Internet基礎(chǔ)設(shè)施安全

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1、5.1 Internet安 全 概 述v5.1.2 Internet安 全 問 題 Internet安 全 主 要 包 括 ： (1)如 何 防 止 敏 感 信 息 被 隨 意 地 訪 問 ； (2)如 何 保 護 網(wǎng) 絡(luò) 及 其 資 源 ， 以 防 黑 客 的 蓄 意 破 壞 。 敏 感 信 息 在 網(wǎng) 絡(luò) 上 以 兩 種 形 式 存 在 ， 即 存 儲 在 物 理 介 質(zhì) (如 硬 盤 或 內(nèi) 存 )上 ， 或 以 數(shù) 據(jù) 包 的 形 式 在 網(wǎng) 絡(luò) 線 路 上 傳 播 。 這 兩 種 信 息 形 式 為 攻擊 內(nèi) 部 網(wǎng) 上 的 用 戶 提 供 了 諸 多 機 會 ， 它 涉 及 網(wǎng) 絡(luò)

2、 安 全 問 題 ， 破 壞 網(wǎng) 上信 息 有 六 種 方 法 ： 第 一 ： 數(shù) 據(jù) 包 探 測 器 ； 第 二 ： IP欺 騙 ； 第 三 ： 口 令 襲 擊 ； 第 四 ： 把 敏 感 的 內(nèi) 部 信 息 發(fā) 布 到 外 界 ； 第 五 ： 中 間 人 (Man-in-the-middle)襲 擊 ； 第 六 ： Deny of Service (DoS)拒 絕 服 務(wù) 攻 擊 。 5.1.2 Internet安 全 問 題 數(shù) 據(jù) 包 探 測 器 IP欺 騙 口 令 襲 擊 敏 感 信 息 發(fā) 布 中 間 人 襲 擊 DoS攻 擊 5.1.3 安 全 范 圍 的 建 立 Interne

3、t安 全 主 要 包 括 ： (1)安 全 方 案 的 重 要 部 分 是 設(shè) 置 網(wǎng) 絡(luò) 防 火 墻 (2)網(wǎng) 絡(luò) 安 全 策 略 的 核 心 是 控 制 網(wǎng) 絡(luò) 傳 輸 和 用 途 周 邊 網(wǎng) 絡(luò) 1.多 周 邊 網(wǎng) 絡(luò) 2.有 最 遠 周 邊 3.內(nèi) 部 周 邊 和 最 近 周 邊 三 種 類 型 5.1.3 安 全 范 圍 的 建 立 安 全 設(shè) 計 1.了 解 敵 人 2.計 算 開 銷3.假 設(shè) 鑒 別 4.控 制 秘 密5.關(guān) 注 人 為 因 素 6.了 解 系 統(tǒng) 弱 點7.限 制 訪 問 權(quán) 限 8.了 解 環(huán) 境9.限 制 確 信 10.記 住 物 理 安 全 性11.安

4、全 普 及 人 員 和 用 戶 都 應 考 慮 每 個 改 變 對 安 全 的 影 響 ，要 進 行 全 面 考 慮 ， 并 探 討 服 務(wù) 可 能 進 行 的 操 作 。12.針 對 電 子 商 務(wù) 的 特 點 而 提 出 的 新 的 安 全 需 求 ： (1)身 份 的 真 實 性 (2)信 息 的 完 整 性 (3)信 息 的 保 密 性 (4)訪 問 可 控 性 （ 5） 抗 抵 賴 性 5.1.4 安 全 措 施 及 解 決 方 案一 個 行 之 有 效 的 安 全 措 施 是 從 檢 測 網(wǎng) 絡(luò) 中 的 威 脅 、 安 全 裝置 和 脆 弱 性 入 手 ， 圍 繞 下 述 幾 個

5、方 面 進 行 保 護 ： 辦 公 地 點 ； 工 作 站 ； 服 務(wù) 器 ； 網(wǎng) 絡(luò) 打 印 機 等 外 設(shè) ； 電 纜 與 外 界 的 聯(lián) 接 器 。 本 質(zhì) 上 ， Internet的 安 全 性 只 能 通 過 提 供 下 面 兩 方 面 的 安 全 服 務(wù) 來達 到 ： 訪 問 控 制 服 務(wù) 用 來 保 護 計 算 和 聯(lián) 網(wǎng) 資 源 不 被 非 授 權(quán) 使 用 ； 通 信 安 全 服 務(wù) 用 來 提 供 認 證 ， 數(shù) 據(jù) 機 要 性 與 完 整 性 和 各 通 信端 的 不 可 否 認 性 服 務(wù) 。 5.2 DNS的 安 全 性v5.2.2 DNS的 關(guān) 鍵 概 念 域 名

6、空 間 (Domain Name Space) 在 實 際 運 用 中 ， DNS可 以 看 成 是 一 個 主 機 名 (Names)的 分 布 式數(shù) 據(jù) 庫 。 這 里 提 到 的 分 布 式 是 指 在 Internet上 的 單 個 站 點 不 能 擁 有所 有 的 信 息 。 每 個 站 點 (如 大 學 中 的 系 、 校 園 、 公 司 或 公 司 中 的 部門 )保 留 它 自 己 的 信 息 數(shù) 據(jù) 庫 ， 并 運 行 一 個 服 務(wù) 器 程 序 供 Internet上 的 其 他 系 統(tǒng) (客 戶 程 序 )查 詢 。 這 些 主 機 名 建 立 了 一 個 反 方 向 的

7、 邏輯 樹 形 結(jié) 構(gòu) ， 稱 之 為 域 名 空 間 (Domain Name Space)。 可 以 形 象地 說 ， 域 名 空 間 就 是 由 Internet上 眾 多 的 DNS服 務(wù) 器 中 的 數(shù) 據(jù) 記 錄組 成 。 頂 級 域 (Top Level Domain) DNS域 的 根 域 (root domain)是 由 NIC統(tǒng) 一 管 理 ， 它 也 負 責 分派 全 球 范 圍 內(nèi) 的 域 名 。 在 根 域 下 面 的 子 域 ， 類 似與 .com， .org， .edu等 ， 就 稱 為 頂 級 域 。 5.2 DNS的 安 全 性 正 向 映 射 和 反 向 映

8、 射 空 間 在 上 面 提 到 了 DNS有 正 向 映 射 和 反 向 映 射 兩 種 功 能 ， 這 兩 種功 能 導 致 了 兩 個 命 名 空 間 ： 一 個 正 向 映 射 空 間 首 先 分為 .com， .edu等 頂 級 域 ， 它 們 可 以 劃 分 成 各 個 不 同 的 子 域 ， 子 域又 可 以 繼 續(xù) 分 成 下 一 層 子 域 ， 等 等 ， 它 們 負 責 從 域 名 到 IP地 址 的映 射 ； 另 一 個 反 向 映 射 空 間 中 ， 所 有 的 IP組 成 一 個 叫 做 arpa. in-addr的 頂 級 域 ， 然 后 再 根 據(jù) IP層 層 細

