA和密钥的交互过程就叫IKE,而AH与ESP就是建立过程中的具体封装，交互SA时候分为两个阶段，ISAKMP是为了后面的IPSEC服务，如果后面的IPSEC的SA协商采用明文发送，那么别人就可以获取到信息，所以ISAKMP是为了第二步IPSEC SA真正使用何种算法加密，分对称，对称，hash函数使用什么方式进行加密，所以使用IPSEC，对称非对称算法得定义两次。
ISAKMP互联网安全和密钥管理协议，为第二步的SA协商作保障。在site to site中为两步，但是easy XXX就是使用了三层，有1.5层。

使用拓扑图：

R1R2 R3R4分别为一个站点，中间全部走缺省（当然也可以自己做运营商，但是多了配置协议，为了实验简单，就采取缺省），R1R2访问R3R4的某些流量走IPSEC XXX，某些正常访问。
第一步：公网之间可以通信

第二步：定义感兴趣流量


第三步：定义SA第一阶段

第三步：定义IPSEC

第四步：在外网接口调用

R3重复上述命令

查看：

抓包证明配置成功


定义ISAKMP SA信息
crypto isakmp policy 10—定义ISAKMP 策略（用于轮循）
encr 3des----定义对称加密算法
hash md5----定义hash认证算法
authentication pre-share-----选择使用域共享密钥方式产生key
group 2------定义非对称加密算法（为DH-2）
定义域共享密钥 key 值

定义IPSEC SA（使用ESP或AH方式加密认证）
crypto ipsec transform-set ipsec esp-aes esp-sha-hmac—使用ESP 封装，加密算法为AES，认证算法为SHA，源认证使用HMAC
定义crypto map
crypto map ccie 10 ipsec-isakmp —定义名称
set peer 200.1.1.2----指定某个对方IP地址生效
set transform-set ipsec ----定义转换集
match address 100----调用感兴趣流（ACL
接口调用：

GRE ：通用路由封装

R2 R3之间配置隧道

GRE over IPSEC XXX
感兴趣流量直接走tunnel，在tunnel上做IPSEC，但是还得在物理接口做
删除之前的接口调用


R3也得做

第一步

第二步就用之前的
第三步：

重新定义转换映射

在物理接口上调用
R2重复之前的命令

全部加密