Архитектура защиты на уровне IP

IPSec обеспечивает сервис защиты на уровне IP, позволяя системе выбрать необходимые протоколы защиты, определить алгоритм (алгоритмы) для соответ­ствующего сервиса (сервисов) и задать значения любых криптографических ключей, требуемых для запрошенного сервиса. Для защиты используется два протокола: протокол аутентификации, указанный заголовком данного протокола (заголовком аутентификации АН), и комбинированный протокол шифрова­ния/аутентификации, определенный форматом пакета для этого протокола (протокола ESP). В данном случае обеспечиваются следующие виды сервиса:

• контроль доступа;

• целостность без установления соединений;

• аутентификация источника данных;

• отторжение воспроизведенных пакетов (форма целостности последователь­ностей);

• конфиденциальность (шифрование);

• ограниченная конфиденциальность транспортного потока.

В случае ESP есть два варианта: с использованием и без использова­ния опции аутентификации. Как АН, так и ESP имеют возможности контроля доступа, основанного на распределении криптографических ключей и управле­нии транспортными потоками, относящимися к этим протоколам защиты.

 

Вид сервиса	AH	ESP (только шифрование)	ESP (шифрование и аутентификация)
Контроль доступа	ü	ü	ü
Целостность без установления соединений	ü		ü
Аутентификация источника данных	ü		ü
Отторжение воспроизведенных пакетов	ü	ü	ü
Конфиденциальность		ü	ü
Ограниченная конфиденциальность транспортного потока		ü	ü

 

  Ключевым объектом в механизмах аутентификации и конфиденциальности для IP является защищенная связь (Security Association). Связь представляет со­бой одностороннее отношение между отправителем и получателем, применяю­щим сервис защиты к транспортному потоку. Сервис защиты предоставляет возможность для защищенной связи ис­пользовать либо АН, либо ESP, но никак не обе эти возможности одновременно.

       В любом пакете IP защищенная связь однозначно идентифи­цируется адресом пункта назначения в заголовке IPv4 или IPv6 и индексом па­раметров защиты (даёт возможност ьвыбрать защищённую связь по которой должен обрабатываться полученный пакет) во вложенном заголовке расширения (АН или ESP).

Заголовки АН и ESP поддерживают два режима использования: транспортный и туннельный. Дадим краткий обзором этих режимов.

Транспортный режим.

Транспортный режим обеспечивает защиту прежде всего для протоколов высшего уровня. Это значит, что защита транспортного режима распространяет­ся на полезный груз пакета IP. Примеры включают сегмент TCP или UDP, или пакет протокола ICMP, которые размещаются непосредственно над IP в стеке главного прото­кола. Когда система использует заголовки АН или ESP над IPv4, полезным грузом являются данные, обычно размещаемые сразу после заголовка IP. Для IPv6 полезным грузом яв­ляются данные, обычно следующие после заголовка IP и всех имеющихся заго­ловков расширений IPv6, за возможным исключением заголовка параметров ад­ресата, который тоже может подлежать защите.

ESP в транспортном режиме шифрует и, если нужно, идентифицирует полез­ный груз IP, но не заголовок IP. АН в транспортном режиме идентифицирует полезный груз IP и некоторые части заголовка IP.

Туннельный режим.

Туннельный режим обеспечивает защиту всего пакета IP. После добавления к пакету IP полей АН или ESP весь пакет, вместе с полями защиты, рассматривается как полезный груз некоторого нового "внешнего" пакета IP с новым внешним заголовком IP. Весь оригинальный, или внутренний, пакет при этом пересылается через "туннель" от одной точки сети IP к другой, и ни один из маршрутизаторов на пути не может проверить внут­ренний заголовок IP. Ввиду того что оригинальный пакет инкапсулирован в но­вый, больший пакет может иметь совершенно другие адреса источника и адреса­та, что усиливает защиту. Туннельный режим используется тогда, когда один или оба конца защищенной связи являются шлюзами защиты, например бранд­мауэрами или маршрутизаторами, которые основаны на IPSec. При использова­нии туннельного режима системы в сетях за брандмауэрами могут осуществлять защищенный обмен данными без применения IPSec. Незащищенные пакеты, ге­нерируемые такими системами, связываются по туннелям, проложенным через внешние сети с помощью туннельного режима защищенной связи, установленно­го программным обеспечением IPSec в брандмауэре или защищенном маршрути­заторе на границе локальной сети.

Функциональные возможности транспортного и туннельного режимов

Вид заголовка	Транспортный режим защи­щенной связи	Туннельный режим защищенной связи
АН	Идентифицирует полезный груз IP, а также отдельные части за­головка IP и заголовков расши­рений IPv6	Идентифицирует весь внутренний пакет IP (заголовок и полезный груз внутреннего пакета IP), а также от­дельные части внешнего заголовка IP и внешних заголовков расшире­ний IPv6
ESP	Шифрует полезный груз IP и все заголовки расширений IPv6, следующие за заголовком ESP	Шифрует внутренний пакет IP
ESP с аутен­тификацией	Шифрует полезный груз IP и все заголовки расширений IPv6, следующие за заголовком ESP. Идентифицирует полезный груз IP, но не заголовок IP	Шифрует внутренний пакет IP. Идентифицирует внутренний пакет IP

 

Заголовок аутентификации (AH).

Структура заголовка.

Заголовок аутентификации (АН) обеспечивает поддержку целостности данных и аутентификации пакетов IP. Свойство целостности данных гарантирует невоз­можность незаметной модификации содержимого пакета в пути следования. Функция аутентификации дает возможность конечной системе или сетевому уст­ройству идентифицировать пользователя или приложение и соответственно от­фильтровать трафик, а также защититься от очень распространенных сегодня в Internet атак с подменой сетевых адресов. Заголовок АН также защищает от атак воспроизведения сообщений.

Заголовок аутентификации состоит из следующих полей

Следующий заголовок	Длина полезного груза	Зарезервировано

Индекс параметров защиты