VPN学习文档(经典)

VPN 设计

1、VPN产生背景

常见的WAN技术：

（1）专线Lesead line接入：E1、DDN、POS     工作在物理层

优点：带宽高、持续、易管理。我国WAN接入中非常主流的接入方式。

缺点：贵、链路利用率底

（2）分组交换：FR                 工作在数据链路层

优点：带宽高、多条PVC

缺点：贵、少用（北美多用）

（3）电路交换：PSTN、ISDN老技术

优点：按需拨号连接、成本低（按时间算）

缺点：带宽小、非持续、难配置管理

（4）信元交换：ATM异步传输模式

优点：分组长度固定（53字节），转发快、带宽大

缺点：贵、少用

早期用于局域网，如ATM交换机、ATM网卡等，现已被以太网技术替代。

Internet接入：

优点：成本低、带宽高、实现方式多

缺点：安全性低

二、什么是 VPN ?

VPN (Virtual Private Network) 是通过 internet 公共网络在局域网络之间或单点之间安全地传递数据的技术。

功能：虚拟出的企业 内部 专线

1　私网连通性：如，跨公网时在VPN网关打/去壳新IP头；

2　安全性

三、VPN体系安全性：

                         链路层加密  如，WAN：加密机

窃听攻击：                                PPTP、L2TP

    明文传输   加密性    网络层加密   如，IPSec

                         应用层加密   如，SSL/TLS

篡改攻击：                                    校验和

    检测数据是否被修改   数据完整性/数据认证   Hash算法

中间人攻击：   身份认证/数字签名/不可否认性

重放攻击（重复发大量的报文）：  序号SN

四、VPN分类

按平台分：软件VPN；Win OS的PPTP、L2PT

          硬件VPN；联想网御、ADT安达通、SANGFOR深信服、冰峰

按协议分：国标；IPSec 、GRE、PPTP、L2TP

          私有；MPLS/VPN (两端对等体网关设备要出自同一厂商)

按保护层次分：

物理层；E1、DDN、ISDN

数据链路层；PPTP、L2TP、FR、VPLS、Trunk线路

网络层；IPSec、GRE、MPLS/VPN

应用层；SSL/TLS

按触发VPN方式分：

基于策略的VPN（创建流量策略，提交给VPN进程）；

基于路由的VPN（一条细化路由将流量引入到VPN口）

五、VPN的应用场景：

IPSec VPN概述

1、安全协议：数据包的封装形式

（一）IPSec VPN使用两种安全封装协议：

ESP（Encapsulating Security Payload）封装安全有效负载，协议号50（0×32）；

AH（Authentication Header）认证报头，协议号51（0×33）。

（二）每种安全协议的工作模式：传输模式Transparent、隧道模式Tunnel

1)传输模式Transparent

利用IPSec安全特性，不需要加新IP头。

应用场景：私网连通性解决的情况下

如：

业务数据报文封装：

原IP头

上层协议数据

Data

原IP头(协议号51)

AH

上层协议数据

Data

数据认证/完整性：除可变字段（如TTL值）都被验证；无机密性；AH中的SN反重放攻击

AH中有Hash散列值，供数据认证用

原IP头(协议号50)

ESP头

上层协议数据

Data

ESP尾

ESP验证

  数据认证/完整性

 数据加密

提供数据完整性；机密性；ESP中的SN反重放攻击

ESP验证中Hash散列值，供数据认证用。

2）隧道模式Tunnel

如：

    利用私网连通性+IPSec安全特性，需要加新IP头打壳。

应用场景：私网连通性没解决，私网间需穿过公网安全通信

业务数据报文封装：

原IP头

上层协议数据

Data

新IP头(协议号51)

AH

原IP头

上层协议数据

Data

新IP头(协议号50)

ESP头

原IP头

上层协议数据

Data

ESP尾

ESP验证

出处理：

收到报文：

查看新IP头的目的IP是自己；协议号50/51，提交给VPN进程；数据完整性检测；去ESP头/尾，解密数据得原始IP报文。

2、密钥管理：IKE（因特网密钥交换）、ISAKMP（因特网安全关联管理协议）

DH密钥交换：

1.交互公钥

2.生成对称密钥KDH：自己的私钥+对方的公钥

3.利用KDH来安全传递key

对称密钥的密钥分发：使用非对称密钥来传递对称密钥。实际中只有1和2即可达到目的。

DH组：决定KDH长度即算法种类（要使KDH=KDH’，DH组必须要同。）

DH组	KDH长度	算法种类
1	768bit	直线型
2	1024	直线型
3	155	椭圆型
4	185	椭圆型
5	1536	直线型
7	163	椭圆型
14	2048	直线型
15	3072	直线型

