三、IPSec VPN原理

IPSec

  • 1、IPSec起源和定义
  • 2、IPSec原理
    • 2.1、IPSec协议框架
      • 2.1.1、安全联盟
      • 2.1.2、安全协议
      • 2.1.3、安全协议报文头结构
      • 2.1.4、封装模式
      • 2.1.5、加密和验证
      • 2.1.6、IKE安全机制
    • 2.2、IPSec基本原理
      • 2.2.1、定义IPSec保护的数据流
      • 2.2.2、IKEv2协商安全联盟的过程
    • 2.3、IPSec增强原理
    • 2.4、IPSec可靠性
    • 2.5、IPSec应用场景
      • 2.5.1、通过IPSec VPN实现局域网安全互联
      • 2.5.2、通过IPSec VPN实现移动用户远程安全接入
      • 2.5.3、通过Efficient VPN实现多分支安全接入
    • 2.6、IPSec注意事项
    • 2.7、IPSce实验
      • 2.7.1、配置采用手工方式建立IPSec隧道示例
      • 2.7.2、采用默认配置通过IKE协商方式建立IPSec隧道示例

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1、IPSec起源和定义

由于IP协议未考虑安全性,而且Internet上有大量的不可靠用户和网络设备,所以用户业务数据要穿越这些未知网络,根本无法保证数据的安全性,数据易被伪造、篡改或窃取。因此,迫切需要一种兼容IP协议的通用的网络安全方案。

为了解决上述问题,IPSec(Internet Protocol Security)应运而生。IPSec是对IP的安全性补充,其工作在IP层,为IP网络通信提供透明的安全服务。

定义

PSec是一组开放的网络安全协议。它并不是一个单独的协议,而是一系列为IP网络提供安全性的协议和服务的集合,包括认证头AH和封装安全载荷ESP两个安全协议、密钥交换和用于验证及加密的一些算法等。

通过这些协议,在两个设备之间建立一条IPSec隧道。数据通过IPSec隧道进行转发,实现保护数据的安全性。

受益

IPSec通过加密与验证等方式,从以下几个方面保障了用户业务数据在Internet中的安全传输:

1、数据来源验证:接收方验证发送方身份是否合法。

2、数据加密:发送方对数据进行加密,以密文的形式在Internet上传送,接收方对接收的加密数据进行解密后处理或直接转发。

3、数据完整性:接收方对接收的数据进行验证,以判定报文是否被篡改。

4、抗重放:接收方拒绝旧的或重复的数据包,防止恶意用户通过重复发送捕获到的数据包所进行的攻击。

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2、IPSec原理

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2.1、IPSec协议框架

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2.1.1、安全联盟

安全联盟SA,它描述了对等体间如何利用安全服务进行安全的通信。这些要素包括对等体间使用何种安全协议、需要保护的数据流特征、对等体间传输的数据的封装模式、协议采用的加密和验证算法,以及用于数据安全转换传输的密钥和SA的生存周期等。

IPSec安全传输数据的前提是在IPSec对等体之间成功建立安全联盟。IPSec安全联盟简称IPSec SA。IPSec SA包括安全参数索引SPI、目的IP地址和使用的安全协议号AH或ESP、其中,SPI是为唯一标识SA而生成的一个32位比特的数值,它被封装在AH和ESP头中。

IPSec SA是单向的逻辑连接,通常成对建立(Inbound和Outbound)。因此两个IPSec对等体之间的双向通信,最少需要建立一对IPSec SA形成一个安全互通的IPSec隧道,分别对两个方向的数据流进行安全保护。

三、IPSec VPN原理_第1张图片

建立IPSec SA有两种方式:手工方式和IKE方式。

加密/验证密钥配置和刷新方式:

手工配置、刷新,而且易出错密钥管理成本很高;IKE方式,密钥通过DH算法生成、动态刷新密钥管理成本低。

SPI取值:

手工方式需要手动配置;IKE方式随机生成。

生存周期:

手工方式配置无生存周期限制,SA永久存在;IKE方式由双方生存周期参数控制,SA动态刷新。

安全性:

手工方式:低;IKE方式:高

适用场景:

手工方式:小型网络;IKE:小型、中大型网络

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2.1.2、安全协议

IPSec使用认证头AH和封装安全载荷ESP两种IP传输层协议来提供认证或加密等安全服务。

AH协议:

AH仅支持认证功能,不支持加密功能。AH在每一个数据包的标准IP报头后面添加一个AH报文头,AH对数据包和认证密钥进行Hash计算,接收方收到带有计算结果的数据包后,执行同样的Hash计算并与原计算结果比较,传输过程中对数据的任何更改将使计算结果无效,这样就提供了数据来源认证和数据完整性校验。AH协议的完整性验证范围为整个IP报文。

在这里插入图片描述

ESP协议:

ESP支持认证和加密功能。ESP在每一个数据包的标准IP报头后面添加一个ESP报文头,并在数据包后面追加一个ESP尾。

与AH不同的是,ESP将数据中的有效载荷进行加密后再封装到数据包中,以保证数据的机密性,但ESP没有对IP头的内容进行保护,除非IP头被封装在ESP内部。

在这里插入图片描述

协议对比:

协议号:AH51,ESP50。
数据完整性校验:AH支持整个IP报文。ESP传输模式不验证IP头,隧道模式验证整个IP报文。
数据源验证:AH、ESP都支持。
数据加密:AH不支持、ESP支持。
防报文重放攻击:AH、ESP都支持。
IPSec NAT-T(NAT穿越):AH不支持。ESP支持。

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2.1.3、安全协议报文头结构

AH:

三、IPSec VPN原理_第2张图片
下一头部:标识AH报文头后面的负载类型。
SPI:用于唯一标识IPSec安全联盟。
序列号:唯一地标识每一个数据包,用于防止重放攻击。
认证数据:用于接收方进行完整性校验。MD5和SHA1验证算法存在安全隐患,建议优先使用SHA2或SM3算法。

ESP:

三、IPSec VPN原理_第3张图片

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2.1.4、封装模式

封装模式是指将AH或ESP相关的字段插入到原始IP报文中,以实现对报文的认证和加密,封装模式有传输模式和隧道模式两种。

传输模式:

在传输模式中,AH头或ESP头被插入到IP头与传输层协议头之间,保护TCP/UDP/ICMP负载。由于传输模式未添加额外的IP头,所以原始报文中的IP地址在加密后报文的IP头中可见。

三、IPSec VPN原理_第4张图片

三、IPSec VPN原理_第5张图片

与AH协议相比,传输模式下,ESP协议的完整性验证范围不包括IP头,无法保证IP头的安全。

隧道模式:

在隧道模式下,AH头或ESP头被插到原始IP头之前,另外生成一个新的报文头放到AH头或ESP头之前,保护IP头和负载。

三、IPSec VPN原理_第6张图片
三、IPSec VPN原理_第7张图片

与AH协议相比,隧道模式下,ESP协议的完整性验证范围不包括新IP头,无法保证新IP头的安全。

传输模式和隧道模式比较

从安全性来讲,隧道模式优于传输模式。它可以完全地对原始IP数据包进行验证和加密。隧道模式下可以隐藏内部IP地址,协议类型和端口。

从性能来讲,隧道模式因为有一个额外的IP头,所以它将比传输模式占用更多带宽。

从场景来讲,传输模式主要应用于两台主机或一台主机和一台VPN网关之间通信;隧道模式主要应用于两台VPN网关之间或一台主机与一台VPN网关之间的通信。

当安全协议同时采用AH和ESP时,AH和ESP协议必须采用相同的封装模式。

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2.1.5、加密和验证

IPSec提供了两种安全机制:加密和验证。加密机制保证数据的机密性,防止数据在传输过程中被窃听;验证机制能保证数据真实可靠,防止数据在传输过程中被仿冒和篡改。

加密:

IPSec采用对称加密算法对数据进行加密和解密。数据发送方和接收方使用相同的密钥进行加密、解密。

三、IPSec VPN原理_第8张图片

常用的对称加密算法包括:数据加密标准DES、3DES、先进加密标准AES、国密算法(SM1和SM4),其中DES和3DES算法安全性低,存在风险,不推荐使用。

验证:

