ipsec如何配置

　　“Internet 协议安全性 （IPSec）”是一种开放标准的框架结构，通过使用加密的安全服务以确保在 Internet 协议 （IP） 网络上进行保密而安全的通讯。Microsoft® Windows® 2000、Windows XP 和 Windows Server 2003 家族实施 IPSec 是基于“Internet 工程任务组 （IETF）”IPSec 工作组开发的标准。

　　IPSec（InternetProtocolSecurity）是安全联网的长期方向。它通过端对端的安全性来提供主动的保护以防止专用网络与 Internet 的攻击。在通信中，只有发送方和接收方才是唯一必须了解 IPSec 保护的计算机。在 Windows 2000、Windows XP 和 Windows Server 2003 家族中，IPSec 提供了一种能力，以保护工作组、局域网计算机、域客户端和服务器、分支机构（物理上为远程机构）、Extranet 以及漫游客户端之间的通信。

　　IPSec是IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组）的IPSec小组建立的一组IP安全协议集。IPSec定义了在网际层使用的安全服务，其功能包括数据加密、对网络单元的访问控制、数据源地址验证、数据完整性检查和防止重放攻击。

　　

　　IPSec的安全服务要求支持共享密钥完成认证和/或保密，并且手工输入密钥的方式是必须要支持的，其目的是要保证IPSec协议的互操作性。当然，手工输入密钥方式的扩展能力很差，因此在IPSec协议中引入了一个密钥管理协议，称Internet密钥交换协议——IKE，该协议可以动态认证IPSec对等体，协商安全服务，并自动生成共享密钥。

　　ipsec配置流程

　　IPsec-VPN--virtual private network 什么是VPN--虚拟专用网

　　VPN作用--通过公网实现远程连接，将私有网络联系起来 VPN的类型：

　　1、overlay的VPN，例如IPsec-VPN

　　2、peer-to-peer的VPN，例如MPLS-VPN 还可以分为二层VPN和三层VPN IPsec-VPN是三层的VPN IPsec-VPN的分类：

　　1、site-to-site VPN 也叫 LAN-to-LAN VPN （要求两个站点都要有固定的IP） 2、EASY-VPN 也叫 remote VPN （通常用于连接没有固定IP的站点） IPsec-VPN提供三个特性：

　　1、authentication 每一个IP包的认证

　　2、data integrity 验证数据完整性，保证在传输过程中没有被人为改动 3、confidentiality （私密性）数据包的加密 《知识准备》

　　在学习IPsec技术之前，先要学习以下几点知识 1、加密机制

　　2、DH密钥交换算法 3、认证机制 4、散列机制

　　加密机制--密码学分为两类：

　　对称加密算法---使用一把密匙来对信息提供安全的保护。只有一个密匙，即用来加密，也用来解密 特点： 1、速度快 2、密文紧凑

　　3、用于大量数据的传送

　　对称加密代表：DES、3DES、AES

　　3DES--有三个密匙，用第一个密匙加密，用第二个密匙解密，再用第三个密匙加密

　　非对称加密---有一对密匙，一个叫公匙，一个叫私匙，如果用其中一个加密，必须用另一个解密。 特点： 1、速度慢 2、密文不紧凑

　　3、通常只用于数字签名，或加密一些小文件。 非对称加密的代表：RSA、ECC

　　非对称加密代表RSA--有一对密匙，一个公匙，一个私匙，私匙加密，公匙解密，或者公匙加密，私匙解密

　　非对称加密可以有两种应用： 1、公钥加密，私钥解密，叫加密2、私钥加密，公钥解密，叫数字签名

　　理想的应用方法，用非对称加密法来传送对称加密的密匙，或用在数字签名当中。用对称加密法来加密实际的数据。

　　数字签名不但证明了消息的内容，还证明了发送方的身份。

　　密钥化的HASH--使用密钥对生成的消息摘要进行加密时，被称为加密的消息摘要。 diffie-hellman key exchange--DH算法

　　是一种安全的让通信双方协商出一个共享密匙的方法。

　　用对方的公匙和自已的私匙产生一个双方都能知道的KEY（也叫共享的密秘），作对称加密用 DH group 1的长度是768位 （产生出的KEY的长度） DH group 2的长度是1024位

