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IPSec協(xié)商分為兩個(gè)階段：第一階段協(xié)商對對方的身份進(jìn)行認(rèn)證，并且為第二階段的協(xié)商提供一條安全可靠的通道。第二階段主要對IPSEC的安全性能進(jìn)行協(xié)商，產(chǎn)生真正可以用來加密數(shù)據(jù)流的密鑰。
第一階段主模式（IKE SA 階段）：
發(fā)送cockie包，用來標(biāo)識唯一的一個(gè)IPSEC會(huì)話。
IKE階段一（主模式）：發(fā)送消息1 initiator====>responsor
isakmp header sa payload proposal payload transform payload 定義一組策略：
加密方法：DES 認(rèn)證身份方法：預(yù)共享密鑰 認(rèn)證散列：MD5 存活時(shí)間：86400秒 Diffie-Hellman group：1 IKE階段二（主模式）：發(fā)送消息2 initiator<====responsor
同上 IKE階段三（主模式）：發(fā)送消息3 initiator====>responsor
通過DH算法產(chǎn)生共享密鑰 KE（Key Exchang) Payload nonce(暫時(shí)） Payload DH算法：
A: P(較大的質(zhì)數(shù)） B: P(較大的質(zhì)數(shù)） G G PriA（隨機(jī)產(chǎn)生） PriB（隨機(jī)產(chǎn)生） PubA=G^PriA mod P PubB=G^PriB mod P 交換PubA和PubB Z=PubB^PriA mod P Z=PubA^PriB mod P Z就是共享密鑰，兩個(gè)自我產(chǎn)生的Z應(yīng)相同，它是用來產(chǎn)生3個(gè)SKEYID的素材。 IKE階段四（主模式）：發(fā)送消息4 initiator<====responsor
同上 主模式第3、4條消息其實(shí)就是DH算法中需要交換的幾個(gè)參數(shù)，然后路由器再通過DH算法計(jì)算出的公共密鑰計(jì)算出以下3個(gè)參數(shù)（這是在發(fā)送第5、6個(gè)消息前完成的）： SKEYID_d:留在在第二階段用，用來計(jì)算后續(xù)的IKE密鑰資源； SKEYID_a:散列預(yù)共享密鑰，提供IKE數(shù)據(jù)完整性和認(rèn)證； SKEYID_e:用來加密下一階段的message，data, preshared key，包括第二階段。 IKE階段五（主模式）：發(fā)送消息5 initiator====>responsor
Identity Payload：用于身份標(biāo)識 Hash Payload：用來認(rèn)證 以上2個(gè)負(fù)載都用SKEYID_e加密 IKE階段六（主模式）：發(fā)送消息6 initiator<====responsor
同上 消息5、6是用來驗(yàn)證對等體身份的。至此IKE協(xié)商第一階段完成。 第二階段快速模式（IPSec SA 階段）：
首先判斷是否啟用了PFS（完美轉(zhuǎn)發(fā)安全），若啟用了則重新進(jìn)行DH算法產(chǎn)生密鑰，若沒有啟用則是用第一階段的密鑰。
IPSec階段一（快速模式）：發(fā)送消息1 initiator====>responsor
同樣定義一組策略，繼續(xù)用SKEYID_e加密：
Encapsulation— ESP
Integrity checking— SHA-HMAC
DH group— 2
Mode— Tunnel
IPSec階段二（快速模式）：發(fā)送消息2 initiator<====responsor
同上，主要是對消息1策略的一個(gè)確認(rèn)。
在發(fā)送消息3前，用SKEYID_d，DH共享密鑰，SPI等產(chǎn)生真正用來加密數(shù)據(jù)的密鑰。
IPSec階段三（快速模式）：發(fā)送消息3 initiator====>responsor
用來核實(shí)responsor的liveness。
