IPSEC与SSL/TLS的比较 （转）

1. Ipsec

Ipsec顾名思义就是ip security，ip安全，主要应用于ip包传输的安全，也就是网络层的安全传输，

IPSec提供了两种安全机制：认证（采用ipsec的AH）和加密（采用ipsec的ESP）。

• 认证机制使IP通信的数据接收方能够确认数据发送方的真实身份以及数据在传输过程中是否遭篡改。
• 加密机制通过对数据进行编码来保证数据的机密性，以防数据在传输过程中被窃听。
• IPSec 协议组包含Authentication Header（AH）协议、Encapsulating Security Payload（ESP）协议和Internet Key Exchange（IKE）协议。

• AH协议定义了认证的应用方法，提供数据源认证和完整性保证；
• ESP协议定义了加密和可选认证的应用方法，提供可靠性保证。
• 在实际进行IP通信时，可以根据实际安全需求同时使用这两种协议或选择使用其中的一种。
• AH和ESP都可以提供认证服务，不过，AH提供的认证服务要强于ESP。
• Ipsec有两种工作模式，分别是传输模式和隧道模式
• 在这两种模式下，分别可以使用AH头（IPsec认证头）或ESP头（IPSEC ESP封装安全负荷头）两种方式进行安全封装
• 传输模式的认证

• 隧道模式的认证

• 传输模式的加密

• 隧道模式的加密

• 认证方式就是采用AH头，加密方式就是采用ESP头
• AH头结构

AH协议为IP通信提供数据源认证、数据完整性和反重播保证，它能保护通信免受篡改，但不能防止窃听，适合用于传输非机密数据。AH的工作原理是在每一个数据包上添加一个身份验证报头。此报头包含一个带密钥的hash散列（可以将其当作数字签名，只是它不使用证书），此hash散列在整个数据包中计算，因此对数据的任何更改将致使散列无效--这样就提供了完整性保护。

·Next Header（下一个报头）： 识别下一个使用IP协议号的报头，例如，Next Header值等于"6"，表示紧接其后的是TCP报头。

·Length（长度）： AH报头长度。

·Security Parameters Index (SPI，安全参数索引)： 这是一个为数据报识别安全关联的 32 位伪随机值。SPI 值 0 被保留来表明"没有安全关联存在"。

·Sequence Number（序列号）：从1开始的32位单增序列号，不允许重复，唯一地标识了每一个发送数据包，为安全关联提供反重播保护。接收端校验序列号为该字段值的数据包是否已经被接收过，若是，则拒收该数据包。

·Authentication Data（AD，认证数据）： 包含完整性检查和。接收端接收数据包后，首先执行hash计算，再与发送端所计算的该字段值比较，若两者相等，表示数据完整，若在传输过程中数据遭修改，两个计算结果不一致，则丢弃该数据包。

• ESP头结构

ESP为IP数据包提供完整性检查、认证和加密，可以看作是"超级 AH"， 因为它提供机密性并可防止篡改。

·Security Parameters Index (SPI，安全参数索引)：为数据包识别安全关联。

·Sequence Number（序列号）：从1开始的32位单增序列号，不允许重复，唯一地标识了每一个发送数据包，为安全关联提供反重播保护。接收端校验序列号为该字段值的数据包是否已经被接收过，若是，则拒收该数据包。 ESP报尾字段包括：

·Padding（扩展位）：0-255个字节。DH算法要求数据长度（以位为单位）模512为448，若应用数据长度不足，则用扩展位填充。

·Padding Length（扩展位长度）：接收端根据该字段长度去除数据中扩展位。

·Next Header（下一个报头）：识别下一个使用IP协议号的报头，如TCP或UDP。

　ESP认证报尾字段：

·Authentication Data（AD，认证数据）： 包含完整性检查和。完整性检查部分包括ESP报头、有效载荷（应用程序数据）和ESP报尾。见图四。

　　　

 

 

 