IPSec的加密功能,无法验证解密后的信息是否是原始发送的信息或完整。IPSec采用HMAC功能,比较完整性校验值ICV进行数据包完整性和真实性验证。通常情况下,加密和验证通常配合使用。

三、IPSec VPN原理_第9张图片

常用的验证算法包括:消息摘要DM5、安全散列算法SHA1、SHA2、国密算法SM3,其中DM5、SHA1安全性低,存在风险,不建议使用。

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2.1.6、IKE安全机制

使用对称密钥进行加密、验证时,如何安全地共享密钥是一个很重要的问题。

通过IKE协议自动协商密钥

IKE采用DH算法在不安全的网络上安全地分发密钥。通信双方通过交换密钥交换材料来计算共享的密钥,即使第三方截获了双方用于计算密钥的所有交换数据,也无法计算出真正的密钥,这样极大地提高了安全性。

IKE协议是基于UDP的应用层协议,它为IPSec提供了自动协商密钥、建立IPSec安全联盟的服务,能够简化IPSec的配置和维护工作。

IKE与IPSec的关系如图所示:对等体之间建立一个IKE SA完成身份验证和密钥信息交换后,在IKE SA的保护下,根据配置的AH/ESP安全协议等参数协商出一对IPSec SA。此后,对等体间的数据将在IPSec隧道中加密传输。

三、IPSec VPN原理_第10张图片

IKE安全机制

IKE具有一套自保护机制,可以在网络上安全地认证身份、分发密钥、建立IPSec SA。

1、身份认证

预共享密钥认证

通信双方采用共享的密钥对报文进行Hash计算,判断双方的计算结果是否相同。如果相同,则认证通过;否则认证失败。当有1个对等体对应多个对等体时,需要为每个对等体配置预共享的密钥。该方法在小型网络中容易建立,但安全性较低。

数字证书认证

通信双方使用CA证书进行数字证书合法性验证,双方各有自己的公钥(网络上传输)和私钥(自己持有)。发送方对原始报文进行Hash计算,并用自己的私钥对报文计算结果进行加密,生成数字签名。接收方使用发送方的公钥对数字签名进行解密,并对报文进行Hash计算,判断计算结果与解密后的结果是否相同。如果相同,则认证通过;否则认证失败。使用数字证书安全性高,但需要CA来颁发数字证书,适合在大型网络中使用。

数字信封认证

发送方首先随机产生一个对称密钥,使用接收方的公钥对此对称密钥进行加密,发送方用对称密钥加密报文,同时用自己的私钥生成数字签名。接收方用自己的私钥解密数字信封得到对称密钥,再用对称密钥解密报文,同时根据发送方的公钥对数字签名进行解密,验证发送方的数字签名是否正确。如果正确,则认证通过;否则认证失败。数字信封认证用于设备需要符合国家密码管理局要求时使用,此认证方法只能在IKEv1的主模式协商过程中支持。

IKE支持的认证算法有:MD5、SHA1、SHA2-256、SHA2-384、SHA2-512、SM3。

2、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支持的加密算法有:DES、3DES、AES-128、AES-192、AES-256、SM1和SM4。

3、DH

DH是一种公共密钥交换方法,它用于产生密钥材料,并通过ISAKMP消息在发送和接收设备之间进行密钥材料交换。然后,两端设备各自计算出完全相同的对称密钥。该对称密钥用于计算加密和验证的密钥。在任何时候,通信双方都不交换真正的密钥。DH密钥交换是IKE的精髓所在。

4、PFS

完善的前向安全性PFS通过执行一次额外的DH交换,确保即使IKE SA中使用的密钥被泄露,IPSec SA中使用的密钥也不会受到损害。

MD5和SHA1认证算法不安全,建议使用SHA2-256、SHA2-384、SHA2-512、SM3算法。
DES和3DES加密算法不安全,建议使用AES或SM算法。

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IKE版本

IKE协议分IKEv1和IKEv2两个版本。IKEv2与IKEv1相比有以下优点:

简化了安全联盟的协商过程,提高了协商效率

IKEv1使用两个阶段为IPSec进行密钥协商并建立IPSec SA:

第一阶段,通信双方协商和建立IKE本身使用的安全通道,建立一个IKE SA。
第二阶段,利用这个已通过了认证和安全保护的安全通道,建立一对IPSec SA。

IKEv2则简化了协商过程:

在一次协商中可直接生成IPSec的密钥并建立IPSec SA。

修复了多处公认的密码学方面的安全漏洞,提高了安全性能。

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2.2、IPSec基本原理

IPSec通过在IPSec对等体间建立双向安全联盟形成一个安全互通的IPSec隧道,并通过定义IPSec保护的数据流将要保护的数据引入该IPSec隧道,然后对流经IPSec隧道的数据通过安全协议进行加密和验证,进而实现在Internet上安全传输指定的数据。

IPSec安全联盟可以手工建立,也可以通过IKEv1或IKEv2协议自动协商建立。

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2.2.1、定义IPSec保护的数据流

IPSec是基于定义的感兴趣流触发对特定数据的保护,至于什么样的数据是需要IPSec保护的,可以通过以下两种方式定义。

ACL方式

由ACL来指定要保护的数据流范围,筛选出需要进入IPSec隧道的报文,ACL规则允许(permit)的报文将被保护,根据IP地址、端口、协议类型等对报文进行过滤进而灵活制定IPSec的保护方法。

路由方式

通过IPSec虚拟隧道接口建立IPSec隧道,将所有路由到IPSec虚拟隧道接口的报文都进行IPSec保护,根据该路由的目的地址确定哪些数据流需要IPSec保护。

路由方式优点:

通过路由将需要IPSec保护的数据流引到虚拟隧道接口,不需使用ACL定义待加/解密的流量特征,简化了IPSec配置的复杂性。支持动态路由协议。通过GRE over IPSec支持对组播流量的保护。

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2.2.2、IKEv2协商安全联盟的过程

采用IKEv2协商安全联盟比IKEv1协商过程要简化的多。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:初始交换、创建子SA交换以及通知交换。

初始交换

IKEv2通过初始交换就可以完成第一对IPSec SA的协商建立。初始交换包含两次交换四条消息。

三、IPSec VPN原理_第11张图片

消息1和2属于第一次交换,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,可以衍生出IPSec SA的所有密钥。

消息3和4属于第二次交换,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。

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。

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。

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2.3、IPSec增强原理

L2TP over IPSec、GRE over IPSec、IPSec多实例、Efficient VPN等。

L2TP over IPSec,即先用L2TP封装报文再用IPSec封装,这样可以综合两种VPN的优势,通过L2TP实现用户验证和地址分配,并利用IPSec保障通信的安全性。

GRE over IPSec可利用GRE和IPSec的优势,通过GRE将组播、广播和非IP报文封装成普通的IP报文,通过IPSec为封装后的IP报文提供安全地通信。当网关之间采用GRE over IPSec连接时,先进行GRE封装,再进行IPSec封装。

很多的隧道技术是不具备认证加密功能的,都是配合IPSec来实现加密的。

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2.4、IPSec可靠性

为提高网络可靠性,企业分支一般通过两条或多条链路与企业总部建立IPSec连接,如何在一条链路故障后将流量及时切换到其他链路,以保证业务的正常运行就成为需要解决的问题。为此,设备提供IPSec主备链路冗余备份和IPSec多链路冗余备份两种功能。

IPSec主备链路冗余备份

如图:RA通过主备两条链路连接RB,在RA上创建两个Tunnel接口,借用同一个物理接口的IP地址,分别应用不同的IPSec安全策略,在RB的两个物理接口上也分别应用不同的IPSec安全策略,这样可以创建主备两条IPSec隧道。正常情况下,流量通过由主链路和Tunnel1接口建立的IPSec隧道传输;当主链路故障时,RA感知变化,采用Tunnel2接口与RB的备份链路建立IPSec隧道,旧的IPSec隧道被拆除,流量切换也随之完成。

