前言
通过前几期的文章，大家对企业网络中通常使用的VPN技术，有了一定的了解，在IPsec VPN结构中，离不开密钥交换协议-IKE，IKE是可在通信双方进行IPSec的处理过程中，对双方身份进行鉴别，同时还可以进行安全策略的协商，以及处理会话密钥的交换。事实证明，现有的基于IKEv1的实现已经成为整个IPSec系统的瓶颈，如何优化IKE已经成为业界在IPSec实施方案中的焦点，为此，2005年12月，推出了正式RFC文档（RFC 5996）.也就是IKEv2，来满足对IKEv1的补充。
那这一切跟 FlexVPN有什么关系呢？
在Cisco 的体系中，将IKEv2统称为“FlexVPN”，名字为思科私有，技术为共有标准。
Chapter - 1 FlexVPN介绍
- FlexVPN的特点
- IKEv2是IKEv1的“升级版”，但是它并不向下兼容。也就是说在IKEv1和IKEv2同时存在的环境中，你必须要同时配置IKEv1和IKEv2；
- IKEv2不占用IKEv1资源，也就是说它们可以同时运行在一台设备上；
- IKEv2支持EAP认证，而IKEv1则不支持；
- IKEv2支持MOBIKE，而IKEv1则不支持；（MOBIKE允许IKEv2用于移动平台，如手机等）
- IKEv2已内置了NAT穿越功能，而IKEv1则需通过扩展协议支持；
- IKEv2可以检测隧道存活状态，而IKEv1仅能使用DPD（Dead Peer Detection）。而DPD在IKEv2中已成为标准的内建功能。但思科IOS系统默认该功能是禁用的，可在IKEv2的配置文件下配置；
- IKEv2具有可靠性检测，消息需被确认并排序。而在IKEv1中消息是没有被确认的；
- IKEv2通过反堵塞cookie，来实现反DOS攻击。而IKEv1则不具备该特性；
- IKEv2可以在一个策略中配置多套选择器。因此，多个网络可以在一个交换过程中进行协商；
- IKEv2允许两个加密引擎分别处理IPv4和IPv6流量；
- IKEv2允许非对称验证方式，而IKEv1则只能对称验证；（即对等体间使用相同的认证方式）
- IKEv2与IKEv1一样，使用UDP-500端口，如需NAT，则起始端口号为UDP-4500。
- IKEv2介绍
采用IKEv2协商安全联盟比IKEv1协商过程要简化的多。要建立一对IPSec SA，IKEv1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”，前者至少需要交换9条消息，后者也至少需要6条消息。而IKEv2正常情况使用2次交换共4条消息就可以完成一对IPSec SA的建立，如果要求建立的IPSec SA大于一对时，每一对IPSec SA只需额外增加1次创建子SA交换，也就是2条消息就可以完成。
IKEv2定义了三种交换：初始化交换（Initial Exchanges），创建子SA交换（Create_Child_SA Exchange）以及通知交换（Informational Exchange）。
初始交换：正常情况下，IKEv2通过初始交换就可以完成第一对IPSec SA的协商建立。IKEv2初始交换对应IKEv1的第一阶段，初始交换包含两次交换四条消息，如下图所示：
- 消息①和②属于第一次交换（称为IKE_SA_INIT交换），以明文方式完成IKE SA的参数协商，包括协商加密和验证算法，交换临时随机数和DH交换。IKE_SA_INIT交换后生成一个共享密钥材料，通过这个共享密钥材料可以衍生出IPSec SA的所有密钥。
- 消息③和④属于第二次交换（称为IKE_AUTH交换），以加密方式完成身份认证、对前两条信息的认证和IPSec SA的参数协商。IKEv2支持RSA签名认证、预共享密钥认证以及扩展认证方法EAP（Extensible Authentication Protocol）。EAP认证是作为附加的IKE_AUTH交换在IKE中实现的，发起者通过在消息3中省去认证载荷来表明需要使用EAP认证（此认证方式在前期802.1x准入认证章节有介绍）。
创建子SA交换：
当一个IKE SA需要创建多对IPSec SA时，需要使用创建子SA交换来协商多于一对的IPSec SA。另外，创建子SA交换还可以用于IKE SA的重协商。
创建子SA交换包含一个交换两条消息，对应IKEv1协商阶段2，交换的发起者可以是初始交换的协商发起方，也可以是初始交换的协商响应方。创建子SA交换必须在初始交换完成后进行，交换消息由初始交换协商的密钥进行保护。
类似于IKEv1，如果启用PFS，创建子SA交换需要额外进行一次DH交换，生成新的密钥材料。生成密钥材料后，子SA的所有密钥都从这个密钥材料衍生出来。
通知交换：
运行IKE协商的两端有时会传递一些控制信息，例如错误信息或者通告信息，这些信息在IKEv2中是通过通知交换完成的，如下图所示：
通知交换必须在IKE SA保护下进行，也就是说通知交换只能发生在初始交换之后。控制信息可能是IKE SA的，那么通知交换必须由该IKE SA来保护进行；也可能是某子SA的，那么该通知交换必须由生成该子SA的IKE SA来保护进行。
Chapter - 2 FlexVPN实验
- 实验拓扑
实验需求
部署IKEv2站点到站点VPN，保护实际站点Site_1内网访问Site_2内网的流量。实验说明
实验准备：
- 本实验全部在EVE模拟器内部完成。
- 全部设备使用路由器模拟。
IP地址规划
| 设备 | 接口 | IP地址 |
|---|---|---|
| 公司总部 | E0/0 | 10.1.1.1/24 |
| 公司总部 | Loopback 0 | 1.1.1.1/24 |
| 公司分部 | E0/0 | 40.1.1.1/24 |
| 公司分部 | Loopback 0 | 2.2.2.2/24 |
| Site_1 | E0/0 | 10.1.1.10/24 |
| Site_1 | E0/1 | 20.1.1.10/24 |
| Site_2 | E0/0 | 40.1.1.10/24 |
| Site_2 | E0/1 | 30.1.1.10/24 |
| Internet | E0/0 | 20.1.1.100/24 |
| Internet | E0/1 | 30.1.1.100/24 |
- 实验步骤
步骤1：按照IP地址规划，为设备配置IP地址（此处省略）
步骤2：解决底层路由连通性
公司总部路由器：
ip route 2.2.2.0 255.255.255.0 10.1.1.10 //去对端私网的路由
Site_1路由器：
ip route 1.1.1.0 255.255.255.0 10.1.1.1 //本地私网的路由