（一）IKE协议

1　组合：  

1.ISAKMP 定义协议的Data结构，定义对等体身份认证的方法，创建并维护SA，产生key，防重放攻击；

2.密钥确定协议  密钥的交换并创建一个共享的密钥（即DH组的功能）

2　协议报文封装：

IP头（协议号17）

UDP头（500，500）

ISAKMP头

Data数据（两阶段SA的参数）

（2）IKE协商过程：

阶段Ⅰ：管理连接的建立（一个双向的管理ISAKMP SA）

任务和过程：为协议数据服务

1．协商安全策略SP、建立安全关联SA

                                  加密算法

                                  Hash算法

               手工配置安全参数：    身份认证的方法

                                  DH组

                                  SA的生命周期（默认1天）

2．DH交换，生成KDH；生成许多key（分别用户加密、数据认证、身份认证）。

3．完成设备身份认证的配置。

阶段Ⅱ：数据连接的建立（两个单向的数据IPSec SA）

任务和过程：为用户数据服务

1．定义感兴趣的流量（ACL、细化路由）

2．协商安全策略SP、建立安全关联SA、协商SPI

安全封装协议ESP、AH

加密算法

手工配置安全参数：  Hash算法

工作模式

SA的生命周期（默认1小时）

             Outbound SA 进行加密

            Inbound SA 进行解密

3．生成许多key。

（3）IKE 的工作原理

1)Pahse I 的工作原理

1.主模式（Main Mode）

③—④包完成后双方进行一下计算：

1.使用对方公钥和本地私钥通过DH算法生成KDH

2.SKEYID=hash(身份认证的密钥，Ni|Nr)

3.SKEYIDd=hashfunc(KDH，Ci|Cr)作为阶段II的材料

4.SKEYIDa=hashfunc(KDH，Ci|Cr，SKEYIDd)用于数据完整性认证

5.SKEYIDe=hashfunc(KDH，Ci|Cr，SKEYIDa)用于数据加密

6.HASHi=hash(SKEYID,IDi，X|Y|Ci|Cr)

7.HASHr=hash(SKEYID,IDr，X|Y|Ci|Cr)

身份ID可以是IP地址、主机名、域名fqdn 。

状态变化：

MM-NO-STATE：SP未协商，SA未建立；

MM-SA-SETEUP：SP协商，SA建立；

MM-KEY-EXCH：DH交换，生成KDH；

MM-KEY-AUTH：对等体完成身份认证。

主模式=2次加密+3次交换+4个状态+5个key+6个数据包+7步运算

3次交换：交换SA、DH交换、身份ID交换。

2.积极模式Aggressive（野蛮模式）

速度提高，但安全性下降。

身份ID可以是IP地址、主机名、域名fqdn 。

状态变化：

AG-NO-STATE：SP未协商，SA未建立；

AG-INIT-EXCH：SP协商，SA建立；DH交换，生成KDH；

AG-AUTH：对等体完成身份认证。

积极模式=1次加密+3个状态+3个数据包+5个key+7步运算

2)Pahse II 的工作原理

快速模式（Quick Mode）

Hash(1)、Hash(2)、Hash(3)用于数据认证，[IDi,IDr]在于增加材料的复杂性。

KEYMAT=hash(SKEYIDd，SPI，安全协议，Ni2|Nr2)，由于①②SPI不同，①②产生的密钥也不同。（对于发起方4=①1个加密+①1个数据认证+②1个加密+②1个数据认证，应答方同）

状态变化：

QM-IDLE：开始阶段II，完成了阶段I。

快速模式=1个状态+1个模式+2个SA+3个数据包+4个key

三元组索引（IP地址，SPI，安全协议）

SPI（Security Parameters Index）安全参数索引：第二阶段一边从SADB中迅速查找SA。由接收方分配，在ESP头中，故ESP头不加密只认证。