三、IPSec VPN原理_第12张图片

IPSec多链路冗余备份

如图:RA通过主备两条链路连接RB。系统在RA的物理接口与RB的Tunnel接口之间建立一个IPSec隧道,流量通过Tunnel接口进行IPSec处理,然后通过路由表选择物理接口发送。当主物理链路失效时,其路由变为不可达,流量自然切换到备用链路。这种情况下,IPSec隧道不需要进行重协商,故可快速完成流量切换。

三、IPSec VPN原理_第13张图片

通过Tunnel接口进行链路冗余备份可以实现多条链路的冗余备份,而且与主备链路冗余备份相比,配置更简单,流量切换速度更快。

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2.5、IPSec应用场景

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2.5.1、通过IPSec VPN实现局域网安全互联

点到点VPN—IPSec

点到点VPN也称为局域网到局域网VPN,网关到网关VPN,主要用于两个网关之间建立IPSec隧道,从而实现局域网之间安全地互访。分支与总部互联主要有如下场景。

三、IPSec VPN原理_第14张图片

点到点VPN两端网关必须提供固定的IP地址或固定的域名。通信双方都可以主动发起连接。

Router支持同时做IPSec网关和NAT网关。当两个IPSec网关之间存在NAT设备时,Router支持IPSec NAT穿越。

点到点VPN—L2TP over IPSec

L2TP over IPSec,即先将报文用L2TP封装再用IPSec传输。L2TP和IPSec这两种VPN经常一起使用,可以实现优势互补。L2TP用于拨号并获取总部内网的IP地址,但是L2TP本身不够安全,正好可以通过IPSec保障通信的安全性。L2TP over IPSec适用于分支网络通过LAC拨号接入VPN并进行安全访问的场景。LAC侧对用户的身份进行验证,LNS侧还可以对用户的身份进行二次验证。验证通过后由LNS为接入用户分配总部内网的IP地址。

三、IPSec VPN原理_第15张图片

点到点VPN-GRE over IPSec

GRE是常用的隧道封装协议,可以很好的实现对于组播、广播和非IP报文的数据承载,但是GRE只有简单的密码验证,没有加密功能,数据传输安全性较低。IPSec虽具备很高的数据安全传输能力,但其本身不支持封装组播、广播和非IP报文。当需要在IPSec VPN上传输组播、广播和非IP报文时,如在总部和分支之间开视频会议等组播业务,可以采用GRE over IPSec。GRE over IPSec利用了GRE和IPSec的优势,利用GRE将组播、广播和非IP报文封装成普通的IP报文,通过IPSec将封装后的IP报文安全地传输。

三、IPSec VPN原理_第16张图片

GRE over IPSec使用的封装模式为可以是隧道模式也可以是传输模式。因为隧道模式跟传输模式相比多增加了IPSec头,导致报文长度更长,更容易导致分片。所以推荐采用传输模式GRE over IPSec。

点到多点VPN(Hub-Spoke VPN)

实际组网中最常见的是公司总部与多个分支机构通过点到多点IPSec VPN互通。

三、IPSec VPN原理_第17张图片

总部的IP地址通常为固定公网IP地址或提供固定域名,分支的IP地址可以为静态公网IP也可以为内网IP或动态公网IP。此时网络内数据流量可能存在如下几种情况:

各分支机构之间不需要通信:此时只需要在总部和分支之间部署IPSec VPN。

各分支机构之间需要通信:此时,若分支采用动态的公网地址接入Internet时,部署传统的IPSec VPN将存在一个问题,即分支与分支间无法直接通信,所有分支与分支间的通信数据只能由总部中转。而总部在中转分支间的通信流量时会消耗Hub的CPU及内存资源,造成资源紧张;另外,总部要对分支间的流量进行封装和解封装,会引入额外的网络延时。

通过部署DSVPN可以解决Hub-Spoke组网方式下动态IP的分支之间建立VPN隧道的难题。在部署DSVPN的同时绑定IPSec安全框架,即部署DSVPN over IPSec,以此达到安全通信的目的。

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2.5.2、通过IPSec VPN实现移动用户远程安全接入