　　认证机制--（这里所指的是设备的认证，而不是用户的认证）

　　现代的基本加密技术要依赖于消息之目标接收者已知的一项秘密，关键的问题是如何保障密钥的安全。

　　1、用户名和密码

　　2、OTP（one time password）一次性密码 3、生物认证（指纹、眼膜） 4、预共享密钥 5、数字证书 6、加密临时值

　　散列机制--用来做完整性检验

　　散列函数（就是HASH）--把一大堆数据经过计算得到一个较小的、定长的值，散列是一种不可逆函数。这意味着一旦明文生成散列，就不可能或者说极端困难再将其由散列转换成明文。

　　HASH的特点：

　　1、不管输入什么数据，输出是定长的

　　2、只要输入有一点微小变化，输出就会发生很大的变化，也就是雪崩效应 3、不可逆

　　HASH的算法：

　　1、md5 提供128位的输出 md5是验证，不是加密技术，用来做哈希 2、SHA 提供160位的输出

　　HMAC--使用散列的消息认证编码，或者叫密钥化的HASH，是一种使用HASH来进行认证的机制。可以用来做预共享密钥的认证。

　　---------------------------------------------------------------------------------------- IP sec 的组成--IPsec协议集包括三个协议： 1、internet key exchange（IKE）密匙交换协议

　　协议双方使用的算法，密匙，协商在两个对等体之间建立一条遂道的参数，协商完成再用下面的方法封装数据。

　　IKE动态的，周期性的在两个PEER之间更新密钥 2、encapsulating secutity payload（ESP）封装安全负载

　　可以对数据包认证，加密，封装，IP中协议号--50，通常使用3DES来进行加密 3、authentication header （AH）

　　只提供认证，封装，不提供加密，明文传送，IP中协议号--51

　　IPsecVPN的两种模式--

　　算法，封装技术以及密钥。这个协商过程是通过IKE来完成的，IKE协商分两个阶段运行：

　　阶段一：在两个对等体设备之间建立一个安全的管理连接。没有实际的数据通过这个连接。这个管理连接是用来保护第二阶段协商过程的。 阶段二：当对等体之间有了安全的管理连接之后，它们就可以接着协商用于构建安全数据连接的安全参数，这个协商过程是安全的，加了密的。协商完成后，将在两个站点间形成安全的数据连接。用户就可以利用这些安全的数据连接来传输自已的数据了。 第一阶段：建立ISAKMP SA 协商的是以下信息：

　　1、对等体之间采用何种方式做认证，是预共享密钥还是数字证书。 2、双方使用哪种加密算法

　　3、双方使用哪种HMAC方式，是MD5还是SHA 4、双方使用哪种Diffie-Hellman密钥组

　　5、使用哪种协商模式（主模式或主动模式） 6、还要协商SA的生存期

　　第二阶段：建立IPsec SA 协商的是以下信息： 1、双方使用哪种封装技术，AH还是ESP 2、双方使用哪种加密算法

　　3、双方使用哪种HMAC方式，是MD5还是SHA 4、使用哪种传输模式，是隧道模式还是传输模式 5、还要协商SA的生存期

　　第一阶段的协商过程总共有6条消息：

　　1、消息1和消息2用于peer之间协商加密机制

　　ISAKMP包含有ISAKMP头、SA负载、提议负载、转换负载等字段 总之是让双方协商好我们之间使用啥子协议、加密方法

　　具体是要协定四个东东：加密机制、散列机制、DH组、认证机制 2、消息3和消息4用于相互之间交换公共密匙

　　两端的peer先各自生成自已的私匙和公匙，同时还产生一个临时值。然后再使用消息3或消息4将各自的公匙和临时值进行交换。

　　交换完公匙后，每个peer先根据对方的公匙和自已的私匙生成一个共享秘密（使用DH算法），再根据共享秘密、对方和自已的临时值、预共享密钥产生出三个SKEY： SKEYID_d--此密匙被用于计算后续IPsec密匙资源

　　SKEYID_a--此密匙被用于提供后续IKE消息的数据完整性以及认证 SKEYID_e--此密匙被用于对后续IKE消息进行加密

　　消息3和4的ISAKMP包含以下字段：ISAKMP包头、密匙交换负载（KE）、临时值负载 3、消息5和消息6用于两个peer之间进行认证，这两个消息是用SKEYID_e进行过加密的。 每个peer根据一大堆东东（包括SKEYID-a、预共享密钥、标识ID）生成一个Hash值，再将这个值和自已的标识ID（通常是IP或主机名）发送给对方。当然，使用的就是消息5或消息6。