（四）IPSec VPN配置步骤：

1.解决网关连通性；

2.配置阶段Ⅰ的SP（加密算法、Hash算法、身份认证方法、DH组、SA生命周期）；

3.完成身份认证的配值（预共享密钥Preshred Key、对方身份ID，申请数字证书）；

4.定义感兴趣流量（ACL或细化路由）；

5.配置阶段Ⅱ的SP（安全协议、加密算法、Hash算法、工作模式、SA生命周期）；

6.建立加蜜图：绑定以上所有策略；

7.应用加密图至接口；

测试IPSec VPN的连通性、吞吐量。

3、密钥：数据加密、数据完整性（数据认证）、身份认证（数字签名，不可否认）

对称密钥

分类

非对称密钥（公钥/私钥）

（一）对称密钥

●数据加密： 

●数据完整性、数据认证：双方key要相同

先解密再认证（有DDOS攻击)    先认证再解密、Hash对设备压力小

●对等体身份认证：

预共享密钥认证 pre-shared key

数据完整性检测：

1.使用Hash 函数完成；

2.Hash函数  一种运算法则：md5，SHA安全Hash标准，SHA-1（增强版）

 一个keyl

4.Hash函数特点  不可逆

 相同输入，相同输出            

可变长度输入，固定长度输出      md5  128bit

SHA  160bit  

5.Hash函数分类：一般Hash函数（没有密钥参与）  得出 散列值

 密钥Hash函数（有密钥参与）    得出HMAC哈希消息认证码

（二）非对称密钥

先双方交互公钥：

    

●数据加密：

●身份认证（数字签名）：

    

4、算法

块密码：每bit 如DES数据加密标准，3DES

          AES增强加密标准

对称密码

流密码：每字符 如RC4，RC6

密码     

非对称密码   如RSA，DH，ECC，DSA

对称密码：

优：算法简单、速度快；

缺：安全性低、密钥分发难；

带外分发：有第三方参与

密钥分发方式：  

带内分发：对等体双方设备参与

应用：加密大数据。

非对称密钥：

优：公钥窃取后也无法破解、算法复杂、安全性高；

缺：速度慢、中间人欺骗；

         预共享密钥认证 pre-shared key（常用）

身份认证的方法：  RSA签名（少用）

         加密随机书 RSA-encryption（不用）

应用：加密小数据。

国际算法

私有算法 ：如国密办SCB-2，国外设备不支持，提高安全性

5、身份认证

设备身份认证/对等体身份认证

分类

用户身分认证/XAuth扩展认证：对移动出差用户，在设备认证的基础上在进行用                    户认证，增加安全性；

认证方法有 用户名、密码认证，随机短信认证，AAA认证等

PC远程接入VPN 

一、工作原理

PC上要有厂商的私有VPN软件，如Cisco的ezVPN。该软件的功能：

1.IKE协商阶段Ⅰ和阶段Ⅱ的功能；

2.获得总部分配的IP（总部分配IP是为了避免远程接入PC与总部内网IP重用，导致总部不能正确回包）；

3.创建虚拟逻辑网卡，接受分配的IP，可用ipconfig /all查看。

4.支持用户身份认证XAuth；

基于路由的VPN：PC机上有逻辑和物理2块网卡，总部向PC下发ACL时，转换成路由下一条为逻辑网卡，引入到VPN进程（缺省ACL转换成8个0的路由，所有流量引入VPN进程，原默认路由失效），故也可以直接写路由引入到VPN进程。

