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10-安全配置

10-IPsec配置

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10-IPsec配置

目  录

1 IPsec

1.1 IPsec简介

1.1.1 安全协议及封装模式

1.1.2 安全联盟

1.1.3 认证与加密

1.1.4 IPsec实现方式

1.1.5 IPsec反向路由注入功能

1.1.6 协议规范

1.2 建立IPsec隧道的配置方式

1.3 基于ACL建立IPsec隧道

1.3.1 基于ACL建立IPsec隧道配置任务简介

1.3.2 配置ACL

1.3.3 配置IPsec安全提议

1.3.4 配置手工方式的IPsec安全策略

1.3.5 配置IKE协商方式的IPsec安全策略

1.3.6 在接口上应用IPsec安全策略

1.3.7 配置解封装后IPsec报文的ACL检查功能

1.3.8 配置IPsec抗重放功能

1.3.9 配置IPsec抗重放窗口和序号的同步功能

1.3.10 配置共享源接口IPsec安全策略

1.3.11 配置QoS预分类功能

1.3.12 配置IPsec报文日志信息记录功能

1.3.13 设置IPsec隧道模式下封装后外层IP头的DF位

1.3.14 配置IPsec反向路由注入功能

1.4 配置IPsec告警功能

1.5 配置IPsec分片功能

1.6 配置本端允许建立IPsec隧道的最大数

1.7 开启IPsec协商事件日志功能

1.8 IPsec显示和维护

2 IKE

2.1 IKE简介

2.1.2 IKE的协商过程

2.1.3 IKE的安全机制

2.1.4 协议规范

2.2 IKE配置任务简介

2.3 配置IKE profile

2.4 配置IKE提议

2.5 配置IKE keychain

2.6 配置本端身份信息

2.7 配置IKE Keepalive功能

2.8 配置IKE NAT Keepalive功能

2.9 配置IKE DPD功能

2.10 配置针对无效IPsec SPI的IKE SA恢复功能

2.11 配置对IKE SA数目的限制

2.12 配置为客户端分配IP地址的IKE本地地址池

2.13 配置IKE告警功能

2.14 开启IKE协商事件日志功能

2.15 IKE显示和维护

2.16 常见错误配置举例

2.16.1 提议不匹配导致IKE SA协商失败

2.16.2 未正确引用IKE提议或IKE keychain导致IKE SA协商失败

2.16.3 提议不匹配导致IPsec SA协商失败

2.16.4 身份信息无效导致IPsec SA协商失败

3 IKEv2

3.1 IKEv2简介

3.1.1 IKEv2的协商过程

3.1.2 IKEv2引入的新特性

3.1.3 协议规范

3.2 IKEv2配置任务简介

3.3 配置IKEv2 profile

3.4 配置IKEv2安全策略

3.5 配置IKEv2安全提议

3.6 配置IKEv2 keychain

3.7 配置IKEv2全局参数

3.7.1 配置IKEv2 cookie-challenge功能

3.7.2 配置全局IKEv2 DPD探测功能

3.7.3 配置IKEv2 NAT Keepalive功能

3.7.4 配置为对端分配IP地址的IKEv2本地地址池

3.8 IKEv2显示和维护

3.9 常见错误配置举例

3.9.1 IKEv2提议不匹配导致IKEv2 SA协商失败

3.9.2 IPsec提议不匹配导致IPsec SA协商失败

3.9.3 无法建立安全隧道

 


1 IPsec

1.1  IPsec简介

IPsec(IP Security,IP安全)是IETF制定的三层隧道加密协议,它为互联网上传输的数据提供了高质量的、基于密码学的安全保证,是一种传统的实现三层VPN(Virtual Private Network,虚拟专用网络)的安全技术。IPsec通过在特定通信方之间(例如两个安全网关之间)建立“通道”,来保护通信方之间传输的用户数据,该通道通常称为IPsec隧道。

