互联网密钥交换

互联网密钥交换 （IKE） 是一种安全密钥管理协议，用于在两台设备之间建立安全、经过身份验证的通信通道。

IKE 执行以下操作：

• 协商和管理 IKE 和 IPsec 参数

• 验证安全密钥交换

• 通过共享机密（而非密码）和公钥提供相互对等身份验证

• 提供身份保护（在主模式下）

• 采用 Diffie-Hellman 方法，在 IPsec 中是可选的（共享密钥可以在端点上手动输入）。

IKE 标准有两个版本：

• IKE 版本 1 - 在 RFC 2409 中定义的 IKE 协议。

• IKE 版本 2 - IKE 版本 2 （IKEv2） 是 RFC 7296 中定义的 IKE 协议的最新版本。

互联网密钥交换第 2 版 （IKEv2） 是 RFC 7296 中定义的互联网密钥交换 （IKE） 协议的最新版本。VPN 对等方配置为 IKEv1 或 IKEv2。将对等方配置为 IKEv2 时，如果其远程对等方发起 IKEv1 协商，则其无法回退到 IKEv1。

与 IKEv1 相比，使用 IKEv2 的优势如下：

• 将八次初始交换替换为一次四条消息的交换。

• 减少了 IPsec SA 设置的延迟，并提高了连接建立速度。

• 提高针对 DOS 攻击的鲁棒性。

• 通过使用序列号、确认和纠错来提高可靠性。

• 提高可靠性，因为所有消息都是请求或响应。如果发起方未收到响应，则负责重新传输。

IPsec 可通过以下任一方式建立 VPN：

• 互联网密钥交换 （IKE） 协议 — IPsec 支持使用 IKE 协议自动生成和协商密钥和安全关联。与手册密钥交换相比，使用 IKE 在两个端点之间协商 VPN 可提供更高的安全性。

• 手动密钥交换 — IPsec 支持在双方手动使用和交换密钥（例如：电话或电子邮件）以建立 VPN。

IKE 协商包括两个阶段：

• 第 1 阶段 — 协商信道验证和保护方面的提议交换。

• 第 2 阶段 — 协商安全关联 （SA），以保护通过 IPsec 隧道的数据。

AutoKey 互联网密钥交换 （IKE） 隧道协商的第 1 阶段 包括交换有关如何验证和保护信道的提议。参与方交换提议，以便获得可接受的安全服务，例如：

• 加密算法 - 数据加密标准 （DES）、三重数据加密标准 （3DES） 和高级加密标准 （AES）。（请参阅 IPsec 概述。）

• 身份验证算法 — 消息摘要 5 （MD5） 和安全散列算法 （SHA）。（请参阅 IPsec 概述。）

• Diffie-Hellman （DH） 群组。（请参阅 IPsec 概述。）

• 预共享密钥或 RSA/DSA 证书。（请参阅 IPsec 概述。）

当隧道的两端都同意至少接受一组提议的第 1 阶段 安全参数，然后对它们进行处理时，第 1 阶段 协商将成功结束。瞻博网络设备最多支持四个第 1 阶段 协商提议，以便定义您将接受的一套密钥协商安全参数的限制。Junos OS 可提供预定义的标准、兼容和基本的第 1 阶段提议集。您还可以对自定义第 1 阶段 提议进行定义。

第 1 阶段 交换可以在主模式或积极模式下进行。您可以在 IKE 策略配置期间选择模式。

本主题包含以下部分：

• 主模式
• 积极模式

参与方建立安全且经过验证的信道后，会继续进入第 2 阶段 ，在其中协商安全关联 （SA），以保护要通过 IPsec 隧道传输的数据。

与第 1 阶段 的过程类似，参与方交换提议，以确定要在 SA 中使用的安全参数。第 2 阶段 提议还包括安全协议（封装安全性有效负载 （ESP） 或认证头 （AH）））以及选定的加密和身份验证算法。如果需要完全向前保密 （PFS），提议还可以指定 Diffie-Hellman （DH） 组。

无论第 1 阶段 中使用何种模式，第 2 阶段 始终在快速模式下工作，并涉及三条消息的交换。

本主题包含以下部分：

• 代理 ID
• 完全向前保密
• 重放保护

IKE 版本 2 是 IKEv1 方法的后续版本。它在对等 VPN 设备之间提供安全的 VPN 通信通道，并以受保护的方式定义 IPsec 安全关联 （SA） 的协商和身份验证。

IKEv2 不包括与 IKEv1 类似的第 1 阶段和第 2 阶段，但需要进行四次消息交换才能与 IKEv2 协商 IPsec 隧道。IKEv2 中的消息交换如下：