在PC上route print查看由下发ACL下发的路由引入到VPN进程口；

在PC上ipconfig /all查看PC两个网卡:物理网卡地址和分发的逻辑网卡。

2、ezVPN（简易VPN）

一）协商过程：

阶段Ⅰ（积极模式）： 软件自带默认的SP

    身份认证：ez组名    pre-share key（身份ID是fqdn/hostname）

第个5、6包已经开始加密

阶段1.5 ：   用户身份认证XAuth（数据被加密）

下发IP地址、ACL控制PC的VPN进程，默认per ip any any

阶段Ⅱ ：软件自带默认的SP

2）配置ezVPN服务器：

1.解决PC和网关的连通性；

2.配置阶段Ⅰ的SP；

3.阶段1.5的配置：

1　设备身份认证的配置：为PC创建ezVPN组名（key、地址池、dns、域名、ACL）

2　用户身份认证XAuth的配置：用户数据库、认证方法（认证列表、授权列表）

4.配置阶段Ⅱ的SP：IpSec变换集配置；

5.建立加密图：

1　创建动态map；

2　静态map绑定以上所有策略；

6.将静态map应用到接口。

三）cisco  client 配置：

 安装ezVPN客户端软件；

 peer:192.168.10.1 指定对端协商IP；

 groupname:myez设备身份认证；

 password:cisco1234

在对话框输入用户名cisco密码cisco  // 用户身份认证 。

三、ezVPN应用

路由器作为客户端使用ezVPN建立L2L VPN，下面多个PC可建立VPN。

运行模式：

1）Client客户模式

路由器上loopback口出现总部下发一个内部私网IP地址，下面的PC在loopback口做NAT建立VPN访问内网，而原有的口做NAT访问公网。

2）network-extension网络扩展模式

总部不下发内部私网IP地址，路由器用原来的IP，故下面的PC不能做NAT。类似与L2L VPN。

3）network-plus 网络加模式

总部不下发内部私网IP地址，下面的PC不能做NAT。

PPTP、L2TP VPN

一、定义

PPTP点对点隧道协议、L2TP二层隧道协议：PPP协议的扩展；微软开发，现已经公有化。

2、特性

1　压缩：使用MPPC微软点对点隧道协议；

2　加密：使用MPPE协议；

3　用户认证XAuth：        PAP口令认证协议/CHAP挑战握手认证协议

EAP可扩展认证协议

微软私有MS-CHAP V1/V2协议

4　多协议支持：为PPP协议的扩展，能分装IP、IPX数据（HDLC只能分装IP，PPP

能分装IP、IPX）；

5　用NCP网络控制协议给PC动态分配IP（逻辑网卡上）。

三、PPTP

（一）组件

1　PAC：Windows PC

2　PPP网络服务器PNS

（二）建立过程

1　控制连接的建立：呼叫管理和控制。

使用TCP，目标端口号1723

IP头

TCP头（目标端口号1723）

PPTP头

Data

2　数据连接的建立：

LCP

完成PPP会话   认证

NCP

IP头

GRE增强头

PPP头

Data

3　基于二层协议PPP传送数据：

IP头

GRE增强头

PPP头

Data

IP头

ICMP头

Data

4、L2TP

（一）组件

1　本地接入客户端LAC

2　本地网络服务器LNS

（2）建立过程

1　控制连接的建立：

使用UDP，目标端口号1701

IP头

UDP头（目标端口号1701）

L2TP头

Data

2　数据连接的建立：

IP头

UDP头（目标端口号1701）

L2TP头

PPP头

Data

3　基于二层协议PPP传送数据：

IP头

UDP头（目标端口号1701）

L2TP头

PPP头

Data

IP头

上层协议头

Data

5、L2TP、PPTP结合IPSec

PPTP、L2TP封装数据是以明文传输，为提高安全性，与IPSec结合。

采用IPSec的传输模式封装。先协商IPSec，再协商PPTP/L2TP。

GRE

1、引入

1)需求：

1　解决私网连通性、安全性    单播        GRE、IPSec、PPTP、L2TP

2　协议数据，如OSPF、RIP   组播/广播    GRE

3　多协议支持：IP、IPX                   GRE、PPTP、L2TP（使用PPP，能封装IPX）

GRE在解决私网连通的基础上，能封装组播、广播等协议数据，多协议支持。

2）IPSec与GRE 比较

IPSec 处理单播数据                     IP报文                安全性

GRE  处理单播、组播、广播数据         IP、IPX报文        缺乏安全性

二、定义

GRE通用路由封装协议。协议号47（0×2F）

