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ipsec之IKE协商过程详解(第一阶段)

网络分类 admin 2018年9月1日 12:44 687 0 个评论

IKE第一阶段

IKE的精髓在于它永远不在不安全的网络上直接传送密钥,而是通过一系列的计算,双方最终

计算出共享密钥,并且即使第三方截获了交换中的所有数据,也无法计算出真正的密钥。其中的核心技术就是DH交换算法。

IKE协商第一阶段,参与通信的双方会生成4个秘密:

SKEYID:后续三个都建立在它的基础上,由它推算出。

SKEYID_d:用于为ipsec衍生出加密的材料

SKEYID_a:用来为IKE消息保障数据的完整性以及对数据源的身份进行验证

SKEYID_e:为后续的IKE协商及IPSEC SA协商进行加密

SKEYID的生成取决于使用哪种验证算法,常用的有1)预共享密钥;2)证书(数字签名)

主模式采用三次交换,共交换6条信息

在消息发送之前,协商发起者和响应者必须计算产生cookie,用于唯一标识每个单独的协商交换,

cookie使用源/目的ip地址、随机数字、日期和时间进行MD5计算得出,并且会被放入消息1的ISAKMP头中,

用于标识一个单独的协商交换。

预共享密钥

1)消息1和消息2:策略协商,交换双方的cookie和SA载荷。

消息1:协商发起者在SA载荷中携带协商IKE SA的各项参数,包括IKE的散列类型、加密算法、认证方法、DH组、SA存活期。

消息2:响应者查看IKE策略消息,在本地寻找与之匹配的策略,找到后发回一条消息去响应。

第一次交换后,通信双方生成用于产生DH共享密钥的DH值。生成方法是双方各自使用一个随机数字,

通过DH算法对随机数字进行计算得出一个DH值Xa和Xb,然后双方再根据DH算法各得出一个伪随机值值Ni和Nr。

[code]

在消息1和2中报错可能出现的原因
1.peer路由不通
2.crypto iskmp key没有设置
3.一阶段的策略不匹配

[/code]

2)消息3和消息4:DH交换和伪随机值nonce交换

这一过程中,双方交换Xa和Xb,并通过交换所得的对方的DH值(Xa或Xb)与自己计算的随机值(Ni或Nr)

进行运算就可以得到一个只有双方知道的共享秘密。

此共享秘密并不进行传输,传输的是DH值,即使被第三方截获了也无法计算出共享秘密。

第二次交换后,生成密钥SKEYID,SKEYID_d,SKEYID_a,SKEYID_e所需的各种材料都已被交换或计算出来,

就可以得出这些密钥。

3)消息5和消息6:双方身份验证

第三次交换对标识载荷和散列载荷进行交换,标识载荷包含了发起者的标识信息,IP地址或者主机名。

散列载荷包含对上一过程中产生的三组密钥进行hash运算得出的值。这两个载荷使用SKEYID_e进行加密。

交换后如果双方散列载荷中的hash值相同,那么双方认证成功。IKE第一阶段主模式共享密钥方式交换也就完成了。

[code]

在消息5和6中报错可能出现的原因
1.crypto iskmp key设置错了

[/code]

消息6--接受者处理过程
1,用skeyID_e对消息进行加密   2,用ID(源IP)查找出与共享密钥 3,skeyID_a和preshare-key等一堆东西一起来计算HASH 4,和收到的HASH做比较

证书(数字签名)

如果是采用证书认证方式,不同的是SKEYID的计算公式和第三阶段的交换方式。下面说一下主模式第三次交换中消息负载的发送:

证书方式下第三次交换的消息比预共享密钥的消息多两个载荷:

签名载荷:使用自己的私钥加密部分消息的hash值,然后使用SKEYID_e加密发送给对方;

证书载荷:将自己的证书使用SKEYID_e加密后发送给对方。

野蛮模式( 我们通常说的AM模式(思科上的主模式),主要用在Easy-vpn中仅交换3个消息

野蛮模式协商过程中,第1条消息发起者发送5元组,DH公共值(上文中的Xa或Xb),随机值nonce(上文中的Ni或Nr)

以及身份资料。第2条消息响应者回应一个选定的5元组,DH公共值,nonce,身份材料以及一个验证载荷:对于预共享

密钥来说是一个散列载荷,对于证书认证来说是一个签名载荷。第3条消息发起者发送一个验证载荷。

主模式和野蛮模式对比

野蛮模式由于在第一个消息中就携带了身份信息,本身无法对此进行保护,降低了协商的安全性,但也因此使其

不依赖于ip地址身份标识,有了更多的灵活应用。

1)对等体标识:主模式只能采用ip地址方式标识对等体,而野蛮模式可以采用ip地址或name;

2)NAT支持:主模式不支持NAT转换,野蛮模式支持。

3)野蛮模式传输的消息少,效率更高。

IKE第二阶段

无论第一阶段采用哪种模式,其目的都是进行身份认证并为第二阶段的交换提供保护。第二阶段的目的是生成

ipsec SA.采用快速模式,交换3个消息。

快速模式使用SKEYID_a保障数据的完整性以及对数据源的身份进行验证;使用SKEYID_e整个协商过程进行加密。

需要协商出SA的各项特征。快速模式需要从SKEYID_d中衍生出用于生成ipsec SA的密钥。

(明天我自己写去!!金典文章必须copy过来!!!)



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