IPsec协议不是一个单独的协议,它为IP层上的网络数据安全提供了一整套安全体系结构,包括安全协议AH(Authentication Header,认证头)和ESP(Encapsulating Security Payload,封装安全载荷)、IKE(Internet Key Exchange,互联网密钥交换)以及用于网络认证及加密的一些算法等。其中,AH协议和ESP协议用于提供安全服务,IKE协议用于密钥交换。关于IKE的详细介绍请参见“安全配置指导”中的“IKE”,本节不做介绍。

IPsec提供了两大安全机制:认证和加密。认证机制使IP通信的数据接收方能够确认数据发送方的真实身份以及数据在传输过程中是否遭篡改。加密机制通过对数据进行加密运算来保证数据的机密性,以防数据在传输过程中被窃听。

IPsec为IP层的数据报文提供的安全服务具体包括以下几种:

·     数据机密性(Confidentiality):发送方通过网络传输用户报文前,IPsec对报文进行加密。

·     数据完整性(Data Integrity):接收方对发送方发送来的IPsec报文进行认证,以确保数据在传输过程中没有被篡改。

·     数据来源认证(Data Authentication):接收方认证发送IPsec报文的发送端是否合法。

·     抗重放(Anti-Replay):接收方可检测并拒绝接收过时或重复的IPsec报文。

IPsec具有以下优点:

·     支持IKE(Internet Key Exchange,互联网密钥交换),可实现密钥的自动协商功能,减少了密钥协商的开销。可以通过IKE建立和维护SA(Security Association,安全联盟),简化了IPsec的使用和管理。

·     所有使用IP协议进行数据传输的应用系统和服务都可以使用IPsec,而不必对这些应用系统和服务本身做任何修改。

·     对数据的加密是以数据包为单位的,而不是以整个数据流为单位,这不仅灵活而且有助于进一步提高IP数据包的安全性,可以有效防范网络攻击。

1.1.1  安全协议及封装模式

1. 安全协议

IPsec包括AH和ESP两种安全协议,它们定义了对IP报文的封装格式以及可提供的安全服务。

·     AH协议(IP协议号为51)定义了AH头在IP报文中的封装格式,如图1-3所示。AH可提供数据来源认证、数据完整性校验和抗重放功能,它能保护报文免受篡改,但不能防止报文被窃听,适合用于传输非机密数据。AH使用的认证算法有HMAC-MD5和HMAC-SHA1。

·     ESP协议(IP协议号为50)定义了ESP头和ESP尾在IP报文中的封装格式,如图1-3所示。ESP可提供数据加密、数据来源认证、数据完整性校验和抗重放功能。与AH不同的是,ESP将需要保护的用户数据进行加密后再封装到IP包中,以保证数据的机密性。ESP使用的加密算法有DES、3DES、AES等。同时,作为可选项,ESP还可以提供认证服务,使用的认证算法有HMAC-MD5和HMAC-SHA1。虽然AH和ESP都可以提供认证服务,但是AH提供的认证服务要强于ESP。

在实际使用过程中,可以根据具体的安全需求同时使用这两种协议或仅使用其中的一种。设备支持的AH和ESP联合使用的方式为:先对报文进行ESP封装,再对报文进行AH封装。

2. 封装模式

IPsec支持两种封装模式:

·     传输模式(Transport Mode)

该模式下的安全协议主要用于保护上层协议报文,仅传输层数据被用来计算安全协议头,生成的安全协议头以及加密的用户数据(仅针对ESP封装)被放置在原IP头后面。若要求端到端的安全保障,即数据包进行安全传输的起点和终点为数据包的实际起点和终点时,才能使用传输模式。如图1-1所示,通常传输模式用于保护两台主机之间的数据。

图1-1 传输模式下的IPsec保护

 

·     隧道模式(Tunnel Mode)

该模式下的安全协议用于保护整个IP数据包,用户的整个IP数据包都被用来计算安全协议头,生成的安全协议头以及加密的用户数据(仅针对ESP封装)被封装在一个新的IP数据包中。这种模式下,封装后的IP数据包有内外两个IP头,其中的内部IP头为原有的IP头,外部IP头由提供安全服务的设备添加。在安全保护由设备提供的情况下,数据包进行安全传输的起点或终点不为数据包的实际起点和终点时(例如安全网关后的主机),则必须使用隧道模式。如图1-2所示,通常隧道模式用于保护两个安全网关之间的数据。

