通俗易懂 IPSec


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通俗講解什么是ipsecvpn  

IPSEC是一套比較完整成體系的VPN技術,它規定了一系列的協議標准。如果不深入探究IPSEC的過於詳細的內容,我們對於IPSEC大致按照以下幾個方面理解。

  1. 為什么要導入IPSEC協議  

   導入IPSEC協議,原因有2個,一個是原來的TCP/IP體系中間,沒有包括基於安全的設計,任何人,只要能夠搭入線路,即可分析所有的通訊數據。IPSEC引進了完整的安全機制,包括加密、認證和數據防篡改功能。  另外一個原因,是因為Internet迅速發展,接入越來越方便,很多客戶希望能夠利用這種上網的帶寬,實現異地網絡的的互連通。  IPSEC協議通過包封裝技術,能夠利用Internet可路由的地址,封裝內部網絡的IP地址,實現異地網絡的互通。  

  2. 包封裝協議

   設想現實一種通訊方式。假定發信和收信需要有身份證(成年人才有),兒童沒有身份證,不能發信收信。有2個兒童,小張和小李,他們的老爸是老張和老李。現在小張和小李要寫信互通,怎么辦?  一種合理的實現方式是:小張寫好一封信,封皮寫上 "小張-->小李", 然后給他爸爸,老張寫一個信封,寫上“老張-->老李”,把前面的那封信套在里面,發給老李,老李收到信以后,打開,發現這封信是給兒子的,就轉給小李了。小李回信也一樣,通過他父親的名義發回給小張。  

  這種通訊實現方式要依賴以下幾個因素:  

  * 老李和老張可以收信發信  

  * 小張發信,把信件交給老張。  

  * 老張收到兒子的來信以后,能夠正確的處理(寫好另外一個信封),並且重新包裝過的信封能夠正確送出去。  

  * 另外一端,老李收到信拆開以后,能夠正確地交割小李。 

    * 反過來的流程一樣。  

  把信封的收發人改成Internet上的IP地址,把信件的內容改成IP的數據,這個模型就是IPsec的包封裝模型。小張小李就是內部私網的IP主機,他們的老爸就是VPN網關,本來不能通訊的兩個異地的局域網,通過出口處的IP地址封裝,就可以實現局域網對局域網的通訊。  引進這種包封裝協議,實在是有點不得已。理想的組網方式,當然是全路由方式。任意節點之間可達(就像理想的現實通訊方式是任何人之間都可以直接寫信互通一樣)。  Internet協議最初設計的時候,IP地址是32位,當時是很足夠了,沒有人能夠預料到將來Internet能夠發展到現在的規模(相同的例子發生在電信短消息上面,由於160字節的限制,很大地制約了短消息的發展)。按照2的32次方計算,理論上最多能夠容納40億個左右IP地址。這些IP地址的利用是很不充分的,另外大約有70%左右的IP地址被美國分配掉了(誰讓人家發明並且管理Internet呢?)所以對於中國來說,可供分配的IP地址資源非常有限。  既然IP地址有限,又要實現異地lan-lan通訊,包封包,自然是最好的方式了。 

   3.安全協議(加密)

     依然參照上述的通訊模型。  假定老張給老李的信件要通過郵政系統傳遞,而中間途徑有很多好事之徒,很想偷看小張和小李(小張小李作生意,通的是買賣信息)通訊,或者破壞其好事。  解決這個問題,就要引進安全措施。安全可以讓小李和小張自己來完成,文字用暗號來表示,也可以讓他們的老爸代勞完成,寫好信,交給老爸,告訴他傳出去之前重新用暗號寫一下。  IPSEC協議的加密技術和這個方式是一樣的,既然能夠把數據封裝,自然也可以把數據變換,只要到達目的地的時候,能夠把數據恢復成原來的樣子就可以了。這個加密工作在Internet出口的VPN網關上完成。  

  4.安全協議(數據認證)

    還是以上述通訊模型為例,僅僅有加密是不夠的。  把數據加密,對應這個模型中間,是把信件的文字用暗號表示。  好事之徒無法破解信件,但是可以偽造一封信,或者胡亂把信件改一通。這樣,信件到達目的地以后,內容就面目全非了,而且收信一方不知道這封信是被修改過的。  為了防止這種結果,就要引入數據防篡改機制。萬一數據被非法修改,能夠很快識別出來。這在現實通訊中間可以采用類似這樣的算法,計算信件特征(比如統計這封信件的筆划、有多少字),然后把這些特征用暗號標識在信件后面。收信人會檢驗這個信件特征,由於信件改變,特征也會變。所以,如果修改人沒有暗號,改了以后,數據特征值就不匹配了。收信人可以看出來。  實際的IPSEC通訊的數據認證也是這樣的,使用md5算法計算包文特征,報文還原以后,就會檢查這個特征碼,看看是否匹配。證明數據傳輸過程是否被篡改。 

  5.安全協議(身份認證)

    還是假定小張小李通訊模型。  由於老張和老李不在一個地方,他們互相不能見面,為了保證他們兒子通訊的安全。老張和老李必須要相互確認對方是否可信。這就是身份認證問題。  假定老李老張以前見過面,他們事先就約定了通訊暗號,比如1234567890對應abcdefghij, 那么寫個255,對應就是一個bee。  常見的VPN身份認證可以包括預共享密鑰,通訊雙方實現約定加密解密的密碼,直接通訊就可以了。能夠通訊就是朋友,不能通訊就是壞人,區分很簡單。其他復雜的身份認證機制包括證書(電子證書比如x509之類的) 如果有身份認證機制.

 


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