注意：Cisco路由器支持GRE，但防火墙不支持。

三、数据封装格式

新IP头（协议号47）

GRE头

原IP/IPX头

上层协议头

Data

明文传输：无加密、无数据完整性检测；

隧道密钥认证（明文，安全性不高）、SN反重放攻击。

四、配置步骤

1.创建GRE接口（通过GRE接口的数据都被GRE封装处理）

1　手工指定新原目IP：点对点GRE

2　动态学习新原目IP：点对多点GRE

2.GRE是基于路由的VPN，细化路由将数据引入到tunnel口

1　静态路由

2　动态路由协议学习路由

3.步骤2使用静态路由引入时，GRE隧道保活：每隔10秒发一个保活包，连续3次 没有回包就说明对方已经down，本地静态路由条目清除，不再向对方发数据包。

五、GRE的应用

（1）GRE单播通信

（2）OSPF Over GRE（GRE封装OSPF）

新IP头（协议号47）

GRE头

原IP

OSPF头

Data

OSPF通过Tunnel口形成邻居时：两端unnel口要在同一网络中。

（3）替代虚链路

（4）IPX Over GRE

六、GRE结合IPSec

GRE封装数据是以明文传输，为提高安全性，与IPSec结合。

（1）GRE Over IPSec（IPSec封装GRE）

（1.0到2.0或1.0到224.0.0.5）数据到tunnel口被GRE封装新IP头（96.112到95.112），路由到VPN网关被IPSec感兴趣流量map（96.112到95.112）捕获，再被IPSec封装。

采用IPSec的传输模式封装。

新IP头

ESP头

GRE头

原IP头

上层协议头

Data

ESP尾

ESP认证

（2）协议数据做GRE、业务数据只做IPSec。

（1.0到224.0.0.5）路由协议数据通过tunnel口做GRE；

新IP头

GRE头

原IP

OSPF头

Data

（1.0到2.0）业务数据在tunnel口被IPSec的map匹配，做IPSec。

新IP头

ESP头

原IP头

上层协议头

Data

ESP尾

ESP认证

采用IPSec隧道模式封装。

分支间通信

一、绕总部通信

专线：靠路由；

VPN：GRE+路由协议（ospf接口类型改成点对多点）；

IPSec：定义MAP下一跳指为总部。

2、分支间直接通信

1)固定IP VPN：setpeer地址为对方分支；

2)分支动态IP VPN：

1　DMVPN动态多点VPN

点对多点GRE+Cisco NHRP协议或华三VPN网关地址管理器VAM+ospf接口为广播型

NHRP协议：总部NHRP表存在每个分支的Tunnel口和IP的映射关系（Tunne 源为本出口，Tunne目标为对方Tunnel口    动态IP ）

2　国内厂商解决方案：如SinFor主机名    动态公网IP

IPSec高级属性

1、多厂商环境

2、网关部署/路由部署、旁挂部署

3、对等体管理

问题：对方网关挂了，本路由器还是按合同发包，浪费了处理资源。

解决：

1　Cisco IKE keeplive 报文：每隔10秒发一个保活包，连续3次 没有回包就说明对方已经down，本地合同清除，不再向对方发数据包。

2　国际标准DPD死亡对等体检测：当匹配感兴趣流量时向对方发检测报文，连续3次没有回包，就不封装处理；若有回应包，才封装处理。（按需、主动）

4、主备负载设计

1)主被设计

2)负载设计

1.50个分支set peer 96.112，另50个分支set peer 95.112。

2.网关轮流映射：

2号映射96.112

3号映射95.112

4号映射96.112

……

3.VPN集中器

4.DMVPN的路由

VPN 与NAT部署

网络地址转换NAT用于将私有网络连接到公共网络如Internet。NAT要发挥作用，不仅要转换IP地址，可能还需要修改TCP原、目端口号修改IP、TCP报头校验和。

1、VPN与NAT运行在同一设备

1　基于策略ACL的VPN

流量到达网关设备时，是做VPN（map匹配）还是做NAT（ACL控制）？将流量分离！

1.路由器做网关：NAT匹配流量时，拒绝deny掉做VPN的流量；

access-list 102 deny ip 192.168.20.0 0.0.0.255 192.168.10.0 0.0.0.255  先拒绝做VPN的流量

access-list 102 permit ip 192.168.20.0 0.0.0.255 any

ip nat inside source list 102 interface Ethernet0/3 overload

access-list 101 permit ip 192.168.20.0 0.0.0.255 192.168.10.0 0.0.0.255

crypto map bluefox 10 ipsec-isakmp 

 match address 101

.....

