更新日志

2020年10月4日 完成大部分内容
2020年11月1日 更新IPSec提供的性质

相关文章：

《IKEv1和IKEv2对比，场景和原理》

前言：手工方式IPSec VPN的加密和验证所使用的秘钥都是手工配置的，为了保证IPSec VPN的长期安全，需要经常修改这些秘钥。分支机构越来越多，秘钥的该配置和修改工作量越来越大--

为了降低IPSec VPN的维护工作量，出现了智能的秘钥管家——IKE协议。

IKE(因特网秘钥交换协议)综合了三大协议：

• ISAKMP：定义了IKE Peer之间的合作关系(即IKE SA，与IPSec SA类似)的建立过程
• Oakley和SKEME协议：核心是DH算法，主要用于Internet上安全地分发秘钥、验证身份，以保证数据传输的安全性。IPSec SA和IKE SA需要的加密密钥、验证秘钥都是通过DH算法生成，还可以动态刷新

IKE(Internet Key Exchange)的安全机制：

• 身份认证：确认双方信息(对等体的ID)，包括：预共享秘钥PSK认证，数字签名RSA认证
• 身份保护
• DH秘钥交换算法：产生秘钥材料，并通过ISAKMP消息在发送和接收设备之间进行秘钥材料交换。然后各自计算出完全相同的对称秘钥。[IKE精髓]
• 完善的向前安全性PFS：短暂的一次性秘钥系统，在IPSec里，PFS是通过在IPSec SA协商阶段重新进行一个DH交换实现的

性质

机密性：对数据进行加密，确保数据在传输过程中不被非法查看

加密有对于流的加密：RC4、数据块加密：DES、3DES、AES 128/192/256

完整性：对接收到数据包进行完整性验证，以确保数据在传输过程中没被篡改。

MD5/SHA-1/SHA-2等
MD5算法的计算速度比SHA-1算法快，而SHA-1算法的安全强度比MD5算法高，SHA-2、SM3算法相对于SHA-1来说，加密数据位数的上升增加了破解的难度，使得安全性能要远远高于SHA-1

真实性：验证数据源，以保证数据来自真实的发送者（IP报文头内的源地址）

三种验证方式：域共享密钥、数字证书、公钥加密（数字信封）

抗重性：防止恶意用户通过重复发送捕获到数据包所进行的攻击，即接收方会拒绝旧的或重复的数据包

用户数据加密（DES、3DES、AES-128/192/256）

密钥长度：             56、 168、128 192 256

私密性介绍（what、how）--->先说2类加密算法以及这两类算法的主要区别，然后再细分，--->ipsec 隧道模式封装（3个）

用户数据加密（DES、3DES、AES-128/192/256）

密钥长度：             56、 168、128 192 256

私密性介绍（what、how）--->先说2类加密算法以及这两类算法的主要区别，然后再细分，--->ipsec 隧道模式封装（3个）

通过用户数据加密提供数据私密性

通过ESP的加密功能以及ESP协议的报文填充功能来完成。在传输前对数据进行加密，可以保证在传输过程中，即使数据包遭截取，信息也无法被读取，该特性在IPSec中为可选项，与IPSec策略的具体设置相关

野蛮模式 vs 主模式（IKEv1）

区别：

1. 主模式6个报文，野蛮模式3个报文，野蛮模式更快
2. 野蛮模式ID第1个报文发送，主模式第5个报文加密，主模式更安全，所以野蛮模式支持动态IP场景（比如域名）
3. 主模式常用，野蛮模式不常用，推荐使用模板方式

主模式：

• 第1-2包：协商参数
• 第3-4包：交换秘钥素材，计算秘钥
• 第5-6包：身份验证

野蛮模式：

• 第一个包：头部，发送SA策略（A发送HDR SA KE Ni IDi）
• 第二个包：确认SA策略(B发HDR SA KE Nr Idr hashr)
• 第三个包：发送者发送HASH_I给响应者，对方收到验证发起者的身份

HDR头部内容：SPI、版本、交换类型、载荷类型

安全联盟内容：

• 认证算法：sha1(160)sha2(256\384\512)MD5
• 认证方式：RSA、预共享密钥
• 加密算法：DES(128)、3DES(168)、AES(128\192\256)
• DH组：1(768)、2(1024)、14(2048)
• 加密算法：DES(128)、3DES(168)、AES(128\192\256)