9、 分 。 域 (Domain) 域 名 空 間 中 每 一 個 節(jié) 點 以 及 節(jié) 點 下 面 的 樹 枝 構(gòu) 成 了 一 個 域(Domain)， 也 就 是 說 ， 域 名 空 間 中 一 棵 邏 輯 子 樹 稱 為 域 (Domain)。而 每 一 個 節(jié) 點 或 者 域 (domain)都 可 以 細 分 為 多 個 子 域 (subdomain)， 也 就 是 多 條 樹 枝 。 一 般 來 說 ， 一 個 domain中 的 映射 關(guān) 系 是 由 一 臺 主 機 服 務(wù) 器 負 責 。 5.2 DNS的 安 全 性 區(qū) 域 (Zone) 一 般 來 說 域 名 空 間 的 一 部

10、分 如 果 存 有 數(shù) 據(jù) 庫 記 錄 并 且 這 些 記錄 是 由 一 個 特 殊 的 區(qū) 域 文 件 管 理 ， 這 一 部 分 域 名 空 間 就 可 以 稱 為一 個 區(qū) 域 (Zone)。 簡 單 來 講 ， 一 個 區(qū) 域 (zone)就 是 一 棵 獨 立 管 理的 域 名 空 間 的 子 樹 。 精 確 點 來 說 ， 每 個 zone由 一 個 名 字 服 務(wù) 器負 責 。 名 字 服 務(wù) 器 (Name Servers) 名 字 服 務(wù) 器 能 夠 高 速 緩 存 域 名 樹 的 任 何 一 部 分 信 息 ， 一 般 一個 區(qū) 域 擁 有 一 臺 包 含 區(qū) 域 中 所

11、有 主 機 信 息 的 名 字 服 務(wù) 器 ， 該 名 字服 務(wù) 器 也 可 稱 為 授 權(quán) (authoritative)名 字 服 務(wù) 器 ， 也 稱 為 主 名 字 服務(wù) 器 (primary， master)。 顯 然 ， 為 了 防 止 主 名 字 服 務(wù) 器 當 機 而 導 致 無 法 實 現(xiàn) 域 名 解 析 ， 在 一 個 區(qū) 域 內(nèi) ， 還 應 該 存 在 一 臺 或 多 臺 備用 名 字 服 務(wù) 器 (secondary， slave)。 5.2 DNS的 安 全 性 資 源 記 錄 (Resource Records， RRs) 在 DNS名 字 服 務(wù) 器 中 ， 一 條

12、 信 息 就 是 一 個 資 源 記 錄 (RR)， 每 一 個 資源 記 錄 都 有 一 種 與 之 相 關(guān) 聯(lián) 的 類 型 ， 描 述 了 它 所 表 示 的 數(shù) 據(jù) 。 名 字 服 務(wù) 器中 所 有 的 信 息 都 是 以 RR格 式 保 存 ， 該 格 式 被 用 在 DNS報 文 中 傳 送 信 息 。是 DNS報 文 的 關(guān) 鍵 組 成 部 分 。 名 字 服 務(wù) 器 (Name Servers) 解 析 器 就 是 一 個 位 于 服 務(wù) 器 和 客 戶 端 的 中 介 程 序 ， 它 從 名 字 服 務(wù) 器 取得 信 息 來 響 應 客 戶 端 的 DNS請 求 。 這 里 有

13、 一 個 重 要 的 概 念 需 要 說 明 ，Resolvers和 Stub Resolvers是 不 同 的 概 念 。 Stub Resolvers是 客 戶 端 的 一個 程 序 庫 (例 如 UNIX下 的 gethostbyname， gethostbyaddr函 數(shù) )， 客 戶 端如 果 需 要 訪 問 DNS， 通 過 它 向 Resolvers發(fā) 送 DNS請 求 授 權(quán) (Delegation) 每 一 個 域 (domain)可 以 根 據(jù) 需 要 細 分 成 多 個 子 域 (sub-domain)， 這 樣 ，domain可 以 將 它 分 出 來 的 sub-do

14、main的 域 名 和 IP映 射 交 給 另 一 部 機 器 管理 ， 這 個 動 作 就 稱 為 授 權(quán) (delegation) 5.2 DNS的 安 全 性v5.2.3 DNS體 系 結(jié) 構(gòu) 圖 5-1 DNS的 層 次 組 織 5.2 DNS的 安 全 性 圖 5-2 zone和 domain的 區(qū) 別 示 意 圖 5.2 DNS的 安 全 性v5.2.4 DNS工 作 原 理 DNS報 文 圖 5-3 DNS查 詢 和 響 應 報 文 的 一 般 格 式報 文 ID： 2字 節(jié) 標 志 （ 參 數(shù) ） ： 2字 節(jié)問 題 數(shù) ： 2字 節(jié) 回 答 數(shù) ： 2字 節(jié)授 權(quán) 資 源 記

15、 錄 數(shù) ： 2字 節(jié) 額 外 資 源 記 錄 數(shù) ： 2字 節(jié)查 詢 問 題 （ 可 變 長 ）回 答 （ 資 源 記 錄 數(shù) ， 可 變 長 ）授 權(quán) （ 可 變 長 ）額 外 信 息 （ 可 變 長 ） 5.2 DNS的 安 全 性 DNS報 文 的 類 型 ， 需 要 的 服 務(wù) 圖 5-4 DNS報 文 首 部 的 標 志 字 段QR opcode AA TC RD RA (zero) rcode1 4 1 1 1 1 3 4 5.2 DNS的 安 全 性QR： 1bit字 段 ， 0表 示 查 詢 報 文 ， 1表 示 響 應 報 文 。 Opcode: 0表 示 標 準 查 詢

16、， 1表 示 反 向 查 詢 ， 2表 示 服 務(wù) 器 狀 態(tài) 請 求 ， 5表 示 動 態(tài)更 新 。 AA： “ 授 權(quán) 回 答 (Authoritative Answer)”， 由 響 應 服 務(wù) 器 填 寫 ， 一 般 來 說 ， 該 位置 位 表 示 響 應 來 自 授 權(quán) 的 名 字 服 務(wù) 器 ， 不 置 位 表 示 響 應 來 自 cache。 TC： 表 示 相 應 數(shù) 據(jù) 包 可 截 斷 ， 原 因 如 5.2.1節(jié) 所 述 。 RD： 表 示 期 待 遞 歸 ， 在 查 詢 報 文 中 填 寫 ， 在 響 應 報 文 中 返 回 。 該 標 志 告 訴 服 務(wù)器 必 須 處

17、 理 這 個 查 詢 ， 如 果 被 請 求 的 服 務(wù) 器 沒 有 對 應 的 授 權(quán) 回 答 ， 它 需 要 返 回給 客 戶 端 一 個 能 解 答 該 查 詢 的 其 他 名 字 服 務(wù) 器 列 表 。 RA： 表 示 可 用 遞 歸 ， 如 果 服 務(wù) 器 支 持 遞 歸 查 詢 ， 在 響 應 中 置 位 。 一 般 來 說 ， 除了 根 服 務(wù) 器 ， 都 應 該 支 持 遞 歸 查 詢 。 Zero： 必 須 為 0. Rcode： 返 回 碼 。 0表 示 沒 有 差 錯 ， 3表 示 名 字 差 錯 。首 部 標 志 后 面 的 四 個 16bit的 字 段 說 明 最 后

