在Linux网络协议栈中，IPSec（Internet Protocol Security）提供了一种保护IP数据包的机制，以确保数据的机密性、完整性和身份验证。IPSec通过在网络层中操作，从而使它能够保护任何经过它的IP流量，无论底层协议是什么。收发IPSec包的过程相对复杂，涉及多个阶段，从建立安全关联（SA）到实际的数据包加解密，以下将详细描述这一过程。
IPSec的工作需要建立一个安全关联（SA）。SA是一种双向的逻辑连接，用于定义在两台设备之间通信时所需的安全参数和使用的加密和散列算法。建立SA通常通过IKE（Internet Key Exchange）协议完成，该协议负责协商密钥以及加密方式等参数。在这个阶段，双方设备交换必要的信息以建立安全连接，包括身份认证的方式和共享密钥等。
在SA建立完毕之后，后续的数据包传输将依赖已建立的安全规则。此时，数据包需要被具体处理。每当传输数据包时，IPSec会判断该包是否需要加密或通过安全关联进行保护。这种判断通常基于IPSec策略配置中定义的ACL（访问控制列表）规则，只有在这些规则匹配的情况下，包才会被加密或进行其他安全处理。
若数据包需要被加密，IPSec会通过ESP（Encapsulating Security Payload）协议来进行加密处理。ESP协议能够加密数据并添加额外的安全信息，比如完整性验证。以此方式，数据包会被重新封装。原始的数据包内容将被加密，然后生成相应的ESP头和尾部，形成一个新的数据包。这使得在传输过程中，数据的秘密性得到了有效保证。
在数据包生成后，IPSec会将该包传输至下一个网络层。此时，IPSec会将新的数据包交给IP层进行路由。这个过程中，IP层将数据包发送到目标地址，整个传输过程遵循标准的IP路由机制。这意味着IPSec集成在网络协议栈中，使得其工作过程对应用层和传输层透明，这样用户应用不必做额外的处理。
在接收端，当数据包到达目标主机后，IP层会进行初步的处理，识别属于IPSec的包。接下来，IPSec在接收方会检查是否有对应的SA与之匹配。如果找到相应的SA，IPSec将会对接收到的加密包进行解密。这一过程不仅涉及到使用相应的密钥进行解密，还包括对完整性进行校验，以确保数据未被篡改。
解密后，IPSec还需要将原始的数据包提取出来并去掉额外的ESP头和尾，恢复出未加密的IP数据包。此时，数据包将被传递到底层的网络协议栈，接着会被送到其最终目的地。相应的应用程序或服务就可以利用这些数据。
为了确保IPSec的灵活性，Linux对于IPSec的实现提供了一系列的配置选项。通过配置可以选择支持不同类型的加密和哈希算法，允许管理员根据实际需求进行调整。IPSec通常会与VPN（虚拟私人网络）结合使用，提供一种安全的远程访问解决方案，帮助用户在互联网上安全地访问私有网络资源。
总之，IPSec在Linux网络协议栈中的收发包流程涉及多个重要的步骤，从SA的建立到数据包的加密、传输、解密，再到将数据包交给相应的应用层。这个全过程结合了网络协议栈的各个部分，在提供安全性和透明度的同时，使得网络通信更加安全可靠。在当今信息安全日益重要的背景下，理解和应用IPSec显得尤为关键。