第二阶段：
都是加密的，由第一阶段服务。每一个数据包里面都会有一个HASH值。

IKE的作用：

1. 协商参数
2. 计算秘钥
3. 身份验证

GRE和IPSec的区别？

1. GRE是明文传输，不支持加密，IPSec支持加密
2. GRE可以更好的支持IPV6、组播、语音流量、视频流量的传输；而IPSec默认不支持组播的传输，要结合GRE才能实现
3. 封装方式不通GRE、ESP/AH

IKE的Proposal有4个参数：

加密算法 验证算法 身份认证方式 DH组

skeyid

• Skeyid:种子秘钥，用于衍生出后续秘钥的素材
• Skeyid_a:快速模式用来做完整性校验的秘钥
• Skeyid_e:第5个包，第6个包以及快速模式加密的秘钥
• Skeyid_d:用于衍生出后续真正业务传递所有用到的秘钥素材 Ni和Nr是参与运算的随机数

华为设备中配置使能NAT穿越

nat traversal //双方同时开启 默认为开启

Hash函数如何来做验证：

• 不可逆推
• 相同输入得到相同输出（将数据Hash得到一个Hash值，将数据和Hash值一起发给对端，对端收到后对数据也进行Hash，将得到Hash值与收到的Hash值做对比，相同则说明数据未被篡改）
• 定长输出
• 雪崩效应（少量消息位的变化会引起信息摘要的许多位变化）

NAT-T需要在IEKv1阶段1协商中对NAT执行两种探测

1. 探测是否支持NAT穿越(NAT-T)：使用VID载荷来确定是否支持NAT穿越
2. 探测网络中是否存在NAT网关:使用NAT-D载荷探测IKE对等体之间是否存在NAT网关及位置(谁在网关后)

两种模式

传输模式	隧道模式
一个点到一个点	私网到私网
不增加新的IP头	增加新的IP
全部路由可达	安全性高
占用少的带宽 (至少20字节) 因为多了IP头	可对原始IP数据 进行验证和加密

IPSec与NAT

IP地址转换不会破坏ESP校验的HASH值。

对于同时转换端口以IP地址的NAT来说，ESP无法穿越NAT。如果NAT只转换IP地址，那么不管是传输模式还是隧道模式均能穿越NAT

NAT策略方面：策略前置 旁路掉感兴趣流

自我思考[面试重点在此]

问1.  DH组2是多少位的？解释一下DH算法？

答1.  1024位

问2.   IKE头部的cookie值，作用？

答2.  1.推导秘钥；主模式中，四个秘钥是通过Cookie作为参数推导出来的；2.表示本次主模式协商，相当于ID作用

问3.  AH和ESP的区别？

答3.  AH HASH的是整个报文，值放在AH头部里面，ESP HASH的只是ESP头和ESP尾         巴，外层IP头不HASH。加密的是内层IP---ESP尾巴，因为ESP头部里面有SPI，后面要用    来查找秘钥的。ESP的HASH值放在ESP AUTH DATA里面。AH不支持加密

问4.  AH和ESP能提供哪些安全功能？

答4.  AH：完整性2.防重放3.身份验证。ESP：身份验证 加密完整性检查，防重放攻击

问5.  秘钥长度越长，加密强度越强吗？

答5.  不是！

问6.  为什么主模式不支持动态IP？

答6.  主模式支持的remote-id(用来做身份验证的ID)只能是IP地址，野蛮模式通过ID找，一般ID是域名，IP可以变，域名不会变

问7.  ESP头部为什么不加密？

答7.  ESP头里有SEQ和SPI，SEQ用来防止重放攻击，SPI作为索引到本地数据库找秘钥

问8.  IKE V1中ACL的配置需要注意什么？

答8.  两端互为镜像。如果使用策略模板，模板那侧不需要启动ACL

问9.  IKEV2如何实现抗DDOS攻击？

答9.  源认证，通过IKE头部里的cookie值做源认证

问10.  AH和ESP的区别？

答10. 