18、 四 個 變 長 字 段 包 含 的 條 目 數(shù) 。 5.2 DNS的 安 全 性 查 詢 問 題 字 段 中 可 能 包 含 一 個 或 者 多 個 問 題 ， 但 是 通 常 只 有 一 個 。每 個 問 題 的 格 式 是 一 樣 的 ， 如 圖 5-5。 查 詢 名 （ 可 變 長 ） 查 詢 類 型 （ 2字 節(jié) ） 查 詢 類 （ 互 聯(lián) 網(wǎng) =1） ： 2字 節(jié) 圖 5-5 DNS查 詢 報 文 中 問 題 部 分 的格 式 查 詢 名 （ 可 變 長 ）查 詢 類 型 （ 2字 節(jié) ） 查 詢 類 （ 互 聯(lián) 網(wǎng) =1） ： 2字 節(jié)圖 5-5 DNS查 詢 報 文 中 問 題

19、 部 分 的 格 式 5.2 DNS的 安 全 性 一 些 常 用 的 類 型 和 查 詢 類 型 ， 查 詢 類 型 是 類 型 的 一 個 超 集(Superset)。 最 常 用 的 類 型 是 A， 也 就 是 期 望 獲 得 查 詢 名 的 IP地 址 ， 對于 反 向 查 詢 ， 期 望 獲 得 一 個 IP地 址 對 應 的 域 名 ， 則 為 PTR類 型 。 表 5-1 DNS問 題 和 響 應 的 類 型 值 和 查 詢 類 型 值名 字 數(shù) 值 描 述 類 型 查 詢 類 型ANSCNAMEPTRHINFOMXSOA 1251213156 IP地 址名 字 服 務(wù) 器規(guī)

20、范 名 稱指 針 記 錄主 機 信 息郵 件 交 換 記 錄區(qū) 域 授 權(quán) 開 始 . .AXFR或 ANY 252255 對 區(qū) 域 交 換 的 請 求對 所 有 記 錄 的 請 求 . 5.2 DNS的 安 全 性DNS資 源 記 錄 (RR)格 式 圖 5-6 DNS資 源 記 錄 (RR)格 式域 名類 型 ： 1字 節(jié) 類 (常 為 1)： 1字 節(jié)生 存 時 間 （ TTL）資 源 數(shù) 據(jù) 長 度 資 源 數(shù) 據(jù) 5.2 DNS的 安 全 性 DNS資 源 數(shù) 據(jù) (RDATA)幾 種 常 用 的 資 源 記 錄 中 的 資 源 數(shù) 據(jù) 格 式 ： A, MX, PTR, SOA,

21、 NS。 這幾 種 資 源 數(shù) 據(jù) 是 DNS查 詢 的 基 本 類 型 。(1)A資 源 記 錄 記 錄 的 是 IP地 址 ， 因 此 它 的 資 源 數(shù) 據(jù) 項 只 有 IP地 址 一 項內(nèi) 容 。(2)MX是 郵 件 交 換 記 錄 ， 它 的 資 源 數(shù) 據(jù) 項 包 含 兩 項 內(nèi) 容 ： preference, exchange。 Preference是 一 個 16bit的 整 數(shù) 的 優(yōu) 先 級 ， 表 示 了 在同 一 個 管 理 者 下 ， 同 類 型 的 MX記 錄 中 該 記 錄 的 優(yōu) 先 級 。Exchange記 錄 的 是 在 該 區(qū) 域 下 將 要 執(zhí) 行 郵

22、件 交 換 的 主 機 的 域 名 。(3)PTR是 反 向 查 詢 指 針 記 錄 ， 資 源 數(shù) 據(jù) 只 包 含 ptrdname項 ， 它 表 示對 應 某 個 IP地 址 的 本 區(qū) 域 的 域 名 。(4)NS是 域 名 服 務(wù) 器 記 錄 ， 資 源 數(shù) 據(jù) 中 只 包 含 nsdname項 ， 它 為 給 定 的 某 個 域 指 定 域 名 服 務(wù) 器 。(5)SOA比 較 復 雜 ， 它 表 示 某 個 區(qū) 域 名 字 服 務(wù) 器 記 錄 描 述 的 開 始 。 它的 資 源 數(shù) 據(jù) 項 的 格 式 見 圖 5-7。 5.2 DNS的 安 全 性+-+-+-+-+-+-+-+-

23、+-+-+-+-+-+-+-+-+/ MNAME /+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+/ RNAME /+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| SERIAL |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| REFRESH |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| RETRY |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| EXPIRE | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+| MINIMUM |+-+-+-+-+-+-+-+

24、-+-+-+-+-+-+-+-+-+圖 5-7 SOA資 源 記 錄 的 資 源 數(shù) 據(jù) 項 格 式 5.2 DNS的 安 全 性 DNS區(qū) 域 文 件 (zone file) 區(qū) 域 文 件 中 每 一 行 的 格 式 為 ： name class record_type data name指 正 在 處 理 的 主 機 名 ， 比 如 說 查 詢 報 文 中 的 要 求 地 址 翻譯 的 主 機 名 ， 任 何 沒 有 以 點 號 結(jié) 尾 的 主 機 名 在 后 面 添 加 域 名 ,class一 般 都 為 IN, Internet地 址 。 區(qū) 域 文 件 包 含 了 這 么 四 個

25、方 面 的 內(nèi) 容 ： 區(qū) 域 中 所 有 節(jié) 點 的 認 證 數(shù) 據(jù) （ 也 就 是 地 址 轉(zhuǎn) 換 等 信 息 ） 區(qū) 域 內(nèi) 頂 節(jié) 點 的 數(shù) 據(jù) ： 描 述 代 表 子 區(qū) 域 的 數(shù) 據(jù) 訪 問 子 區(qū) 域 服 務(wù) 器 的 數(shù) 據(jù) 。 5.2 DNS的 安 全 性Line Zone Data File1:2:3:4:5:6:7:8:9: 10:11:12: .hostsecurensservmail ININININININ SOANSMXAAA .131.87.24.3131.87.24.1131.87.24.4 .:serial number:refresh time:retr

26、y time:expire time:time to live圖 5-8 一 個 簡 單 的 區(qū) 域 文 件 內(nèi) 容 5.2 DNS的 安 全 性 DNS查 詢 過 程 圖 5-9 一 個 解 析 器 查 詢 的 過 程 實 例 5.2 DNS的 安 全 性v5.2.5 DNS欺 騙 (DNS spoofing)1 .誤 導 目 的 地 址 某 個 用 戶 需 要 telnet到 某 一 個 服 務(wù) 器 A上 ， telnet客 戶 程 序 自 動 地 通 過 解析 器 (resolver)向 本 地 DNS名 字 服 務(wù) 器 請 求 地 址 翻 譯 ， 攻 擊 者 提 供 給 用 戶 一 條