ip route 2.2.2.0 255.255.255.0 20.1.1.100 //对端私网路由
ip route 30.1.1.0 255.255.255.0 20.1.1.100 //对端出口路由器路由
分公司路由器：
ip route 1.1.1.0 255.255.255.0 40.1.1.10 //去对端私网的路由
Site_2路由器：
ip route 1.1.1.0 255.255.255.0 30.1.1.100 //去对端私网的路由
ip route 2.2.2.0 255.255.255.0 40.1.1.1 //本端私网的路由
ip route 20.1.1.0 255.255.255.0 30.1.1.100 //对端出口路由的路由
步骤3：Site_1设备阶段1配置
* 创建一个IKEv2安全提议
crypto ikev2 proposal Site-1
encryption 3des
integrity sha1
group 2
* 将安全提议调用到Policy下
crypto ikev2 policy Policy
proposal Site-1
* 使用预先共享密钥认证，需要配置域共享密钥
crypto ikev2 keyring PSK-key
peer Site-2
address 30.1.1.10
pre-shared-key cisco
* 创建IKEv2_Profile,制定源目加密点IP，认证方式
crypto ikev2 profile pro
match identity remote address 30.1.1.10 255.255.255.255
identity local address 20.1.1.10
authentication remote pre-share
authentication local pre-share
keyring local PSK-key
步骤4：Site_1设备的阶段2配置
* 通过ACL抓取感兴趣流量
ip access-list extended vpn
permit ip host 1.1.1.1 host 2.2.2.2
* 配置转换集策略，用于保护实际感兴趣流。
crypto ipsec transform-set Trans esp-3des esp-md5-hmac
mode tunnel
* 配置Crypto-map，汇总所配置策略。
crypto map cisco 10 ipsec-isakmp
set peer 30.1.1.10
set transform-set Trans
set ikev2-profile pro
match address vpn
* 接口应用。
interface Ethernet0/1
crypto map cisco
步骤5：Site_2设备阶段1配置
* 创建一个IKEv2安全提议
crypto ikev2 proposal Site-2
encryption 3des
integrity sha1
group 2
* 将安全提议调用到Policy
crypto ikev2 policy Policy
proposal Site-2
* 使用预共享密钥认证，配置认证密钥。
crypto ikev2 keyring PSK-key
peer Site-1
address 20.1.1.10
pre-shared-key cisco
* 创建IKEv2_Profile，指定源目加解密点IP地址，认证方式，调用本地认证密钥
crypto ikev2 profile pro
match identity remote address 20.1.1.10 255.255.255.255
identity local address 30.1.1.10
authentication remote pre-share
authentication local pre-share
keyring local PSK-key
步骤6：Site_2设备第二阶段配置
* 通过ACL抓取感兴趣流
ip access-list extended vpn
permit ip host 2.2.2.2 host 1.1.1.1
* 配置转换集策略，用于保护实际感兴趣流。
crypto ipsec transform-set Trans esp-3des esp-md5-hmac
mode tunnel
* 配置Crypto-map，汇总所配置策略。
crypto map cisco 10 ipsec-isakmp
set peer 20.1.1.10
set transform-set Trans
set ikev2-profile pro
match address vpn
* 接口应用。
interface Ethernet0/1
crypto map cisco
步骤6：测试
* 测试公司总部内网到分公司的内网流量连通性。
R1#ping 2.2.2.2 source loopback 0
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 2.2.2.2, timeout is 2 seconds:
Packet sent with a source address of 1.1.1.1
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 2/2/6 ms
* 查看加解密包
Site_1#show crypto engine connections active
Crypto Engine Connections
ID Type Algorithm Encrypt Decrypt LastSeqN IP-Address
1 IPsec 3DES+MD5 19 0 0 20.1.1.10
2 IPsec 3DES+MD5 0 19 19 20.1.1.10
1001 IKEv2 SHA+3DES 0 0 0 20.1.1.10
* 查看安全关联
Site_1#show crypto ikev2 sa
IPv4 Crypto IKEv2 SA
Tunnel-id Local Remote fvrf/ivrf Status
1 20.1.1.10/500 30.1.1.10/500 none/none READY
Encr: 3DES, PRF: SHA1, Hash: SHA96, DH Grp:2, Auth sign: PSK, Auth verify: PSK
Life/Active Time: 86400/3092 sec
IPv6 Crypto IKEv2 SA