远程接入是指出差员工在非固定办公地点,例如酒店、机场等场所,通过不安全的公网接入核心网络,并访问核心网中的内部资源。由于远程接入是通过不安全的网络接入的,因此关键是要保证远程访问的安全性。为此,可通过部署IPSec VPN,在用户终端和核心网网关之间构建IPSec隧道,通过IPSec来保证数据的安全可靠传输。

移动用户通过Windows自带拨号软件或其他拨号软件通过拨号接入企业网络。L2TP具有很好的用户认证功能,但没有加密功能,不够安全。为此可部署L2TP over IPSec,在企业网关Router和PC之间建立L2TP over IPSec隧道,报文将先由L2TP封装再用IPSec加密后传输,保障了通信的安全性。

三、IPSec VPN原理_第18张图片

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2.5.3、通过Efficient VPN实现多分支安全接入

大量的分支机构和出差员工与总部之间建立IPSec隧道时,必须在分支网关和总部网关进行许多相似或者重复的IPSec配置及其他网络资源配置。Efficient VPN方案采用将复杂配置集中在总部网关上、各个分支网关的配置尽量简单的方法,将管理员从IPSec VPN复杂的配置和维护中解脱出来,实现了配置的简化,提高了可维护性。

三、IPSec VPN原理_第19张图片

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2.6、IPSec注意事项

License支持

如果需要支持国家密码管理局规定的IPSec协议规范中的SM1算法,设备的SIC卡槽位上必须插有网络数据加密卡NDE或高性能国密卡SMXH。但Efficient VPN不支持国家密码管理局规定的IPSec协议规范。

对于支持Efficient VPN特性的设备,根据设备的不同,可能需要购买Efficient VPN特性的License支持。

对性能的影响

DH组值的大小对IKE协商性能(如隧道新建速率等)有影响,且DH组值越大,对IKE协商性能的影响就越大(如导致隧道新建速率显著降低)。

当设备IPSec隧道数目大于设备规格的50%时,执行命令undo ipsec policy或undo ipsec profile可能会导致设备出现短时间CPU占用率高的告警,在所有SA清除后,CPU占用率会恢复正常。

特性自身的使用限制

SM1、SM3、SM4算法只能在IKEv1协商过程中使用。

RSA数字信封认证”认证方法由中国国家密码管理局定义,只能在IKEv1的主模式协商过程中使用,不能在IKEv1野蛮模式及IKEv2的协商过程中使用。

与NAT结合的使用限制

如果应用了IPSec安全策略组的接口上同时配置了NAT,则由于设备先执行NAT相关配置,可能会导致IPSec配置不生效。

如果接口只做IPSec不做NAT,则需要将NAT引用的相关ACL规则设置为“deny”,并将规则的目的IP地址配置为IPSec策略引用的ACL规则的目的IP地址。

如果接口只做NAT不做IPSec,则IPSec策略引用的ACL规则的目的IP地址不可引用NAT转换后的IP地址。

如果接口同时做IPSec和NAT,则IPSec策略引用的ACL规则的目的IP地址需要引用NAT转换后的IP地址。

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2.7、IPSce实验

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2.7.1、配置采用手工方式建立IPSec隧道示例

FW1为企业分支网关,FW2为企业总部网关,分支与总部通过公网建立通信。分支子网为192.168.1.0/24,总部子网为192.168.100.0/24。

企业希望对分支子网与总部子网之间相互访问的流量进行安全保护。分支与总部通过公网建立通信,可以在分支网关与总部网关之间建立一个IPSec隧道来实施安全保护。由于维护网关较少,可以考虑采用手工方式建立IPSec隧道。

三、IPSec VPN原理_第20张图片

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配置接口的IP地址和到对端的静态路由,保证两端路由可达。