至此，整個(gè)IPSec協(xié)商的兩個(gè)過程已經(jīng)完成，兩端可以進(jìn)行安全的數(shù)據(jù)傳輸 總結(jié)如下: 9個(gè)包的來回,前6個(gè)為主模式,后3個(gè)為快速模式. 相關(guān)參數(shù)---相關(guān)參數(shù)----DH算法----DH算法(產(chǎn)生3個(gè)SKEYID的素材)-----身份認(rèn)證-----身份認(rèn)證-----組策略-------組策略確認(rèn)------核實(shí)responsor的liveness 因特網(wǎng)密鑰交換協(xié)議（IKE）是一份符合因特網(wǎng)協(xié)議安全（IPSec）標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議。它常用來確保虛擬專用網(wǎng)絡(luò)VPN（virtual private network）與遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)或者宿主機(jī)進(jìn)行交流時(shí)的安全。對于兩個(gè)或更多實(shí)體間的交流來說，安全協(xié)會(huì)（SA）扮演者安全警察的作用。每個(gè)實(shí)體都通過一個(gè)密鑰表征自己的身份。因特網(wǎng)密鑰交換協(xié)議（IKE）保證安全協(xié)會(huì)（SA）內(nèi)的溝通是安全的?！ ∫蛱鼐W(wǎng)密鑰交換協(xié)議（IKE）是結(jié)合了兩個(gè)早期的安全協(xié)議而生成的綜合性協(xié)議。它們是：Oakley協(xié)議和SKEME協(xié)議。因特網(wǎng)密鑰交換協(xié)議（IKE）是基于因特網(wǎng)安全連接和密鑰管理協(xié)議ISAKMP（Internet Security Association and Key Management Protocol）中TCP/IP框架的協(xié)議。因特網(wǎng)安全連接和密鑰管理協(xié)議ISAKMP包含獨(dú)特的密鑰交換和鑒定部分。Oakley協(xié)議中指定了密鑰交換的順序，并清楚地描述了提供的服務(wù)，比如區(qū)別保護(hù)行為和鑒定行為。SKEME協(xié)議說明了密鑰交換的具體方法。盡管沒有要求因特網(wǎng)密鑰交換協(xié)議（IKE）符合因特網(wǎng)協(xié)議安全（IPSec）的內(nèi)容，但是因特網(wǎng)密鑰交換協(xié)議（IKE）內(nèi)的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)協(xié)商和鑒定、否則重發(fā)服務(wù)（請參考否則重發(fā)協(xié)議）、憑證管理CA（Certification Authority）支持系統(tǒng)和改變密碼生成方法等內(nèi)容均得益于因特網(wǎng)協(xié)議安全（IPSec）。 ESP、AH用來對IP報(bào)文進(jìn)行封裝、加/解密、驗(yàn)證以達(dá)到保護(hù)IP報(bào)文的目的，而IKE和ISAKMP/Oakley/SKEME則是通信雙方用來協(xié)商封裝形式、加/解密算法及其密鑰、密鑰的生命期、驗(yàn)證算法的。 ISAKMP/Oakley/SKEME是為IKE的協(xié)商提供服務(wù)的，它提供了實(shí)現(xiàn)IKE的框架、密鑰交換模式和方法、密鑰的更新方法。ISAKMP是“Internet安全關(guān)聯(lián)和密鑰管理協(xié)議”的簡稱，即Internet Security Associationand Key Management Protocol。ISAKMP對驗(yàn)證和密鑰交換提出了結(jié)構(gòu)框架，但沒有具體定義。ISAKMP被設(shè)計(jì)用來獨(dú)立的進(jìn)行密鑰交換，即被設(shè)計(jì)用于支持多種不同的密鑰交換。Oakley描述了一系列被稱為“模式”的密鑰交換，并詳述了每一種提供的服務(wù)。SKEME描述了一種提供匿名，否認(rèn)，和快速密鑰更新的通用密鑰交換技術(shù)。IKE是使用部分Oakley，部分SKEME，并結(jié)合ISAKMP的一種協(xié)議，它使用ISAKMP來得到已驗(yàn)證的用于生成密鑰和其它安全聯(lián)盟（如AH，ESP）中用于IETE IPsec DOI的材料。IKE協(xié)議是Oakley和SKEME協(xié)議的一種混合，并在由ISAKMP規(guī)定的一個(gè)框架內(nèi)運(yùn)作。Oakley和SKEME定義了通信雙方建立一個(gè)共享的驗(yàn)證密鑰所必須采取的步驟。IKE利用ISAKMP語言對這些步驟以及其它信息交換措施進(jìn)行表述。 IKE的用途就是在IPSec通信雙方之間，建立起共享安全參數(shù)及驗(yàn)證過的密鑰，亦即建立“安全關(guān)聯(lián)”關(guān)系。