27、虛 假 DNS響 應 ， 讓 解 析 器 認 為 是 來 自 本 地 DNS名 字 服 務(wù) 器 的 正 確 響 應 ， 于 是用 戶 得 到 的 地 址 翻 譯 結(jié) 果 (IP地 址 )是 一 個 偽 造 的 地 址 ， 接 著 ， 用 戶 在 telnet客戶 端 輸 入 帳 號 密 碼 ， 當 然 ， 他 認 為 他 現(xiàn) 在 已 經(jīng) 連 接 在 服 務(wù) 器 A上 。 不 幸 的 事 情發(fā) 生 了 ， 他 并 不 是 連 接 在 服 務(wù) 器 A上 ， 而 是 連 接 在 一 個 攻 擊 者 偽 造 的 IP地 址 上 ，當 然 ， 這 時 telnet連 接 會 中 斷 ， 用 戶 可 能

28、重 新 進 行 telnet連 接 ， 這 次 他 正 確 地連 上 了 A服 務(wù) 器 ， 他 可 能 會 忽 視 剛 才 發(fā) 生 的 情 況 ， 因 為 telnet斷 線 是 一 件 再 正常 不 過 的 事 情 了 。 于 是 ， 攻 擊 者 輕 易 地 得 到 了 該 用 戶 的 帳 號 密 碼 。2 .DNS緩 存 中 毒 (DNS Cache Poisoning) DNS名 字 服 務(wù) 器 為 了 提 高 查 詢 效 率 ， 普 遍 使 用 了 高 速 緩 存 (cache)技 術(shù) ，這 項 技 術(shù) 能 夠 帶 來 查 詢 的 高 效 率 ， 但 是 也 給 攻 擊 者 提 供 了

29、 一 個 良 好 的 場 所 。 5.2 DNS的 安 全 性v5.2.6 DNS安 全 特 點 DNS的 安 全 和 大 家 一 般 認 為 的 網(wǎng) 絡(luò) 安 全 存 在 不 同 之 處 。 一 般 意 義 上的 網(wǎng) 絡(luò) 安 全 ， 特 別 關(guān) 注 于 傳 輸 安 全 ， 例 如 IPSec技 術(shù) ， 以 保 證 信 息 在Internet上 傳 送 時 不 為 攻 擊 者 所 截 獲 ， 要 不 就 是 關(guān) 注 于 操 作 系 統(tǒng) 或 者協(xié) 議 的 漏 洞 ， 防 止 黑 客 利 用 這 些 漏 洞 攻 擊 。 但 是 DNS它 的 關(guān) 注 點 不 在傳 輸 上 面 ， 因 為 DNS的 內(nèi)

30、 容 并 不 需 要 保 密 ， 而 協(xié) 議 的 漏 洞 ， 按 照 ISC (Industrial Security Committee)創(chuàng) 始 人 Paul Vixie的 說 法 ： 歷 史 上 幾乎 所 有 計 算 機 或 者 計 算 機 安 全 的 漏 洞 都 不 在 于 協(xié) 議 或 者 基 本 加 密 算 法的 漏 洞 ， 而 是 在 于 實 現(xiàn) 過 程 的 錯 誤 。 DNS安 全 關(guān) 注 的 應 該 是 ： 如 何 保證 收 到 的 DNS報 文 是 可 信 任 、 如 何 判 斷 該 報 文 是 否 完 整 、 如 何 保 證 附加 字 段 的 信 息 是 值 得 信 任 的

31、。 5.2 DNS的 安 全 性v5.2.7 DNS安 全 問 題 的 解 決 方 案 從 前 述 對 DNS幾 種 攻 擊 方 法 的 分 析 中 知 道 ， DNS系 統(tǒng) 之 所 以 容 易受 到 欺 騙 的 一 個 最 根 本 的 原 因 就 是 DNS服 務(wù) 器 或 者 解 析 器 無 法 分 辨 出DNS報 文 來 源 的 真 偽 以 及 無 法 分 辨 出 DNS報 文 是 否 被 修 改 過 。 解 決 問題 應 該 從 源 頭 解 決 ， 因 此 ， DNSSEC的 根 本 目 標 就 是 保 護 DNS查 詢 報文 的 數(shù) 據(jù) 完 整 性 和 數(shù) 據(jù) 源 的 正 確 性 。

32、它 主 要 采 用 的 機 制 是 非 對 稱 加 密機 制 和 數(shù) 字 簽 名 機 制 。 加 密 和 簽 名 是 網(wǎng) 絡(luò) 安 全 傳 輸 的 一 個 基 本 特 點 和 要 求 。 采 用 何 種 加密 算 法 和 策 略 、 以 及 采 用 何 種 數(shù) 字 簽 名 機 制 能 夠 更 有 效 ， 更 安 全 是 很重 要 的 。 DNSSEC采 用 非 對 稱 加 密 算 法 中 的 公 鑰 加 密 機 制 以 及 基 于Hash函 數(shù) 的 數(shù) 字 簽 名 技 術(shù) ， 在 某 些 特 殊 場 景 下 ， DNSSEC也 采 用 共享 密 鑰 和 MAC機 制 來 保 證 消 息 完 整

33、性 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議v5.3.2 IPSec體 系 結(jié) 構(gòu) 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議IPsec的 處 理 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議v5.3.3 安 全 聯(lián) 結(jié) (Security Association SA) 定 義 安 全 聯(lián) 結(jié) (Security Association， SA)是 兩 個 應 用 IPsec實 體 (主機 、 路 由 器 )間 的 一 個 單 向 邏 輯 連 接 ， 是 與 給 定 的 一 個 網(wǎng) 絡(luò) 連 接 或一 組 連 接 相 關(guān) 的 安 全 信 息 參 數(shù) 的 集 合 ， SA為 在 它 之 上 所 攜 帶 的 業(yè)務(wù) 流 提

34、供 安 全 保 護 ， 決 定 保 護 什 么 、 如 何 保 護 以 及 誰 來 保 護 通 信 數(shù)據(jù) 。 SA用 一 個 三 元 組 (安 全 參 數(shù) 索 引 SPI、 目 的 IP地 址 、 安 全 協(xié) 議 )唯 一 標 識 。 模 式 1.傳 輸 模 式 2.隧 道 模 式 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議 IP頭 TCP頭 數(shù) 據(jù)IP頭 IPsec頭 TCP頭 數(shù) 據(jù)IP頭 IPsec頭 IP頭 TCP頭 數(shù) 據(jù) (1)傳 輸 模 式 下 ， 安 全 協(xié) 議 頭 (AH/ESP)緊 跟 在 IP頭 及 其 選 項 之 后 ，并 位 于 其 它 上 層 協(xié) 議 頭 之 前 (如 T

