【转】IPSec 的两种工作模式及其报文封装格式

隧道( tunnel )模式:隧道模式保护所有 IP 数据并封装新的 IP 头部,不使用原始 IP 头部进行路由。在 IPSec 头部( ESP 或 AH )前加入新的 IP 头部,源 IP 地址和目的 IP 地址为 IPSec peer 地址。并允许 RFC 1918(私有地址)规定的地址参与 VPN 穿越互联网。

AH Tunnel mode
AH Tunnel mode
ESP Tunnel mode
ESP Tunnel mode

传输( transport )模式:传输模式保护原始 IP 头部后面的数据,在原始 IP 头部和 payload 间插入 IPSec 头部( ESP 或 AH )。典型应用为端到端的会话,并且要求原始 IP 头部全局可路由。

AH Transport mode
AH Transport mode
ESP Transport mode
ESP Transport mode

在隧道模式和传输模式下的数据封装形式对比如下图所示,图中 data 为原 IP 报文:

IPSec的两种工作模式及其报文封装格式
IPSec 的两种工作模式及其报文封装格式

AH 和 ESP 的最大区别有两个:

  • 一个是 AH 不提供加密服务,而 ESP 提供加密服务。
  • 另一个是它们验证的范围不同,ESP 不验证 IP 报头,而 AH 验证 IP 报头,所以往往需要结合使用 AH 和 ESP 才能保证 IP 报头的机密性和完整性(如上图所示);AH 为 IP 报头提供尽可能多的验证保护,验证失败的包将被丢弃,不交给上层协议解密,这种操作模式可以减少拒绝服务攻击成功的机会。

隧道模式和传输模式在 IP 数据报的 ESP 负载部分上的不同:

  • 在隧道模式中,整个 IP 数据报都在 ESP 负载中进行封装和加密。当这完成以后,真正的源 IP 地址和目的 IP 地址都可以被隐藏。这种模式的一种典型用法就是在防火墙与防火墙之间通过虚拟专用网的连接时进行的主机或拓扑隐藏。
  • 在传输模式中,只有更高层协议帧( TCP、UDP、ICMP 等)被放到加密后的 IP 数据报的 ESP 负载部分。在这种模式中,源 IP 地址和目的 IP 地址以及所有的 IP 报头都是不加密发送的。

加密点不等于通信点的时候就是隧道模式,如果加密点等于通信点的话就是传输模式。但是要注意,默认情况下都是隧道模式,这个你在 show crypto ipsec sa 中可以看到。因为传输模式比隧道模式少了一个头部,这样提供了更大的负载空间,所以尽量使用传输模式。

传输模式是两台电脑直接通过 IPSec VPN 连接的时候用的,隧道模式是只要一端采用网关的话就需要用隧道模式。因为如果采用传输模式连接且一端是网关的时候,因为网关有 NAT 功能,会将地址变换,而传输模式是只识别原 IP 的,所以这样就会被直接丢弃掉。而隧道模式则是用 IPSec peer 地址直接建立隧道用于两端的通讯,不会出现被抛弃的情况。

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