　　每个peer收到对方的ID和Hash值后，先根据对方的ID找到对方的公匙，再计算本地Hash值，如果本地Hash值和对方的Hash值一样，就表示认证成功。 这一步完成后，IKE SA被建立，主模式认证完成 第二阶段的协商过程总共有3条消息：

　　1、第一、二条信息是两个peer之间协商形成IPsec SA的封装协议、模式、加密算法，还要互发用DH重新生成的新的公匙和临时值，以及其它一些参数，像SPI、ID等等。

　　2、第三条消息通常由发起者发送给响应者，起一个确认的作用，也用来验证通信信道的有效性

　　第三条信息发送前，两端的peer必须先用和DH相关的信息（新的私钥和对方公钥）生成一个新的DH秘密，然后用该值和SKEYID_d以及其他一些参数一起来生成最终加解密的KEY。 --------------------------------------------------------------------------------------------

　　SA--安全关联

　　SA是两个通信实体经协商建立起来的一种协定，它们决定了用来保护数据包安全的IPsec协议、转码方式、密钥、以及密钥的有效存在时间等等。任何IPsec实施方案始终会构建一个SA数据库（SA DB），由它来维护IPsec协议用来保障数据包安全的SA记录。

　　SA是单向的--如果两个主机（比如A和B）正在通过ESP进行安全通信，那么主机A就需要有一个SA，即SA（OUT），用来处理外发的数据包，另外还需要有一个不同的SA，即SA（IN）用来处理进入的数据包。主机A的SA（OUT）和主机B的SA（IN）将共享相同的加密参数（比如密钥）。

　　SA还要根据协议来区分，如果两个主机间同时使用ESP和AH，对于ESP和AH会生成不同的SA。

　　SADB--安全关联数据库，包含双方协商的IKE和IPsec安全信息

　　SPI--安全参数索引，是一个32位的值，用来标识用于处理数据包的特定的那个安全联盟

　　或者这样理解，用于唯一定义一条单向的IPsec通道。这个号码存在于ESP包头中，通道两端必须一致。 SA分为两种--

　　1、IKE（ISAKMP）SA 协商对IKE数据流进行加密以及对对等体进行验证的算法 2、IPsec SA 协商对对等体之间的IP数据流进行加密的算法 对等体之间的IKE SA只能有一个 对等体之间的IPsec SA可以有多个

　　PFS--完善转发安全性，是一种IKE协商中发起者可以向响应者提供建议的属性，是一种强制对等体双方在快速模式交换中产生新的DH秘密的属性。这允许使用新的DH秘密生成用于加密数据的加密密钥。

　　-------------------------------------------------------------------------------------------- 配置实例： 步骤：

　　1、configure crypto ACL 配置感兴趣流，需要加密的流量就是感兴趣流。 2、establish ISAKMP policy 第一阶段的策略 3、configure IPsec transform set 第二阶段的策略 4、configure crypto map

　　5、apply crypto map to the interface 在接口下应用

　　6、configure interface ACL 确定在外网接口放行哪些流量

　　一、定义感兴趣流：

　　ip access-list extended VPN

　　permitip 172.16.1.0 0.0.0.255 172.16.2.0 0.0.0.255 二、IKE第一阶段 cryptoisakmp policy 10 encryption des hash md5

　　authentication pre-share group 2

　　crypto isakmp key cisco address 202.100.1.2 pre-share key 的定义 三、IKE第二阶段

　　cryptoipsec transform-set MYSET esp-des esp-md5-hmac mode tunnel

　　四、把感兴趣流与转换集映射一下 crypto map MYMAP 100 ipsec-isakmp

　　set peer 202.100.1.2 设置VPN对等体的地址 set tranform-set MYSET 设置转换集

　　match address VPN 感兴趣流和转换集的绑定

　　五、MAP与接口绑定 int s0

　　crypto map MYMAP

　　六、设定接口只允许跑VPN流量，在接口入设置 access-list 100 permit udp any eq 500 any eqisakmp

　　access-list 100 permit esp any any

　　access-list 100 permit ip 172.16.2.0 0.0.0.255 172.16.1.0 0.0.0.255 由于ACL会二次查找，所以还要放行私网的流量 show crypto isakmp policy

　　show crypto isakmpsa第一阶段的SA show crypto ipsecsa第二阶段的SA show crypto engine connections active show crypto map

　　crypto ipsec security-association lifetime ［seconds|kilobytes］ 第二阶段的一个协商时间，也就是说多长时间后重新协商密匙。也可按已发了多少流量来进行协商。哪个数值先到就先起效。