35、CP/UDP)。 (2)在 隧 道 模 式 下 ， 安 全 聯(lián) 結(jié) 等 同 于 用 安 全 聯(lián) 結(jié) 保 護 一 條 IPIP隧 道 。在 隧 道 模 式 下 的 IP報 文 有 一 個 外 層 IP頭 ， 它 定 義 了 IPsec協(xié) 議 處 理 的 終點 ， 同 時 還 有 一 個 內(nèi) 層 IP頭 ， 它 定 義 了 這 個 IP報 文 的 最 終 信 宿 的 地 址 。安 全 協(xié) 議 頭 界 于 外 層 IP頭 與 內(nèi) 層 IP頭 之 間 。 如 果 采 用 的 是 AH協(xié) 議 ， 那么 能 保 護 外 層 IP頭 的 部 分 信 息 和 所 有 內(nèi) 層 運 載 的 數(shù) 據(jù) ； 如 果 是

36、 ESP協(xié)議 ， 那 么 只 保 護 所 有 內(nèi) 層 運 載 的 數(shù) 據(jù) ， 而 不 保 護 外 層 IP頭 信 息 。原 始 的 IP包傳 輸 模 式 受 保 護 的 包隧 道 模 式 受 保 護 的 包 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議安 全 聯(lián) 結(jié) 數(shù) 據(jù) 庫 1.介 紹 IPSec協(xié) 議 規(guī) 范 給 出 了 一 個 外 在 特 性 的 模 板 ， 該 模 板 包 含 兩 個 名 義上 的 數(shù) 據(jù) 庫 ： 安 全 策 略 數(shù) 據(jù) 庫 (Security Policy Database)和 安 全 聯(lián)結(jié) 數(shù) 據(jù) 庫 (Security Association Database)。2.安 全

37、 策 略 數(shù) 據(jù) 庫 制 定 安 全 策 略 ， 首 先 要 檢 查 如 下 問 題 ： (1) IPSec協(xié) 議 要 保 護 哪 些 資 源 ？ (2) 這 些 資 源 防 備 哪 些 攻 擊 者 ？ (3) 有 什 么 樣 的 攻 擊 手 段 ？ (4) 采 取 什 么 具 體 協(xié) 議 和 算 法 最 經(jīng) 濟 有 效 ？ 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議 在 確 定 了 這 些 問 題 的 基 礎(chǔ) 上 ， 再 來 制 定 具 體 策 略 ， 即 保 護 網(wǎng) 絡(luò) 資 源 避免 受 損 失 和 破 壞 的 方 法 。 通 常 有 兩 種 設(shè) 計 策 略 ： 允 許 除 明 確 拒 絕 之 外

38、的 所 有 網(wǎng) 絡(luò) 通 信 。 拒 絕 除 明 確 允 許 之 外 的 所 有 網(wǎng) 絡(luò) 通 信 。 對 于 每 個 IP數(shù) 據(jù) 報 ， 有 三 種 可 能 的 安 全 策 略 ： 丟 棄 、 繞 過 IPSec處 理 和 經(jīng)過 IPSec處 理 。 安 全 策 略 對 應 其 一 。 第 一 種 策 略 不 允 許 相 應 的 IP數(shù) 據(jù) 報 通 過 安全 網(wǎng) 關(guān) ， 或 者 不 允 許 它 被 遞 交 給 上 層 應 用 ； 第 二 種 策 略 允 許 發(fā) 送 沒 有 被 IPSec協(xié) 議 保 護 的 IP數(shù) 據(jù) 報 ； 第 三 種 策 略 要 求 相 應 的 IP數(shù) 據(jù) 報 必 須 被 I

39、PSec協(xié) 議 保 護 ，并 且 指 明 了 所 用 的 安 全 協(xié) 議 和 算 法 等 要 素 。IP數(shù) 據(jù) 報 特 征 處 理 策 略主 機 A到 主 機 B的 TCP報 文 用 IPSec協(xié) 議 保 護 該 類 報 文網(wǎng) 絡(luò) C到 網(wǎng) 絡(luò) D的 所 有 報 文 直 接 發(fā) 送從 網(wǎng) 絡(luò) X來 的 所 有 報 文 丟 棄 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議3.選 擇 符 可 以 采 用 的 選 擇 符 有 ： 目 的 IP地 址 ： 可 以 是 一 個 IP地 址 ， 可 以 是 一 個 地址 范 圍 ,也 可 以 是 個 網(wǎng) 段 。 源 IP地 址 傳 輸 層 協(xié) 議 (如 TCP/UDP

40、) 傳 輸 層 的 源 和 目 的 端 口4.安 全 聯(lián) 結(jié) 庫 (1)對 于 輸 出 報 文 ， 它 所 要 使 用 的 安 全 聯(lián) 結(jié) 由 安 全 策 略 指定 (2)對 于 輸 入 的 報 文 ， 就 由 三 元 組 ： 來 確 定 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議一 個 安 全 聯(lián) 結(jié) 庫 應 含 如 下 內(nèi) 容 ： (1)所 使 用 的 安 全 協(xié) 議 ： AH或 ESP。 (2)協(xié) 議 模 式 ： 隧 道 或 傳 輸 模 式 。 (3)序 號 計 數(shù) 值 用 于 產(chǎn) 生 AH或 ESP頭 的 序 號 。 (4)序 號 溢 出 標 志 ： 指 示 序 號 溢 出 的 情 況 。

41、(5)防 重 放 窗 口 ： 由 一 個 32位 計 數(shù) 器 與 一 個 位 圖 組 成 ， 用 來 檢 查 重放 報 文 。 (6)AH協(xié) 議 認 證 算 法 和 密 鑰 。 (7)ESP協(xié) 議 加 密 算 法 及 其 密 鑰 、 初 始 向 量 和 模 式 。 (8)ESP協(xié) 議 認 證 算 法 和 密 鑰 。 (9)生 存 期 。 生 存 期 有 兩 種 形 式 ： 以 時 間 為 單 位 和 以 字 節(jié) 為 單 位 。 前 者 規(guī) 定 了 這 個 安 全 聯(lián) 結(jié) 的 有 效 使 用 時 間 ； 后 者 規(guī) 定 這 個 安 全 聯(lián)結(jié) 最 多 能 處 理 的 字 節(jié) 數(shù) (加 密 或 認

42、證 算 法 計 算 的 字 節(jié) 總 數(shù) )。 當 生 存期 滿 后 ， 通 信 的 雙 方 可 以 協(xié) 議 商 生 成 一 個 新 的 安 全 聯(lián) 結(jié) 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議 安 全 聯(lián) 結(jié) 和 密 鑰 管 理 1 .人 工 方 式 2. 自 動 方 式 5 SA與 多 播 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議v5.3.4 認 證 頭 協(xié) 議 規(guī) 范 認 證 頭 協(xié) 議 介 紹 認 證 頭 (Authenication Header)協(xié) 議 保 護 IP數(shù) 據(jù) 庫 ，提 供 無 連 接 的 完 整 性 和 數(shù) 據(jù) 源 頭 的 認 證 (統(tǒng) 稱 為 認 證 )，以 及 防 止 “ 重

