行业知识
Linux网络协议栈7--ipsec收发包流程
Oct.27.2024
IPsec(Internet Protocol Security,互联网协议安全)是一种网络安全协议套件,用于通过对IP数据包进行加密和认证来保护网络通信的安全性。IPsec收发包流程主要包括以下几个步骤:
第一步:建立安全关联(SA)
在IPsec通信的开始阶段,通信双方需要先建立安全关联(SA),SA是通信双方之间的安全通道,用于加密和认证IP数据包。SA可以是主动建立的,也可以是被动建立的。在建立SA时,通信双方需要完成以下几个步骤:

1. 选择加密算法和认证方法:通信双方需要协商使用的加密算法和认证方法。加密算法用于对数据进行加密,认证方法用于对数据进行认证。

2. 生成所需的密钥:通信双方需要生成所需的密钥,用于加密和认证数据。密钥可以通过密钥交换协议来生成。

3. 协商并存储SA参数:通信双方需要协商并存储SA参数,用于后续的加密和认证过程。SA参数包括安全协议、加密算法、认证方法、密钥等信息。

4. 建立安全通道:通信双方使用建立好的SA参数建立安全通道,用于加密和认证IP数据包。

第二步:加密数据包
在建立了安全通道之后,通信双方可以开始加密和认证IP数据包。加密数据包的过程包括以下几个步骤:

1. 分组:将待发送的数据根据MTU(最大传输单元)进行分组,每个分组称为一个IP分组。

2. 添加IPsec扩展头:在每个IP分组的原始IP头部之前加上一个IPsec扩展头,该扩展头包含SA参数等信息。

3. 加密:对整个IP分组进行加密,使用SA参数中的加密算法和密钥来完成加密过程。加密后的数据称为加密数据包。

4. 添加认证字段:在加密数据包的末尾添加一个认证字段,用于验证数据包的完整性和真实性。认证字段可以是数据包的哈希值、消息认证码或数字签名等。

第三步:发送加密数据包
在完成数据包的加密之后,通信双方可以将加密数据包发送给对方。发送过程中,加密数据包被封装在原始IP分组中的负载部分发送,并随着原始IP头部一起通过网络。

第四步:接收加密数据包
当接收方收到加密数据包时,需要进行解密和认证验证的操作,包括以下几个步骤:

1. 解析加密数据包:接收方首先需要解析加密数据包,提取出加密数据和认证字段,然后将加密数据和认证字段分开。

2. 解密:接收方使用SA参数中的解密算法和密钥,对加密数据进行解密,得到原始IP分组。

3. 验证认证字段:接收方使用SA参数中的认证方法和密钥,对接收到的原始IP分组进行认证验证,确保数据包的完整性和真实性。

4. 提取数据:验证成功后,接收方从原始IP分组中提取出原始数据
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