　　crytoisakmpkeepalive 10 3

　　IPsec通道的终结：

　　当流量超过上限后或者超时自动终结 clear crypto isakmp清第一阶段 clear crypto sa清第二阶段

　　clear crypto session 在新版的IOS中，用这条命令全清 debug crypto isakmp debug crypto ipsec

　　配置IPsec-VPN的注意点： 1、路由

　　2、感兴趣流量 3、策略 4、调用

　　接口设定ACL：

　　设定接口只允许跑VPN流量，在接口入设置

　　access-list 100 permit udp any eq 500 any eqisakmp access-list 100 permit esp any any 或access-list 100 permit ahp any any

　　注意：在老IOS中，对包解密后还会再匹配一次访问列表，新的IOS中就不会，所以在老的IOS中要加入一条

　　access-list 100 permit ip 192.168.3.0 0.0.0.255 192.168.2.0 0.0.0.255

　　IPsec中的路由问题：

　　R1 需要有4.4.4.0的路由

　　R2 需要有4.4.4.0 1.1.1.0 30.0.0.0的路由 R3 需要有1.1.1.0 4.4.4.0 20.0.0.0的路由 R4 需要有1.1.1.0的路由

　　------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- GRE

　　GRE通用路由封装---一个三层协议，能够将各种不同的数据包封装成IP包，然后通过IP网络进行传输。也就是说能对其它的IP包或非IP包进行再封装，在原始包头的前面增加一个GRE包头和一个新IP包头。明文传送，没有安全性。在IP中的协议号47。

　　GRE封装格式：

　　20字节 4字节

　　GRE有很好的隧道特性 1、支持多协议 2、支持组播 缺点是不安全 IPsec的特点：

　　1、能提供安全的传输保证

　　2、但只能支持IP，不能支持其他协议

　　小知识：在tunnal中，指定目标地址之后，只要在本地路由表中有这个地址，tunnal就会up

　　GRE over IPsec（实用性很高的技术，不像IPsecVPN那样麻烦）

　　原理：在tunnel中，先用GRE对数据包封装成IP包，再用IPsec加密，默认是通道模式

　　红色部分是加密的部分

　　IPsec只能对IP包加密，不能对非IP包加密。 注意在GRE over IPsec中感兴趣流的定义：（所有的GRE流量都是感兴趣流） access-list 100 permit gre host 202.100.13.3 host 202.100.12.2 必须定义公网地址 因为当感兴趣流量过来时： 1、先查路由，进入tunnel口

　　2、封装GRE后，进入S口撞击map

　　当封装了GRE后，外部的IP地址用的就是公网地址了，所以感兴趣流量必须定义为公网地址。

　　由于在接口下会两次检查ACL，所以如果在物理接口下放ACL，要同时放行ESP和GRE流量，还有isakmp的协商流量。

　　GRE over IPsec 技术建议使用传输模式 因为通信点等于加密点 试验：

　　一、配置tunnel interface tunnel 1

　　tunnel source 202.100.1.1 tunnel destination 202.100.1.2 tunnelgreip

　　ip address 12.1.1.1 二、运行路由协议 routereigrp 90

　　network 172.16.1.0 0.0.0.255 network 12.1.1.0 0.0.0.255

　　三、开始配置IPsec，先定义感兴趣流：（注意这里的定义） ip access-list extended VPN

　　permitgre any any

　　四、IKE第一阶段 cryptoisakmp policy 10 encryption des hash md5

　　authentication pre-share group 2

　　crypto isakmp key cisco address 202.100.1.2 pre-share key 的定义 五、IKE第二阶段

　　cryptoipsec transform-set MYSET esp-des esp-md5-hmac mode tunnel

　　六、把感兴趣流与转换集映射一下 crypto map MYMAP 100 ipsec-isakmp

　　set peer 202.100.1.2 设置VPN对等体的地址 set tranform-set MYSET 设置转换集

　　match address VPN 感兴趣流和转换集的绑定

　　七、MAP与接口绑定 int s0

　　crypto map MYMAP

　　八、设定接口只允许跑VPN流量，在接口入方向设置 用在物理接口下--

　　access-list 100 permit udp any eq 500 any eqisakmp access-list 100 permit esp any any access-list 100 permit gre any any

　　----------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------

　　site-to-site VPN的缺点： 1、需要两端有固定的公网IP 2、两端的配置太过复杂