圖12.9 IKE的用途 IKE是一種常規(guī)用途的安全交換協(xié)議，可用于策略的磋商，以及驗(yàn)證加密材料的建立，適用于多方面的需求椚?/FONT>SNMPv3、OSPFv2等等。IKE采用的規(guī)范是在“解釋域（DomainofInterpretation，DOI）”中制訂的。針對IPSec存在著一個(gè)名為RFC2407的解釋域，它定義了IKE具體如何與IPSecSA進(jìn)行協(xié)商。如果其它協(xié)議要用到IKE，每種協(xié)議都要定義各自的DOI。為正確實(shí)施IKE，需遵守三份文件（文檔）的規(guī)定，它們分別是：基本ISAKMP規(guī)范（RFC2408）、IPSec解釋域（RFC2407）、IKE規(guī)范本身（RFC2409）。 IKE主要完成兩個(gè)作用：安全關(guān)聯(lián)的集中化管理，減少連接時(shí)間、密鑰的生成和管理。 Oakley和SKEME各自定義了建立經(jīng)過驗(yàn)證的密鑰交換的方法。其中包括負(fù)載的構(gòu)建，信息負(fù)載的運(yùn)送，它們被處理的順序以及被使用的方法。Oakley定義了“模式”，ISAKMP定義了“階段”。兩者之間的關(guān)系非常直接，IKE描述了在兩個(gè)階段中進(jìn)行的不同的、稱為模式的交換。 IKE建立SA分兩個(gè)階段。第一階段，協(xié)商創(chuàng)建一個(gè)通信信道（IKE SA），并對該信道進(jìn)行認(rèn)證，為雙方進(jìn)一步的IKE通信提供機(jī)密性、數(shù)據(jù)完整性以及數(shù)據(jù)源認(rèn)證服務(wù)，IKE定義了兩個(gè)第一階段的協(xié)商（Main Mode－主模式和Aggressive Mode-積極模式） 第一階段協(xié)商（主模式協(xié)商）步驟： 主模式交換提供了身份保護(hù)機(jī)制，經(jīng)過三個(gè)步驟，六個(gè)消息，頭兩個(gè)消息協(xié)商策略；下兩個(gè)消息交換Diffie-Hellman的公共值和必要的輔助數(shù)據(jù)；最后的兩個(gè)消息驗(yàn)證Diffie-Hellman交換。
圖12.10 使用簽名驗(yàn)證的主模式 策略協(xié)商交換。IKE以“保護(hù)組（Protectionsuite）”的形式來定義策略。每個(gè)保護(hù)組都至少需要定義采用的加密算法（選擇DES或3DES）、散列算法（選擇MD5或SHA）、Diffie-Hellman組以及驗(yàn)證方法（數(shù)字簽名，公共密鑰加密的兩種驗(yàn)證，或者共享密鑰認(rèn)證）。IKE的策略數(shù)據(jù)庫則列出了所有保護(hù)組（按各個(gè)參數(shù)的順序）。由于通信雙方?jīng)Q定了一個(gè)特定的策略組后，它們以后的通信便必須根據(jù)它進(jìn)行，所以這種形式的協(xié)商是兩個(gè)IKE通信實(shí)體第一步所需要做的。 Diffie Hellman共享值、nonce交換交換。雖然名為密鑰交換，但事實(shí)上交換的只是一些DH算法生成共享密鑰所需要的基本材料信息。在彼此交換過密鑰生成材料后，兩端主機(jī)可以各自生成出完全一樣的共享“主密鑰”，保護(hù)緊接其后的認(rèn)證過程。Diffie-Hellman交換以及一個(gè)共享秘密的建立是IKE協(xié)議的第二步。 身份驗(yàn)證交換。IKE交換的下一個(gè)步驟便是對Diffie-Hellman共享秘密進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)還要對IKESA本身進(jìn)行驗(yàn)證。