2.防火墙做网关：ACL控制不做VPN的流量

access-list no- permit ip 192.168.20.0 0.0.0.255 192.168.10.0 0.0.0.255

nat(inside) 0 access-list no-

2　基于路由的VPN：VPN与NAT无冲突。

2、IPSec VPN穿越NAT

1)VPN在阶段I、阶段Ⅱ的协议数据协商与VPN/PAT兼容，无冲突；

2)对于用户数据：

1　传输模式下

a.AH封装。PAT/NAT改变原IP头部，而AH对整个报文认证，导致认证不成功。

b.ESP封装。PAT/NAT改变原IP分组，校验和通不过；TCP/UDP头被加密，PAT端口号不可转换。

②    隧道模式下

a.AH封装。PAT/NAT改变新IP头部，而AH对整个报文认证，导致认证不成功。

b.ESP封装。NAT改变新IP分组，原IP分组无影响。TCP/UDP头被加密，PAT端

口号不可转换。

总之，隧道模式ESP封装下可以结合IPSec和执行1：1的地址转换NAT。

3)解决隧道模式ESP封装下IPSec和PAT的冲突问题

在VPN对等体双方对数据添加传输层头部，使做PAT端口号可转换。

a.思科方案：（原端口号10000，目标端口号10000）。要求两网关都是cisco设备；

b.国标方案NAT跨越NAT-T：（UDP原端口号4500，目标端口号4500）UDP开销小，不需建立三次握手的连接。

新IP头

UDP（4500，4500）

ESP头

原IP头

上层协议数据

Data

ESP尾

ESP验证

4）NAT跨越NAT-T的工作过程

1.对等体双方通告自己是否支持NAT-T（携带特殊标识VID）；

2.检测双方是否存在PAT设备：双方发送包含IP地址和端口的散列值NAT-D，如果双方计算得到的散列值相同，则表明它们之间没有PAT设备；如果散列值不同，说明地址或端口被转换，则它们之间有PAT设备。只需发送两个NAT-D：一个用于源地址和端口，一个用于目标地址和端口。

3.确定使用NAT-T。

中间穿过防火墙时：

1　ACL放通UDP(500,500)和  UDP(4500,4500）的流量；

2　写两条静态PAR映射内部VPN网关服务器。

5）NAT keeplive存活消息

大多数NAT设备经过一段空闲时间后会停止转换，使PAT转换表被清除，这样总部就不能随时主动访问分部。为避免这种情况发生，对等体之间发送NAT存活消息：

IP头

UDP(4500,4500)

上层协议头

数据

3、其他VPN与NAT/PAT的兼容性

1)PPTP与NAT/PAT的兼容性：无冲突

控制连接TCP1723；

数据连接：GRE头中的SN字段做PAT端口转换

2)L2TP与NAT/PAT的兼容性：无冲突

控制连接、数据连接UDP1701；

3)GRE与NAT/PAT的兼容性：无冲突

GRE头中的SN字段做PAT端口转换

4）    SSL VPN与NAT/PAT的兼容性：无冲突

PKI公钥基础结构

1、定义

针对网络信息安全，作为第三方通过发放和维护数字证书，用户通过申请的数字证书来完成身份认证、电子商务行为的不可抵赖性，以解决通信双方的信任关系，建立相互信任的网络。