43、放 攻 擊 ” 服 務(wù) 。 SA用 一 個 三 元 組 (安 全 參數(shù) 索 引 SPI、 目 的 IP地 址 、 安 全 協(xié) 議 )唯 一 標 識 。 報 文 格 式 上 層 協(xié) 議 負 荷 長 度 保 留 字 段安 全 參 數(shù) 索 引 值 序 號認 證 數(shù) 據(jù) 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議1.上 層 協(xié) 議 ： 上 層 協(xié) 議 字 段 為 8比 特 ， 定 義 了 緊 接 AH頭 的 上層 協(xié) 議 類 型 。2.負 荷 長 度 ： 這 是 一 個 8位 的 字 段 ， 其 值 等 于 AH頭 長 度 (以 32位 字 計 算 )減 去 2。 保 留 字 段 ： 用 于 今 后 的 擴 充

44、 ， 應 填 0。3.安 全 參 數(shù) 索 引 值 ： SPI是 一 個 32位 的 值 ， 用 以 區(qū) 分 那 些 目的 IP地 址 和 安 全 協(xié) 議 類 型 相 同 ， 但 算 法 不 同 的 數(shù) 據(jù) 報 。4.序 號 ： 序 號 為 32位 的 整 數(shù) ， 它 代 表 一 個 單 調(diào) 遞 增 計 數(shù) 器 的值 。5.認 證 數(shù) 據(jù) ： 這 個 域 的 長 度 可 變 ， 它 存 放 IP數(shù) 據(jù) 報 的 完 整 性校 驗 值 (ICV)。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議原 IP頭 (選 項 ) TCP 用 戶 數(shù) 據(jù)原 IP頭 (選 項 ) AH頭 TCP 用 戶 數(shù) 據(jù)原 始 的 IP

45、報 文認 證 范 圍 (除 可 變 字 段 外 ) 新 IP頭 (選 項 ) AH頭 原 IP頭 (選 項 ) TCP 用 戶 數(shù) 據(jù) 協(xié) 議 首 部 處 理 1.位 置 (1) 傳 輸 模 式 經(jīng) AH協(xié) 議 傳 輸 模 式 認 證認 證 范 圍 (除 可 變 字 段 外 )經(jīng) AH協(xié) 議 隧 道 認 證 (2) 隧 道 模 式 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議2.算 法 一 致 性 要 求 3. 認 證 值 的 計 算 （ 1） 計 算 覆 蓋 的 范 圍 AH頭 的 ICV計 算 覆 蓋 如 下 區(qū) 域 ： 在 傳 輸 過 程 中 ， IP頭 中 那 些 不 變 字 段 ， 或 是 盡管

46、 變 ， 但 其 值 可 以 被 預 測 的 字 段 。 AH頭 和 可 能 的 填 充 字 節(jié) ， 認 證 數(shù) 據(jù) 在 ICV計 算時 全 部 填 0。 上 層 協(xié) 議 數(shù) 據(jù) ， 這 些 數(shù) 據(jù) 在 傳 輸 過 程 中 不 會 發(fā)生 變 化 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議（ 2） 可 變 域 的 處 理在 傳 輸 過 程 中 ， IP頭 和 它 的 選 項 可 能 發(fā) 生 改 變 ： IP頭 IPv4頭 中 的 字 段 有 不 變 的 ， 有 可 變 的 ， 有 可 變 但 是 可 預 測 的 ： 不 變 字 段 ： 版 本 號 、 IP頭 長 度 、 數(shù) 據(jù) 報 總 長 、 標 識

47、 、 上 層 協(xié) 議 、 源 地址 、 目 的 地 址 (沒 有 源 選 徑 選 項 時 )。 可 變 但 可 預 測 的 字 段 ： 目 的 地 址 (有 源 選 徑 選 項 時 )。 可 變 且 不 可 預 測 的 字 段 ： 服 務(wù) 類 型 (TOS)、 標 志 、 生 存 期 、 頭 校 驗 和 。TOS： 盡 管 在 IP協(xié) 議 中 ， TOS是 不 可 變 的 ， 但 有 些 路 由 器 要 修 改 這 個 字段 的 值 。標 志 ： 因 為 IP數(shù) 據(jù) 報 在 傳 輸 過 程 中 可 能 被 分 段 ， 所 以 標 志 字 段 的 DF位 有 可 能 發(fā) 生 變 化 。生 存 期

48、 ： 這 個 字 段 的 值 隨 經(jīng) 過 的 路 由 器 而 變 化 ， 因 此 也 不 可 預 測 。頭 校 驗 和 ： 如 果 上 述 幾 個 字 段 發(fā) 生 變 化 ， 它 的 值 自 然 隨 之 改 變 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議 IP選 項 在 IPv4中 ， 每 一 選 項 都 被 視 為 一 個 整 體 ， 所 以 盡 管 選項 的 類 型 和 長 度 沒 有 發(fā) 生 改 變 ， 只 要 其 內(nèi) 容 改 變 了 ， 這一 選 項 都 被 認 為 是 可 變 的 。 對 于 這 種 情 況 ， 在 計 算 ICV時 ，把 這 個 選 項 整 體 填 充 為 0。4. 填

49、充 處 理（ 1） 認 證 數(shù) 據(jù) 填 充（ 2） 包 長 填 充 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議v5.3.5 安 全 封 裝 協(xié) 議 規(guī) 范 安 全 封 裝 協(xié) 議 介 紹 安 全 封 裝 協(xié) 議 (Encapsulating Security Payload)可 以 為 IP數(shù)據(jù) 報 提 供 幾 種 安 全 服 務(wù) 。 它 可 以 單 獨 使 用 ， 也 可 以 與 AH協(xié) 議 一 起使 用 ， 或 者 以 隧 道 方 式 嵌 套 使 用 。 報 文 格 式 安 全 參 數(shù) 索 引 SPI序 號 初 始 化 向 量載 荷 數(shù) 據(jù)填 充 數(shù) 據(jù) 填 充 項 長 度 上 層 協(xié) 議認 證 數(shù)

50、 據(jù) (變 長 )(HMAC) 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議1.安 全 參 數(shù) 索 引 ： 與 AH協(xié) 議 一 樣 ， 收 方 可 由 此 確 定 報 文 所 用 的 安 全 聯(lián) 結(jié) 。2.序 號 ： 與 AH協(xié) 議 一 樣 ， 這 一 序 號 也 是 一 個 遞 增 計 數(shù) 器 的 值 ， 用 來 防 止重 放 攻 擊 。3.載 荷 數(shù) 據(jù) ： 載 荷 數(shù) 據(jù) 是 非 定 長 的 域 ， 用 來 存 放 經(jīng) ESP協(xié) 議 處 理 過 的 數(shù) 據(jù) ，這 些 數(shù) 據(jù) 所 屬 的 類 型 由 “ 下 一 協(xié) 議 頭 ” 字 段 定 義 。4.填 充 數(shù) 據(jù) ： 由 于 以 下 幾 個 原 因