DH交換需要得到進(jìn)一步認(rèn)證，如果認(rèn)證不成功，通信將無法繼續(xù)下去?！爸髅荑€”結(jié)合在第一步中確定的協(xié)商算法，對通信實(shí)體和通信信道進(jìn)行認(rèn)證。在這一步中，整個(gè)待認(rèn)證的實(shí)體載荷，包括實(shí)體類型、端口號和協(xié)議，均由前一步生成的“主密鑰”提供機(jī)密性和完整性保證。一或多個(gè)證書負(fù)載在傳遞中是可選的。 在野蠻模式下，總共三個(gè)信息被交換。第一個(gè)信息由SA、nonce和身份組成。第二個(gè)信息是，在驗(yàn)證發(fā)起方并接受SA后，應(yīng)答方發(fā)送nonce 和身份信息給發(fā)起方。第三個(gè)信息是，發(fā)起方驗(yàn)證應(yīng)答方的身份以及進(jìn)行被提議的信息的交換。
圖12.11 帶簽名的野蠻模式 在Aggressive模式下，兩個(gè)在第一次交換發(fā)送的身份信息是沒有加密的。Aggressive 模式的優(yōu)點(diǎn)是信息交換快速，但加密被節(jié)省了。 第二階段建立SA（快速模式）。 這一階段協(xié)商建立IPsec SA，為數(shù)據(jù)交換提供IPSec服務(wù)。第二階段協(xié)商消息受第一階段SA保護(hù)，任何沒有第一階段SA保護(hù)的消息將被拒收。 快速模式本身并不是一次完整的交換（因?yàn)樗偷谝浑A段交換相關(guān)聯(lián)），但又作為SA協(xié)商過程（第二階段）的一部分用來衍生密鑰材料和協(xié)商非ISAKMP SA的共享策略?？焖倌Ｊ浇粨Q的信息必須由ISAKMP SA來保護(hù)棗即除了ISAKMP報(bào)頭外，所有的負(fù)載都要加密。在快速模式中，HASH負(fù)載必須立即跟隨在ISAKMP報(bào)頭后，SA負(fù)載必須緊跟在HASH負(fù)載之后。HASH用于驗(yàn)證消息，同時(shí)也提供了參與的證據(jù)。 快速模式基本上是一次SA協(xié)商和提供重放保護(hù)的nonce交換。nonce用于產(chǎn)生新的密鑰材料并阻止通過重放攻擊產(chǎn)生虛假的安全聯(lián)盟?？蛇x的密鑰交換（KE）負(fù)載可以經(jīng)交換來實(shí)現(xiàn)通過快速模式產(chǎn)生附加的Diffie-Hellman交換以及求冪運(yùn)算。但是必須支持使用快速模式的密鑰交換負(fù)載成為可選的。 第二階段協(xié)商（快速模式協(xié)商）步驟：
12.12 快速模式 快速模式交換通過三條消息建立IPsec SA：頭兩條消息協(xié)商IPsec SA的各項(xiàng)參數(shù)值，并生成IPsec 使用的密鑰。包括使用哪種IPSec協(xié)議（AH或ESP）、使用哪種hash算法（D5或SHA）、是否要求加密，若是，選擇加密算法（DES或3DES）。在上述三方面達(dá)成一致后，將建立起兩個(gè)SA，分別用于入站和出站通信。第二條消息還為響應(yīng)方提供在場的證據(jù)；第三條消息為發(fā)起方提供在場的證據(jù)。 IKE階段1的目的是鑒別IPSec對等體，在對等體間設(shè)立安全通道，以便IKE交換信息。主要功能如下：鑒別和保護(hù)IPSec實(shí)體的身份；協(xié)商IKE SA；執(zhí)行D-H交換；建立安全通道以便協(xié)商IKE階段2的參數(shù)。 IKE階段1，IKE 在兩個(gè)IKE對等體間創(chuàng)建一個(gè)認(rèn)證過的安全通道，IKE SA。安全關(guān)聯(lián)（SA）是實(shí)體間的關(guān)系，它表示通信方如何使用安全服務(wù)進(jìn)行安全通信。IKE SA就是IKE之間如何使用安全服務(wù)進(jìn)行通信；IPSec SA就是IPSec實(shí)體間如何使用安全服務(wù)進(jìn)行通信。 IKE階段一存在兩種模式： 第三次交換 用于驗(yàn)證對方的身份。身份值是以加密的IPSec對等體的IP地址。 IKE SA為IKE指定下列參數(shù)值: 認(rèn)證方法{Pre-Share|RSA簽名|RSA加密} IKE階段2，協(xié)商IPSec SA，還要生產(chǎn)IPSec所需要的密鑰。