• 协商安全属性以建立 IPsec 隧道。这包括交换使用的协议/参数以及 Diffie-Hellman 群组。

• 在建立 IPsec 隧道时，每个对等方都会建立或验证其身份。

• 对等方，以在彼此之间创建额外的安全关联。

• 对等方执行活跃度检测、移除 SA 关系和报告错误消息。

• IKEv2 配置有效负载
• IKEv2 密钥更新和重新身份验证
• IKEv2 分段
• IKEv2 流量选择器

在互联网密钥交换 （IKE） 虚拟专用网络 （VPN） 协商的第 2 阶段使用代理 ID。VPN 隧道的两端要么手动配置代理 ID（基于路由的 VPN），要么仅在隧道策略中结合使用源 IP、目标 IP 和服务。协商 IKE 的第 2 阶段时，每一端都会将配置的本地和远程代理 ID 与实际接收的内容进行比较。

基于路由和基于策略的 VPN 都支持代理 ID。但是，仅基于路由的 VPN 支持多代理 ID。多代理 ID 也称为流量选择器。流量选择器是 IKE 对等方之间的协议，如果流量与指定的本地和远程地址对匹配，则允许流量通过隧道。您在基于路由的特定 VPN 中定义流量选择器，这可能会导致多个第 2 阶段 IPsec SA。仅允许符合流量选择器的流量通过 SA。当远程网关设备是非瞻博网络设备时，通常需要使用流量选择器。

IKE 协商提供了建立安全通道的能力，双方可以通过该通道进行通信。您可以使用预共享密钥身份验证或基于证书的身份验证来定义双方如何相互身份验证。

网络地址转换遍历 （NAT-T） 是一种绕过受 IPsec 保护的数据通过 NAT 设备进行地址转换时遇到的 NAT 地址转换问题的方法。

对 IP 寻址（NAT 的功能）进行的任何更改都会导致 IKE 丢弃数据包。在第 1 阶段交换期间检测到数据路径上的一个或多个 NAT 设备后，NAT-T 会为 IPsec 数据包添加一层用户数据报协议 （UDP） 封装，以便在地址转换后不会将其丢弃。NAT-T 将 IKE 和 ESP 流量封装到 UDP 中，并将端口 4500 用作源端口和目标端口。由于 NAT 设备会使过时的 UDP 转换，因此对等方之间需要激活消息。

NAT 设备的位置可以是：

• 只有 IKEv1 或 IKEv2 发起方位于 NAT 设备后面。多个发起方可以位于单独的 NAT 设备后面。发起方还可通过多个 NAT 设备连接到响应方。

• 只有 IKEv1 或 IKEv2 响应方位于 NAT 设备后面。

• IKEv1 或 IKEv2 发起方和响应方均位于 NAT 设备后面。

Suite B 是美国美国国家安全局指定的一组加密算法，允许商业产品保护机密或绝密级别的流量。Suite B 协议在 RFC 6379《 IPsec 的 Suite B 加密套件》中定义。Suite B 加密套件提供封装安全性有效负载 （ESP） 完整性和机密性，当同时需要 ESP 完整性保护和加密时应使用。IP 模块化加密 （PRIME） 的协议要求是为英国的公共部门网络定义的一种 IPsec 配置文件，基于 Suite B 加密套件，但使用 AES-GCM 而非 AES-CBC 进行 IKEv2 协商。

支持以下加密套件：

• B-GCM-128 套件

  • ESP：在伽罗瓦计数器模式 （GCM） 中使用 128 位密钥和 16 个八位字节完整性检查值 （ICV） 的高级加密标准 （AES） 加密。

  • IKE：在密码块链接 （CBC） 模式下使用 128 位密钥进行 AES 加密，使用 SHA-256 身份验证实现完整性，使用 Diffie-Hellman （DH） 组 19 进行密钥建立，使用椭圆曲线数字签名算法 （ECDSA） 256 位椭圆曲线签名进行身份验证。

• B-GCM-256 套件

  • ESP：在 GCM for ESP 中使用 256 位密钥和 16 个八位字节 ICV 进行 AES 加密。

  • IKE：在 CBC 模式下使用 256 位密钥进行 AES 加密，使用 SHA-384 身份验证实现完整性，使用 DH 组 20 建立密钥，并使用 ECDSA 384 位椭圆曲线签名进行身份验证。

• PRIME-128

  • ESP：在 GCM 中使用 128 位密钥和 16 位字节 ICV 进行 AES 加密。

  • IKE：在 GCM 中使用 128 位密钥进行 AES 加密，使用 DH 组 19 建立密钥，并使用 ECDSA 256 位椭圆曲线签名进行身份验证。

• PRIME-256

  • ESP：在 GCM for ESP 中使用 256 位密钥和 16 个八位字节 ICV 进行 AES 加密。

  • IKE：在 GCM 中使用 256 位密钥进行 AES 加密，使用 DH 组 20 建立密钥，并使用 ECDSA 384 位椭圆曲线签名进行身份验证。

Suite-B 加密套件支持 IKEv1 和 IKEv2。PRIME 加密套件仅支持 IKEv2。