2、PKI基本组件

1)认证中心CA（证书授权）：证书的颁发机构

CA的指责：颁发证书、维护证书、创建CRL表。

2)RA注册机构

可有可无，功能由CA委托。可维护证书，但不能颁发证书。

3)数字证书

表示一个用户设备的身份。格式X.509v3版本。

内容为 设备身份信息、CA的签名、设备公钥。

4)最终用户：可以是PC、路由器、交换机、防火墙、VPN网关等需要证书的。

5)简单证书注册enrollment协议SCEP

是CA与最终用户之间的协议。协议基于HTTP（被HTTP封装，TCP80）。服务器要指定地址。

6)在线证书状态协议OCSP

工作过程：用户从另一个对等体收到一个证书，发送证书给CA服务器/CR，在线集中式检测证书的合法性。协议基于HTTP。

7)证书撤消revocation列表CRL。包含证书的合法性，自动更新。

工作过程：用户从服务器下载CRL表，当用户从另一个对等体收到一个证书，本地检测证书的合法性。（缺点：要更新、占用存储资源、占用CPU利用率）

3、设备申请证书的过程：

1)设备先获得CA的证书（自己颁发、上级颁发：根CA或从属CA）

内容：CA的身份信息、CA的签名、CA的公钥

2)设备以PKCS#10格式通过SCEP协议发送自己身份信息给CA

身份信息内容：主机名、域名、公钥、挑战码（CA分配、仅一次使用，可选）

3)CA检验挑战码，为设备产生证书

内容：身份信息、序列号、CA的签名、CRL、有效时间（设备要与CA时间同步）、下发证书的CA名。

4)CA使用用户设备公钥加密X.509v3得到密文格式PKCS#7，通过SCEP发送证书给设备

5)设备使用私钥解密得到X.509v3，检验是否为CA颁发，保存证书。

4、使用证书认证（RSA签名）建立IPSec

（一）③—④包完成后双方进行一下计算：

8.使用对方公钥和本地私钥通过DH算法生成KDH

9.SKEYID=hash(身份认证的密钥，Ni|Nr)

10.SKEYIDd=hashfunc(KDH，Ci|Cr)作为阶段II的材料

11.SKEYIDa=hashfunc(KDH，Ci|Cr，SKEYIDd)用于数据完整性认证

12.SKEYIDe=hashfunc(KDH，Ci|Cr，SKEYIDa)用于数据加密

13.HASHi=hash(SKEYID,IDi，XYCiCr)

14.HASHr=hash(SKEYID,IDr，XYCiCr)

15.i的签名：SIGi=HASHi+i私钥

16.i的签名：SIGr=HASHr+r私钥

17.解密对方签名，并使用对方公钥解密，再比较散列值。

双重认证：

1　第5个包先用对方公钥解密数据包，再验证对方证书CERT的合法性

2　解密签名SiG，再比较散列值（而预共享认证只比较散列值！）

对于积极模式材料全部带过去。

（2）应用

IPSec中利用PKI的数字签名认证方法在移动用户接入、大型网络中常用。

CA服务器的部署：

a.放在公网

b.放在总部内网（PAR映射到公网TCP80）

c.放在VPN网关，即做VPN网关又做CA服务器

SSL/TLS VPN

1、各种远程接入VPN对比

种类	IPSec	PPTP	L2TP	PPTPOverIPSec	L2TPOverIPSec	SSL/TLS VPN
需客户 端软件	√	集成OS	集成OS	集成OS	集成OS	可选
机密性	DES/3DES/AES	MPPE	MPPE	DES/3DES/AES	DES/3DES/AES	DES/3DES/AES、RC4/RC6
发展趋势	√	\	\	\	\	√

二、SSL/TLS 的发展历史

1.1990年    netsacpe    SSLv1

2.1995年            SSLv3

3.2003年            SSLv3.1=TLS

早期的应用：

HTTPS协议基于SSL的HTTP，即HTTP的加密形式。如网银；

基于SSL的电子邮件。

三、SSL/TLS VPN定义

SSL/TLS VPN通过Web浏览器或专用客户端与企业内部的私网连接。

四、SSL/TLS 协议

套接层协议：SSL/TLS 协议位于传输层与应用层之间。

HTTPS是SSL封装HTTP。SSL保护了应用层数据，故SSL VPN是应用层VPN，不存在NAT-T的问题。

1　握手协议（类似与IKE协议）：握手子协议、密钥交换、应用层数据协议、警告

作用：协商加密算法、Hash算法、生成key、身份认证，建立和恢复SSL会话，会话ID区分每个会话。

2　记录协议（类似与ESP/AH）：分片、重组、压缩、加密、计算HMAC认证，封装协议，为业务数据服务。

五、SSL/TLS VPN分类

（1）Web VPN/无客户端模式

只需web浏览器即可，数据包TCP端口号443，只能保护HTTP流量，即Web流量。

IP头

TCP 443

SSL/TLS头

HTTP头

Data

（2）端口转向/瘦客户端模式（深信服叫APP应用）

SSL网关下载相关Java插件，将数据包添加TCP端口号443，可以保护TCP流量。  ？

（3）全隧道模式/IP Over SSL

SSL网关下载相关客户端软件，接收新内网IP地址，私网数据被SSL承载，还可以保护非TCP流量。

IP头

TCP 443

HTTPS头

Data

IP头（新原IP）

ICMP头

Data

要保护其他数据：先要被HTTP封装，才能再被SSL封装保护。

6、SSL /TLS VPN建立过程