發(fā)送端提供一個(gè)或多個(gè)變換集合(Transform sets)，用于指定一個(gè)被允許的交換組合。IKE階段2 執(zhí)行以下功能：協(xié)商IPSec SA參數(shù)，建立IPSec SA，周期性的重新協(xié)商IPSec SA，可選的執(zhí)行一次額外的D-H交換。IKE階段2只有一種模式，快捷模式（Quick Mode）?？旖菽Ｊ絽f(xié)商一個(gè)共享的IPSec策略，獲得共享的、用于IPSec安全算法的密鑰材料，并建立IPSec SA?？旖菽Ｊ揭灿迷贗PSec SA life time 過期之后重新協(xié)商一個(gè)新的IPSec SA。如果在IPSec策略里指定了完美向前保密（Perfect Forward Secrecy，PFS），在快捷模式中將執(zhí)行一次額外的D-H交換。 總的來說，IKE階段一就是協(xié)商各種IKE SA參數(shù)，從而建立一個(gè)安全的通信通道以供IKE階段二來建立Ipsec隧道，他們只是協(xié)商確認(rèn)了一些參數(shù)，但是并沒有具體的實(shí)施。 IKE階段2則是在IKE階段一的基礎(chǔ)上協(xié)商IPSEC SA 從而建立安全的IPSEC 隧道，這個(gè)時(shí)候開始實(shí)施具體的協(xié)議來實(shí)現(xiàn)IKE階段一協(xié)商的參數(shù)，比如使用ESP或者AH協(xié)議來實(shí)現(xiàn)階段一的協(xié)商好的加密和認(rèn)證方法，而在階段一只是協(xié)商好要使用哪些參數(shù)來實(shí)現(xiàn)一個(gè)可靠安全的ipsec 隧道，但是沒有指定用哪些協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，二階段二就是真正實(shí)施階段 Internet密鑰交換（IKE） 兩臺IPSec計(jì)算機(jī)在交換數(shù)據(jù)之前，必須首先建立某種約定，這種約定，稱為"安全關(guān)聯(lián)"，指雙方需要就如何保護(hù)信息、交換信息等公用的安全設(shè)置達(dá)成一致，更重要的是，必須有一種方法，使那兩臺計(jì)算機(jī)安全地交換一套密鑰，以便在它們的連接中使用。見圖七。 Internet 工程任務(wù)組IETF制定的安全關(guān)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)法和密鑰交換解決方案--IKE（Internet密鑰交換）負(fù)責(zé)這些任務(wù)，它提供一種方法供兩臺計(jì)算機(jī)建立安全關(guān)聯(lián) (SA)。SA 對兩臺計(jì)算機(jī)之間的策略協(xié)議進(jìn)行編碼，指定它們將使用哪些算法和什么樣的密鑰長度，以及實(shí)際的密鑰本身。IKE主要完成兩個(gè)作用： ·安全關(guān)聯(lián)的集中化管理，減少連接時(shí)間 ·密鑰的生成和管理 一、什么是SA？ 安全關(guān)聯(lián)SA（Security Association）是單向的，在兩個(gè)使用 IPSec的實(shí)體（主機(jī)或路由器）間建立的邏輯連接，定義了實(shí)體間如何使用安全服務(wù)（如加密）進(jìn)行通信。它由下列元素組成：1）安全參數(shù)索引SPI；2）IP目的地址；3）安全協(xié)議。 SA是一個(gè)單向的邏輯連接，也就是說，在一次通信中，IPSec 需要建立兩個(gè)SA，一個(gè)用于入站通信，另一個(gè)用于出站通信。若某臺主機(jī)，如文件服務(wù)器或遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器，需要同時(shí)與多臺客戶機(jī)通信，則該服務(wù)器需要與每臺客戶機(jī)分別建立不同的SA。每個(gè)SA用唯一的SPI索引標(biāo)識，當(dāng)處理接收數(shù)據(jù)包時(shí)，服務(wù)器根據(jù)SPI值來決定該使用哪種SA。 二、第一階段SA（主模式SA，為建立信道而進(jìn)行的安全關(guān)聯(lián)） IKE建立SA分兩個(gè)階段。