AH	不加密业务数据	做HASH时包括外层(IP)	不支持NAT穿越	51
ESP	支持加密业务数据	不包括外层(IP)	支持NAT穿越	50

AH不支持NAT-T(对整个头做了hash，改变了hash值)，ESP支持

AH不支持加密，AH不支持NAT-T，ESP支持加密

问11.  预留

答11. 预留

问12.  证书的生命周期有哪些？

答12.  申请、颁发、存储、使用、验证、注销

问13.  防火墙和路由器协商建立IPSec隧道起不来，检查网关均无问题，如何解决？

答13.  第一、不同厂家，关键配置的算法可能区别。第二、同厂家，配置参数，版本不一

解决：参数调成最低，链路的MTU，调整MTU；运营商可能禁用端口，需要向运营商报备

问14.  模板方式中，总部配置需要注意什么？

答14.  1.不配remote-address;2.不配ACL3.路由注入4.ipsec policy-temp序列号放最下面

问15.  IKEv2预共享秘钥在哪个报文交互？

答15.  PSK不发送

问16.  如何快速诊断IPSec隧道建立失败的原因？

答16.  WEB界面 诊断一分钟以上 debugging

问17.  要想实现私网互访能不能使用IPSec隧道模式封装？

答17.  单纯的IPSec隧道是不可以的，但是如果有隧道封装模式的传输模式可以

问18.  可以使用Loopback接口创建IPSec隧道吗？需要注意什么？

答18.  可以，在配置IPSec Policy的时候V1的时候local address;V5的时候 tunnel local

问19.  LAB里面，R4 Ping R5通，FW1上会产生多少会话？ESP会话有什么特点？

答19.  三条：ICMP(触发、允许通过) UDP500 ESP

ESP会话只有流量返回才会创建会话，流量是直接发送而不需要走转发流程

问20.  R5 Ping R4 通，FW1上新增多少会话？

答20.  新增2条会话 UDP500已经存在，ESP ICMP
问21.  AH-ESP如何实现身份验证？

答21. 传输模式：IP AH ESP TCP DATA ESP 尾部 ESP 认证

隧道模式：NEWIP AH ESP RAWIP TCP DATA ESP 尾部 ESP 认证

问22.  华为设备如何查看隧道是否建立成功？

答22.  display ike sa 中的flag RD表示建立成功、ST表示隧道协商发起方；M主S备

问23.  DPD是使用寿命报文进行封装的？

答23.  DPD用来检测的，不是保活的，通过UDP报文在ESP中封装

问24.  IKEv1和v2如何协商NAT-T，与IKEv1有什么区别？

答24.  V2双方默认都支持，直接在IKE信息中插入两个N载荷，第一个N载荷包含本端的IP地址和端口的HASH值，第二个N载荷包含IKE对等体的IP地址和端口的HASH值，响应方也计算两个HASH值，两方计算这两个hash值，两方计算的哪个hash值不相等，标明哪个设备在NAT网关后

问25.  UDP4500的作用是什么？可以修改改端口号吗？

答25.  1、表示该条SA是穿越了NAT；2、ESP没有端口号，在IP后面插入UDP/4500用来转换端口。可以修改端口号，ipsec nat-t 4501-49151

问26.  IKE的DPD和keeplive有何区别？

答26.  都是检测隧道对端设备是否工作正常的。区别是DPD是按需发送(节省带宽，只有在报文发送之前或隧道没有报文才发送)，而keeplive是周期性反复发送

问27.   传输模式是否支持NAT穿越？为什么？

答27.   不支持，因为有TCP校验核

问28.   ESP AH的TTL填多少秒

答28.   AH 240s ESP 600s

问29.   什么表示了IPSec SA？答29：SPI

问30.   IPSec SA为什么是单向的？

答30.   因为数据流是单向触发的

问31.   IPSec中使用PSK和证书认证哪个快？

答31.   一样快

问32.   IPSec两端的内网地址是否可以在同一个网段？||  答32.  可以

问33.   ACL写错有什么现象？

答33.   1.ipsec SA没有建立，能看见IKE SA

              2.会话表中没有ESP会话，但是能看到UDP/500

              3.通过display ike sa 可以看到mis match日志

问34.    ESP会话表

答34.   

问35.   传输模式和隧道模式的区别?

答35.   传输模式：一般用于一个点到一个点，不会增加新的 IP 头部，全部路由可达；性能，传输 会比隧道占用少的带宽（至少 20 个字节的带宽），因为隧道多了一个 IP 头部

   隧道模式：一般用于私网访问私网，会增加新的 IP；安全性，隧道优于传输，可以对原始的 IP 数据进行验证和加密；

问36.  NAT-T可以换端口吗？

答36.  4501--49151

问37.  网关1和网关2 IPSec建立后，网关1可以ping通网关2，也可以建立IPSec；但是网关2ping不通网关1，建立不了IPSec，是什么原因？

答37.  版本不一致

问38.  两台华为FW建立IPSec ，一边是V1一边是V2，可不可以建立IPSec？

答38.  可不可以取决于从哪边先发起，V1先发起是通的，从V2发起不行

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