51、， ESP需 要 填 充 字 段 ：(1) 加 密 算 法 需 要 明 文 長 度 為 分 組 塊 長 度 的 整 數(shù) 倍 (2) 填 充 字 段 還 能 保 證 上 層 協(xié) 議 字 段 的 右 邊 界 以 4字 節(jié) 對 齊 。(3) 另 外 ， 通 過 使 用 填 充 字 段 ， ESP協(xié) 議 能 有 效 地 隱 藏 實 際 載 荷 的 長 度 ，從 而 提 供 一 定 的 流 量 保 密 性 。5.上 層 協(xié) 議 ： 上 層 協(xié) 議 字 段 指 出 了 載 荷 數(shù) 據(jù) 所 包 含 的 內(nèi) 容 。 6.認 證 數(shù) 據(jù) ： 認 證 數(shù) 據(jù) 是 ESP認 證 算 法 對 從 安 全 參 數(shù) 索

52、引 字 段 開 始 ， 到 上層 協(xié) 議 字 段 為 止 的 所 有 數(shù) 據(jù) 進 行 認 證 的 結(jié) 果 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議 報 文 處 理 1.協(xié) 議 頭 位 置 (1)傳 輸 模 式 (2)隧 道 模 式 原 IP頭 (選 項 ) TCP 用 戶 數(shù) 據(jù) 原 IP報 文原 IP頭 (選 項 ) ESP頭 TCP 用 戶 數(shù) 據(jù) ESP尾 ESP認 證ESP協(xié) 議 加 密 范 圍ESP協(xié) 議 認 證 范 圍 (a) ESP傳 輸 模 式新 IP頭 (選 項 ) ESP頭 原 IP頭 (選 項 ) TCP 用 戶 數(shù) 據(jù) ESP尾 ESP認 證ESP協(xié) 議 加 密 范 圍ES

53、P協(xié) 議 認 證 范 圍(b) ESP隧 道 模 式圖 5-16 安 全 聯(lián) 結(jié) 兩 種 模 式 下 的 ESP協(xié) 議 頭 位 置 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議1.算 法 一 致 性 要 求 ESP協(xié) 議 所 涉 及 的 算 法 分 為 加 密 算 法 和 認 證 算 法 兩 類 ，由 相 應 的 安 全 聯(lián) 結(jié) 規(guī) 定 兩 種 算 法 實 施 細 節(jié) ， 但 至 少 要 選取 一 種 算 法 。 （ 1） 加 密 算 法 （ 2） 認 證 算 法 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議v5.3.6 SA的 使 用 SA的 組 合 方 式 1. “傳 輸 方 式 組 合 ” 圖 5-17 傳 輸

54、 方 式 組 合 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議2. “嵌 套 隧 道 ” (1) 所 有 的 安 全 聯(lián) 結(jié) 隧 道 的 兩 個 終 點 都 分 別 一 樣 (如 圖 5-18示 )。內(nèi) 外 隧 道 協(xié) 議 可 以 是 AH或 ESP， 但 一 般 來 說 內(nèi) 外 層 的 安 全 協(xié) 議 不會 相 同 ， 如 同 是 AH或 ESP協(xié) 議 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議 (2) 安 全 聯(lián) 結(jié) 有 一 個 共 同 的 終 點 。 內(nèi) 外 層 隧 道 協(xié) 議 可 以 是 AH或 ESP協(xié) 議 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議 (3) 安 全 聯(lián) 結(jié) 沒 有 一 個 共 同 的 終

55、點 。 內(nèi) 外 層 隧 道 協(xié) 議 可 以 是 AH或ESP協(xié) 議 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議 對 于 以 傳 輸 方 式 組 合 的 SA， 只 有 一 種 實 用 順 序 ： 由 于 傳 輸 方 式的 AH保 護 了 上 層 協(xié) 議 數(shù) 據(jù) 和 部 分 IP頭 數(shù) 據(jù) ， 當 AH與 ESP一 起 使 用時 ， AH應 該 緊 接 在 IP頭 后 ， 并 位 于 ESP之 前 。 這 時 ， AH保 護 了ESP所 加 密 的 數(shù) 據(jù) ， IP包 結(jié) 構(gòu) 如 圖 5-21所 示 。 與 此 相 對 的 是 ， 在 嵌 套 隧 道 組 合 方 式 下 ， 可 以 有 多 種 多 樣

56、 的 組 合 順序 。 IP頭 AH頭 ESP頭 TCP頭 用 戶 數(shù) 據(jù) 圖 5-21 加 密 后 IP包 結(jié) 構(gòu) 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議自 到 協(xié) 議 端 口 策 略1.1.1.1 2.2.2.2 任 意 值 任 意 值 隨 HMAC-MD5使 用 的 傳 送 AH 使 用 SA實 例A的 SPD 自 目 的 地 協(xié) 議 SPI SA記 錄1.1.1.1 2.2.2.2 AH 10 MD5密 鑰A的 外 出 SADB 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議RA的 SPD自 到 協(xié) 議 端 口 策 略 通 道 目 的 地1.1.1/24 2.2.2/24 任 意 值 任 意 值 隨 3D

57、ES使 用 的 通 道 ESP 6.6.6.6RA的 外 出 SADB源 目 的 地 協(xié) 議 SPI SA記 錄5.5.5.5 6.6.6.6 ESP通 道 11 168位 的 3DES密 鑰RB的 SPD自 到 協(xié) 議 端 口 策 略 通 道 入 口 1.1.1/24 2.2.2/24 任 意 值 任 意 值 3DES ESP 5.5.5.5RB的 進 入 SADB源 目 的 地 協(xié) 議 SPI SA記 錄5.5.5.5 6.6.6.6 ESP 11 168位 3DES密 鑰 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議B的 SPD自 到 協(xié) 議 端 口 策 略2.2.2.2 1.1.1.1 AH 任

58、意 值 隨 HMAC-MD5使 用 的 傳 送 AHB的 進 入 SADB源 目 的 地 協(xié) 議 SPI SA記 錄1.1.1.1 2.2.2.2 AH 10 HMAC-MD5密 鑰在 RA與 RB之 間 傳 送 的 IP包 結(jié) 構(gòu) 如 圖 5-23所 示 ：新 IP頭 ESP頭 原 IP頭 AH頭 TCP頭 用 戶 數(shù) 據(jù) ESP尾 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議v5.3.7 IPsec協(xié) 議 處 理 過 程 外 出 處 理 1.丟 棄 丟 棄 數(shù) 據(jù) 包 ， 并 記 錄 出 錯 信 息 。2.繞 過 IPsec給 數(shù) 據(jù) 包 添 加 IP頭 ， 然 后 發(fā) 送 。3.應 用 IPsec查

59、 詢 SAD， 確 定 是 否 存 在 有 效 的 SA。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議(1)存 在 有 效 的 SA， 則 取 出 相 應 的 參 數(shù) ， 將 數(shù) 據(jù) 包 封 裝 （ 包 括 加 密 、 驗 證 ，添 加 IPsec頭 和 IP頭 等 ） ， 然 后 發(fā) 送 。AH輸 出 包 處 理 過 程 ： AH頭 定 位 ： 在 傳 輸 模 式 下 ， AH頭 插 在 IP頭 和 上 層 協(xié) 議 頭 之 間 ； 在 隧 道 模式 下 ， AH頭 在 整 個 原 IP數(shù) 據(jù) 報 之 前 。發(fā) 送 方 對 IP包 計 算 認 證 數(shù) 據(jù) ICV， 并 將 結(jié) 果 放 入 輸 出 包 的