二、SSL/TLS

• SSL（Secure socket layer）/TLS（Transport Layer Security）
• SSL是传输层的一种安全协议。SSL提供了两台计算机之间的安全连接，对整个会话进行了加密，从而保证了安全传输。SSL协议建立在可靠的TCP传输控制协议之上，并且与上层协议无关，各种应用层协议(如：HTTP，FTP，TELNET等)能通过SSL协议进行透明传输。TLS是1999年推出的对SSL的改进版本。
• SSL/TLS在web中应用就是https。
• SSL协议分为两层：SSL握手协议和SSL记录协议。SSL协议与TCP/IP协议间的关系如图所示：

• SSL协议提供的安全连接具有以下三个基本特点：

(1)连接是保密的：对于每个连接都有一个唯一的会话密钥，采用对称密码体制（如DES、RC4等）来加密数据；

(2)连接是可靠的：消息的传输采用MAC算法（如MD5、SHA等）进行完整性检验；

(3)对端实体的鉴别采用非对称密码体制（如RSA、DSS等）进行认证。

• SSL握手协议

握手过程分为4个阶段：

（1）初始化逻辑连接，客户方先发出ClientHello消息，服务器方也应返回一个ServerHello消息，这两个消息用来协商双方的安全能力，包括协议版本、随机参数、会话ID、交换密钥算法、对称加密算法、压缩算法等。

 

（2）服务器方应发送服务器证书Certificate（包含了服务器的公钥等）和服务端会话密钥(Serverkeyexchange)，如果服务器要求验证客户方，则要发送CertificateRequest消息。最后服务器方发送ServerHelloDone消息，表示hello阶段结束，服务器等待客户方的响应。

 

（3）如果服务器要求验证客户方，则客户方先发送客户端证书Certificate消息，然后产生客户端会话密钥，并用服务器的公钥加密，封装在ClientKeyExchange消息中，如果客户方发送了自己的证书，则再发送一个数字签名CertificateVerify来对证书进行校验。

 

（4）客户方发送一个ChangeCipherSpec消息，通知服务器以后发送的消息将采用先前协商好的安全参数加密，最后再发送一个加密后的Finished消息。服务器在收到上述两个消息后，也发送自己的ChangeCipherSpec消息和Finished消息。至此，握手全部完成，双方可以开始传输应用数据。

 

 

 

• SSL记录协议

SSL记录协议从高层接收到数据后要经过分段、压缩和加密处理，最后由传输层发送出去。在SSL协议中，所有的传输数据都被封装在记录中，SSL记录协议规定了记录头和记录数据的格式。

每个SSL记录包含以下信息：（1）内容类型：指SSL的高层协议；（2）协议版本号：指所用的SSL协议版本号，目前已有2.0和3.0版本；（3）长度：指记录数据的长度，记录数据的最大长度为16383个字节；（4）数据有效载荷：将数据用SSL握手阶段所定义的压缩方法和加密方法进行处理后得到的结果；（5）MAC：MAC在有效数据被加密之前计算出来并放入SSL记录中，用于进行数据完整性检查，若使用MD5算法，则MAC数据长度是16个字节。SSL记录协议采用了RFC2104中关于HMAC结构的修正版，在HASH函数作用之前将一个序号放入消息中，以抵抗各种形式的重传攻击，序号是一个32位的递增计数器

 

第一条 标的技术的内容、形式和要求（包括应达到的技术指标、成果提交方式等）：

建立一个基于INTERNET的山西省外商投诉VPN，利用山西省投资促进局现有的宽带线路及内网资源，配置VPN服务器，并自主开发相应的隧道技术、数据加密、身份认证等方面的应用软件，实现虚拟专用网，使全省各市投诉分支机构能通过公网，以VPN方式访问山西省外商投诉网，进行保密数据传输及网上投诉服务。

开发好的VPN应方便实用，采用智能卡进行身份验证，VPN上网速度与公网相当，线路稳定可靠，应有友好的后台维护界面，并充分考虑将来的业务发展。

成果提交包括可执行程序、开发源代码及书面维护文档。