什么是IPSec协议

网络千万条，安全第一条。随着网络规模和复杂度的提升，底层网络的传输安全显得非常重要。通信双方需要一个真正在IP层提供安全性的方法，保证发送和接收的数据是安全的，IPSec(Internet Protocol Security，互联网安全协议)做到了。

IPSec是一系列为IP网络提供完整安全性的协议和服务的集合，能为上层协议和应用提供透明的安全服务。所谓透明，就是在整个IPSec的工作过程中，用户是感知不到的。这就很nice了，既保证了用户的数据安全，又不给用户添麻烦。

IPSec是一组IP安全协议的集合，是一个体系结构，由AH和ESP协议、加密和认证算法、密钥管理和安全协商组成。

IPSec为通信两端设备提供安全通道，设备可以是主机、路由器或防火墙等。

AH协议​

AH(Authentication Header，鉴别首部)指一段报文认证代码，在发送IP包之前，它已经被事先计算好。发送方用一个加密密钥算出AH，接收方用同一或另一密钥对之进行验证。

AH有两种工作模式：传输模式和隧道模式。

在传输模式中，AH位于IP包头后，上层协议包头(如TCP)前。

在隧道模式中，需要生成一个新的IP头，把AH和原来的整个IP包放到新IP包的载荷中。

ESP协议

ESP提供保密功能和可选择的鉴别服务，将需要保密的用户数据进行加密后再封装到一个新的IP包中。

ESP有两种模式：传输模式和隧道模式。

在传输模式中，ESP位于IP包头后，上层协议包头前。

在隧道模式中，相对于外层IP包头，也就是新IP包头，ESP的位置与在传输模式中相同。

加密和验证算法

数据机密是任何VPN网络的主要需求。当前加密和验证算法分为两类：对称算法和非对称算法。

对称算法基于数据的发送方和接收方拥有相同的密钥。发送方使用密钥加密数据，接收方使用相同的密钥解密数据。

非对称算法又称为公共密钥算法，加密和解密使用不同的密钥。加密的密钥称为公共密钥，可以公开。加密后的数据，只有用私有密钥才可以解密，私有密钥是保密的。任何人拥有接收方的公共密钥都可以加密数据，但该数据只能由接收方持有的私有密钥才能解密。

安全协商和密钥管理

在使用AH或ESP前，先要在主机间建立一条网络层的逻辑连接。此逻辑连接就叫做安全协商—英文是SA( SECURITY ASSOCIATION )。安全协商SA可以手工建立，也可以使用IKE协议建立。SA是一个单向连接，如需进行双向的安全通信则需要建立两个SA。

SA共有两种类型：IKE(Internet Key Exchange，自动密钥管理协议)/ISAKMP SA和IPSec SA。

IKE或ISAKMP SA为控制流量服务，例如为IKE协议的交互信息，协商加密和认证的算法。

IPSec SA为需要保护的实际数据流量协商加密算法。具体哪些数据需要保护，则由相关策略决定。

IPSec默认的自动密钥管理协议是IKE。建立和维护ISAKMP SA和IPSec SA是IKE协议的主要任务。

IKE协议用了两个阶段分别建立ISAKMP SA和IPSec SA。

第一阶段：通信双方彼此间建立了一个已通过身份认证和安全保护的通道，即建立一个ISAKMP SA。

第二阶段：用在第一阶段建立的安全隧道上，为IPSec 协商安全服务，即为IPSec协商具体的SA，建立用于最终的IP 数据安全传输的IPSec SA。