第一階段，協(xié)商創(chuàng)建一個(gè)通信信道（IKE SA），并對該信道進(jìn)行認(rèn)證，為雙方進(jìn)一步的IKE通信提供機(jī)密性、數(shù)據(jù)完整性以及數(shù)據(jù)源認(rèn)證服務(wù)；第二階段，使用已建立的IKE SA建立IPsec SA。分兩個(gè)階段來完成這些服務(wù)有助于提高密鑰交換的速度。 第一階段協(xié)商（主模式協(xié)商）步驟： 1．策略協(xié)商，在這一步中，就四個(gè)強(qiáng)制性參數(shù)值進(jìn)行協(xié)商： 1）加密算法：選擇DES或3DES 2）hash算法：選擇MD5或SHA 3）認(rèn)證方法：選擇證書認(rèn)證、預(yù)置共享密鑰認(rèn)證或Kerberos v5認(rèn)證 4）Diffie-Hellman組的選擇 2．DH交換 雖然名為"密鑰交換"，但事實(shí)上在任何時(shí)候，兩臺通信主機(jī)之間都不會(huì)交換真正的密鑰，它們之間交換的只是一些DH算法生成共享密鑰所需要的基本材料信息。DH交換，可以是公開的，也可以受保護(hù)。在彼此交換過密鑰生成"材料"后，兩端主機(jī)可以各自生成出完全一樣的共享"主密鑰"，保護(hù)緊接其后的認(rèn)證過程。 3．認(rèn)證 DH交換需要得到進(jìn)一步認(rèn)證，如果認(rèn)證不成功，通信將無法繼續(xù)下去。"主密鑰"結(jié)合在第一步中確定的協(xié)商算法，對通信實(shí)體和通信信道進(jìn)行認(rèn)證。在這一步中，整個(gè)待認(rèn)證的實(shí)體載荷，包括實(shí)體類型、端口號和協(xié)議，均由前一步生成的"主密鑰"提供機(jī)密性和完整性保證。 三、第二階段SA（快速模式SA，為數(shù)據(jù)傳輸而建立的安全關(guān)聯(lián)） 這一階段協(xié)商建立IPsec SA，為數(shù)據(jù)交換提供IPSec服務(wù)。第二階段協(xié)商消息受第一階段SA保護(hù)，任何沒有第一階段SA保護(hù)的消息將被拒收。 第二階段協(xié)商（快速模式協(xié)商）步驟： 1．策略協(xié)商，雙方交換保護(hù)需求： ·使用哪種IPSec協(xié)議：AH或ESP ·使用哪種hash算法：MD5或SHA ·是否要求加密，若是，選擇加密算法：3DES或DES 在上述三方面達(dá)成一致后，將建立起兩個(gè)SA，分別用于入站和出站通信。 2．會(huì)話密鑰"材料"刷新或交換 在這一步中，將生成加密IP數(shù)據(jù)包的"會(huì)話密鑰"。生成"會(huì)話密鑰"所使用的"材料"可以和生成第一階段SA中"主密鑰"的相同，也可以不同。如果不做特殊要求，只需要刷新"材料"后，生成新密鑰即可。若要求使用不同的"材料"，則在密鑰生成之前，首先進(jìn)行第二輪的DH交換。 3．SA和密鑰連同SPI，遞交給IPSec驅(qū)動(dòng)程序。 第二階段協(xié)商過程與第一階段協(xié)商過程類似，不同之處在于：在第二階段中，如果響應(yīng)超時(shí)，則自動(dòng)嘗試重新進(jìn)行第一階段SA協(xié)商。 第一階段SA建立起安全通信信道后保存在高速緩存中，在此基礎(chǔ)上可以建立多個(gè)第二階段SA協(xié)商，從而提高整個(gè)建立SA過程的速度。只要第一階段SA不超時(shí)，就不必重復(fù)第一階段的協(xié)商和認(rèn)證。允許建立的第二階段SA的個(gè)數(shù)由IPSec策略屬性決定。 四、SA生命期 第一階段SA有一個(gè)缺省有效時(shí)間，如果SA超時(shí)，或"主密鑰"和"會(huì)話密鑰"中任何一個(gè)生命期時(shí)間到，都要向?qū)Ψ桨l(fā)送第一階段SA刪除消息，通知對方第一階段SA已經(jīng)過期。之后需要重新進(jìn)行SA協(xié)商。第二階段SA的有效時(shí)間由IPSec驅(qū)動(dòng)程序決定。 密鑰保護(hù) 一、密鑰生命期 生命期設(shè)置決定何時(shí)生成新密鑰。在一定的時(shí)間間隔內(nèi)重新生成新密鑰的過程稱為"動(dòng)態(tài)密鑰更新"或"密鑰重新生成"。密鑰生命期設(shè)置決定了在特定的時(shí)間間隔之后，將強(qiáng)制生成新密鑰。