60、 認 證 數(shù) 據(jù) 字 段 隨 包發(fā) 送 。ESP輸 出 包 處 理 過 程 ： ESP頭 定 位 ： 在 傳 輸 模 式 下 ， ESP插 在 IP頭 和 上 一 層 協(xié) 議 頭 之 間 ； 在 隧 道模 式 下 ， ESP頭 在 整 個 原 IP數(shù) 據(jù) 報 之 前 。 包 加 密 ： a)封 裝 ： 把 數(shù) 據(jù) 封 裝 到 ESP的 有 效 負 載 字 段 傳 輸 模 式 只 封 裝 上 層 協(xié) 議 數(shù) 據(jù) ； 隧 道 模 式 封 裝 整 個 原 IP數(shù) 據(jù) 報 。 b)加 密 ： 使 用 由 SA指 定 的 密 鑰 和 加 密 算 法 對 上 述 結(jié) 果 加 密 。如 果 在 ESP中 選

61、 定 了 認 證 選 項 ， 發(fā) 送 方 對 IP包 計 算 認 證 數(shù) 據(jù) ICV， 并 將 結(jié) 果放 入 輸 出 包 的 認 證 數(shù) 據(jù) 字 段 隨 包 發(fā) 送 。必 要 時 進 行 分 段 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議 (2) 尚 未 建 立 SA， 策 略 管 理 模 塊 啟 動 或 觸 發(fā) IKE協(xié) 商 ， 協(xié) 商 成 功 后按 1中 的 步 驟 處 理 ， 不 成 功 則 應 將 數(shù) 據(jù) 包 丟 棄 ， 并 記 錄 出 錯 信 息 。 (3)存 在 SA但 無 效 ， 策 略 管 理 模 塊 將 此 信 息 向 IKE通 告 。 請 求 協(xié) 商新 的 SA， 協(xié) 商 成 功

62、 后 按 1中 的 步 驟 處 理 ， 不 成 功 則 應 將 數(shù) 據(jù) 包 丟 棄 ，并 記 錄 出 錯 信 息 。 進 入 處 理 對 于 進 入 數(shù) 據(jù) 包 ， IPsec協(xié) 議 先 根 據(jù) 包 中 目 的 IP地 址 、 安 全 協(xié) 議 和SPI查 詢 SAD， 如 得 到 有 效 的 SA， 則 對 數(shù) 據(jù) 包 進 行 解 封 (或 還 原 )，再 查 詢 SPD， 驗 證 為 該 數(shù) 據(jù) 包 提 供 的 安 全 保 護 是 否 與 策 略 配 置 的相 符 。 如 相 符 ， 則 按 SA中 指 定 的 算 法 進 行 解 密 (用 ESP協(xié) 議 時 )并 重新 構(gòu) 造 原 IP數(shù)

63、據(jù) 報 格 式 ， 然 后 將 還 原 后 的 數(shù) 據(jù) 包 交 給 TCP層 或 轉(zhuǎn) 發(fā) 。如 不 相 符 ， 或 要 求 應 用 IPsec但 沒 有 用 于 此 會 話 的 SA存 在 ， 或 SA 無 效 ， 則 將 數(shù) 據(jù) 包 丟 棄 ， 并 記 入 日 志 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議v5.3.8 AH協(xié) 議 與 ESP協(xié) 議 比 較 認 證 服 務(wù) ： AH協(xié) 議 和 ESP協(xié) 議 都 提 供 認 證 服 務(wù) 功 能 。 AH協(xié) 議 是 專 門 用 以提 供 認 證 服 務(wù) ； ESP協(xié) 議 的 認 證 服 務(wù) 是 它 的 選 項 ， 主 要 為 了 防 止 對 協(xié) 議 的

64、“ 剪 貼 ” 攻 擊 。 ESP提 供 的 認 證 服 務(wù) 范 圍 要 比 AH的 窄 ， 即 ESP頭 以 前 的IP報 文 部 分 不 會 被 保 護 ； 而 AH協(xié) 議 認 證 了 幾 乎 所 有 的 IP報 文 字 段 。 保 密 服 務(wù) ： AH協(xié) 議 不 提 供 保 密 服 務(wù) ， 當 不 需 要 保 密 或 者 法 律 不 允 許 保 密的 情 況 下 ， AH協(xié) 議 是 一 種 恰 當 的 安 全 協(xié) 議 ； ESP主 要 用 于 數(shù) 據(jù) 保 密 。 當使 用 隧 道 方 式 時 ， 位 于 兩 個 安 全 網(wǎng) 關(guān) 間 的 使 用 ESP保 護 的 安 全 聯(lián) 結(jié) 還 可 以

65、提 供 一 定 的 流 量 保 密 性 。 使 用 隧 道 方 式 時 ， 由 于 內(nèi) 層 的 IP包 被 加 密 ， 所 以隱 藏 了 報 文 的 實 際 源 頭 和 終 點 。 更 進 一 步 的 是 ， ESP使 用 的 填 充 字 節(jié) 隱 藏了 報 文 的 實 際 尺 寸 ， 從 而 更 進 一 步 地 隱 藏 了 這 個 報 文 的 外 在 特 性 。 當 網(wǎng) 絡(luò)中 的 移 動 用 戶 使 用 動 態(tài) 地 址 ， 使 用 隧 道 方 式 的 安 全 聯(lián) 結(jié) 穿 過 安 全 網(wǎng) 關(guān) 時 ， 也 有 類 似 的 通 信 流 的 保 密 性 。 當 然 ， 如 果 安 全 聯(lián) 結(jié) 的 粒

66、度 越 細 ， 那 么 這 種安 全 服 務(wù) 就 越 脆 弱 (對 于 流 量 分 析 的 情 況 )。 防 止 重 放 ： AH協(xié) 議 和 ESP協(xié) 議 都 有 防 止 重 放 的 功 能 。 只 要 收 方 決 定 使 用此 功 能 ， AH協(xié) 議 的 此 項 功 能 就 可 靠 工 作 ， 而 ESP協(xié) 議 必 須 要 有 認 證 機 制的 配 合 ， 此 項 功 能 才 起 作 用 。 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議v5.3.9 IPsec的 實 現(xiàn) 機 制 訪 問 控 制 數(shù) 據(jù) 源 驗 證 無 連 接 完 整 性 和 抗 重 播 機 密 性 和 有 限 的 業(yè) 務(wù) 流 機 密 性 5.3 IPSec安 全 協(xié) 議v5.3.10 IPSec的 應 用 IPSec與 其 它 安 全 機 制 的 聯(lián) 系 與 比 較 2. 數(shù) 據(jù) 源 驗 證1.網(wǎng) 絡(luò) 地 址 轉(zhuǎn) 換 器 (NAT) 網(wǎng) 絡(luò) 地 址 轉(zhuǎn) 換 器 NAT (Network Address Translation)是 用 于 解決 全 球 IP地 址 資 源 匱 乏 和 對 外 隱 藏 企 業(yè) 內(nèi) 部 IP地 址 的