FW1:

firewall zone trust 
add int g1/0/1
firewall zone untrust 
add int g1/0/0                             

security-policy
default action permit       **先开启策略大招**

int g1/0/0
ip add 1.1.1.1 30
service-manage ping permit
int g1/0/1
ip add 192.168.1.254 24
service-manage ping permit


ip route-static 2.1.1.0 30 1.1.1.2
ip route-static 192.168.100.0 24 1.1.1.2

FW2:

firewall zone trust 
add int g1/0/1
firewall zone untrust 
add int g1/0/0

security-policy
default action permit    

int g1/0/0
ip add 2.1.1.1 30
service-manage ping permit
int g1/0/1
ip add 192.168.100.254 24
service-manage ping permit


ip route-static 1.1.1.0 30 2.1.1.2 
ip route-static 192.168.1.0 24 2.1.1.2

AR1:

int g0/0/0
ip add 1.1.1.2 30
int g0/0/1
ip add 2.1.1.2 30

ip route-static 192.168.1.0 24 1.1.1.1
ip route-static 192.168.100.0 24 2.1.1.1

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配置ACL,定义需要IPSec保护的数据流

FW1:

acl number 3100
rule permit ip source 192.168.1.0 0.0.0.255 destination 192.168.100.0 0.0.0.255      

FW2:

acl number 3100
rule permit ip source 192.168.100.0 0.0.0.255 destination 192.168.1.0 0.0.0.255

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创建IPSec安全提议

IPSec安全提议是安全策略或者安全框架的一个组成部分,它包括IPSec使用的安全协议、认证/加密算法以及数据的封装模式,定义了IPSec的保护方法。

FW1:

ipsec proposal Sec                               **安全提议名Sec**
esp authentication-algorithm sha2-256            **配置ESP协议使用的认证算法,默认就是sha2-256**
esp encryption-algorithm aes-128                 **配置ESP协议使用的加密算法,默认是AES-256**

FW2:

ipsec proposal Sec
esp authentication-algorithm sha2-256      
esp encryption-algorithm aes-128

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创建安全策略

手工方式创建安全策略

FW1:

ipsec policy Sec 10 manual             **创建安全策略,Sec安全策略名字,10是序号,manual手工方式**
security acl 3100                      **安全策略引用ACL**
proposal Sec                           **安全策略引用安全提议**
tunnel remote 2.1.1.1                  **配置IPSec隧道的对端地址**
tunnel local 1.1.1.1                   **配置IPSec隧道的本端地址**
sa spi outbound esp 123456             **配置出方向SASPI**      
sa spi inbound esp 654321              **配置入方向SASPI**        
sa string-key outbound esp huawei      **配置出方向ESP协议的认证密钥**
sa string-key inbound esp huawei       **配置入方向ESP协议的认证密钥**              

配置策略:引用ACL、引用安全提议、配置两端隧道地址、配置出方向/入方向SPI和ESP认证密钥。

安全协议采用ESP协议时,如果选择以字符串形式输入认证密钥,设备将自动生成ESP的加密密钥,用户无需再次配置ESP加密密钥。

FW2:

ipsec policy Sec 10 manual           
security acl 3100                    
proposal Sec                         
tunnel remote 1.1.1.1                  
tunnel local 2.1.1.1                   
sa spi outbound esp 654321               
sa spi inbound esp 123456            
sa string-key outbound esp huawei      
sa string-key inbound esp huawei              

执行:dis ipsec policy会显示所配置的信息

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接口引用策略

FW1:

int g1/0/0
ipsec policy Sec

FW2:

int g1/0/0
ipsec policy Sec

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配置完成后,在主机PC1上执行ping操作仍然可以ping通主机PC2。执行display ipsec statistics可以查看数据包的统计信息。

display ipsec proposal:查看IPSec提议配置参数

三、IPSec VPN原理_第21张图片

display ipsec policy brief:查看IPSec策略摘要

三、IPSec VPN原理_第22张图片
display ipsec policy:查看指定IPSec策略详细信息

三、IPSec VPN原理_第23张图片

隐藏了真实IP。

在这里插入图片描述

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2.7.2、采用默认配置通过IKE协商方式建立IPSec隧道示例

FW1为企业分支网关,FW2为企业总部网关,分支与总部通过公网建立通信。分支子网为192.168.1.0/24,总部子网为192.168.100.0/24。企业希望对分支子网与总部子网之间相互访问的流量进行安全保护。分支与总部通过公网建立通信,可以在分支网关与总部网关之间建立一个IPSec隧道来实施安全保护。

三、IPSec VPN原理_第24张图片

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