例如，假設(shè)一次通信需要1萬秒，而我們設(shè)定密鑰生命期為1千秒，則在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸期間將生成10個(gè)密鑰。在一次通信中使用多個(gè)密鑰保證了即使攻擊者截取了單個(gè)通信密鑰，也不會(huì)危及全部通信安全。密鑰生命期有一個(gè)缺省值，但"主密鑰"和"會(huì)話密鑰"生命期都可以通過配置修改。無論是哪種密鑰生命期時(shí)間到，都要重新進(jìn)行SA協(xié)商。單個(gè)密鑰所能處理的最大數(shù)據(jù)量不允許超過100兆。 二、會(huì)話密鑰更新限制 反復(fù)地從同一個(gè)的"主密鑰"生成材料去生成新的"會(huì)話密鑰"很可能會(huì)造成密鑰泄密。"會(huì)話密鑰更新限制"功能可以有效地減少泄密的可能性。 例如，兩臺主機(jī)建立安全關(guān)聯(lián)后，A先向B發(fā)送某條消息，間隔數(shù)分鐘后再向B發(fā)送另一條消息。由于新的SA剛建立不久，因此兩條消息所用的加密密鑰很可能是用同一"材料"生成的。如果想限制某密鑰"材料"重用次數(shù)，可以設(shè)定"會(huì)話密鑰更新限制"。譬如，設(shè)定"會(huì)話密鑰更新限制"為5，意味著同一"材料"最多只能生成5個(gè)"會(huì)話密鑰"。 若啟用"主密鑰精確轉(zhuǎn)發(fā)保密（PFS）"，則"會(huì)話密鑰更新限制"將被忽略，因?yàn)镻FS 每次都強(qiáng)制使用新"材料"重新生成密鑰。將"會(huì)話密鑰更新限制"設(shè)定為1和啟用PFS效果是一樣的。如果既設(shè)定了"主密鑰"生命期，又設(shè)定了"會(huì)話密鑰更新限制"，那么無論哪個(gè)限制條件先滿足，都引發(fā)新一輪SA協(xié)商。在缺省情況下，IPSec不設(shè)定"會(huì)話密鑰更新限制"。 三、Diffie-Hellman（DH）組 DH組決定DH交換中密鑰生成"材料"的長度。密鑰的牢固性部分決定于DH組的強(qiáng)度。IKE共定義了5個(gè)DH組，組1（低）定義的密鑰"材料"長度為768位；組2（中）長度為1024位。密鑰"材料"長度越長，所生成的密鑰安全度也就越高，越難被破譯。 DH組的選擇很重要，因?yàn)镈H組只在第一階段的SA協(xié)商中確定，第二階段的協(xié)商不再重新選擇DH組，兩個(gè)階段使用的是同一個(gè)DH組，因此該DH組的選擇將影響所有"會(huì)話密鑰"的生成。 在協(xié)商過程中，對等的實(shí)體間應(yīng)選擇同一個(gè)DH組，即密鑰"材料"長度應(yīng)該相等。若DH組不匹配，將視為協(xié)商失敗。 四、精確轉(zhuǎn)發(fā)保密PFS（Perfect Forward Secrecy） 與密鑰生命期不同，PFS決定新密鑰的生成方式，而不是新密鑰的生成時(shí)間。PFS保證無論在哪一階段，一個(gè)密鑰只能使用一次，而且，生成密鑰的"材料"也只能使用一次。某個(gè)"材料"在生成了一個(gè)密鑰后，即被棄，絕不用來再生成任何其他密鑰。這樣可以確保一旦單個(gè)密鑰泄密，最多只可能影響用該密鑰加密的數(shù)據(jù)，而不會(huì)危及整個(gè)通信。 PFS分"主密鑰"PFS和"會(huì)話密鑰"PFS，啟用"主密鑰"PFS，IKE必須對通信實(shí)體進(jìn)行重新認(rèn)證，即一個(gè)IKE SA只能創(chuàng)建一個(gè)IPsec SA，對每一次第二階段SA的協(xié)商，"主密鑰"PFS都要求新的第一階段協(xié)商，這將會(huì)帶來額外的系統(tǒng)開銷。因此使用它要格外小心。 然而，啟用"會(huì)話密鑰"PFS，可以不必重新認(rèn)證，因此對系統(tǒng)資源要求較小。"會(huì)話密鑰"PFS只要求為新密鑰生成進(jìn)行新的DH交換，即需要發(fā)送四個(gè)額外消息，但無須重新認(rèn)證。 PFS不屬于協(xié)商屬性，不要求通信雙方同時(shí)開啟PFS。"主密鑰"PFS和"會(huì)話密鑰"PFS均可以各自獨(dú)立設(shè)置 |
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