图1-2 隧道模式下的IPsec保护

 

不同的安全协议及组合在隧道和传输模式下的数据封装形式如图1-3所示。

图1-3 安全协议数据封装格式

 

1.1.2  安全联盟

SA(Security Association,安全联盟)是IPsec的基础,也是IPsec的本质。IPsec在两个端点之间提供安全通信,这类端点被称为IPsec对等体。SA是IPsec对等体间对某些要素的约定,例如,使用的安全协议(AH、ESP或两者结合使用)、协议报文的封装模式(传输模式或隧道模式)、认证算法(HMAC-MD5或HMAC-SHA1)、加密算法(DES、3DES或AES)、特定流中保护数据的共享密钥以及密钥的生存时间等。

SA是单向的,在两个对等体之间的双向通信,最少需要两个SA来分别对两个方向的数据流进行安全保护。同时,如果两个对等体希望同时使用AH和ESP来进行安全通信,则每个对等体都会针对每一种协议来构建一个独立的SA。

SA由一个三元组来唯一标识,这个三元组包括SPI(Security Parameter Index,安全参数索引)、目的IP地址和安全协议号。其中,SPI是用于标识SA的一个32比特的数值,它在AH和ESP头中传输。

SA有手工配置和IKE自动协商两种生成方式:

·     手工方式:通过命令行配置SA的所有信息。该方式的配置比较复杂,而且不支持一些高级特性(例如定时更新密钥),优点是可以不依赖IKE而单独实现IPsec功能。该方式主要用于需要安全通信的对等体数量较少,或小型静态的组网环境中。

·     IKE自动协商方式:对等体之间通过IKE协议自动协商生成SA,并由IKE协议维护该SA。该方式的配置相对比较简单,扩展能力强。在中、大型的动态网络环境中,推荐使用IKE自动协商建立SA。

手工方式建立的SA永不老化。通过IKE协商建立的SA具有生存时间,该类型的SA有两种形式的生存时间:

·     基于时间的生存时间,定义了一个SA从建立到失效的时间;

·     基于流量的生存时间,定义了一个SA允许处理的最大流量。

可同时存在基于时间和基于流量两种方式的SA生存时间,只要SA的生存时间到达指定的时间或流量时,该SA就会失效。SA失效前,IKE将为IPsec对等体协商建立新的SA,这样,在旧的SA失效前新的SA就已经准备好。在新的SA开始协商而没有协商好之前,使用当前旧的SA保护通信。一旦协商出新的SA,立即采用新的SA保护通信。

1.1.3  认证与加密

1. 认证算法

IPsec使用的认证算法主要是通过杂凑函数实现的。杂凑函数是一种能够接受任意长度的消息输入,并产生固定长度输出的算法,该算法的输出称为消息摘要。IPsec对等体双方都会计算一个摘要,接收方将发送方的摘要与本地的摘要进行比较,如果二者相同,则表示收到的IPsec报文是完整未经篡改的,以及发送方身份合法。目前,IPsec强制使用基于HMAC(Hash-based Message Authentication Code,基于散列的消息鉴别码)的认证算法,包括HMAC-MD5和HMAC-SHA1。其中,HMAC-MD5算法的计算速度快,而HMAC-SHA1算法的安全强度高。

2. 加密算法

IPsec使用的加密算法属于对称密钥系统,这类算法使用相同的密钥对数据进行加密和解密。目前设备的IPsec使用三种加密算法:

·     DES:使用56比特的密钥对一个64比特的明文块进行加密。

·     3DES:使用三个56比特(共168比特)的密钥对明文块进行加密。

·     AES:使用128比特、192比特或256比特的密钥对明文块进行加密。

这三个加密算法的安全性由高到低依次是:AES、3DES、DES,安全性高的加密算法实现机制复杂,运算速度慢。

3. 加密引擎

IPsec的认证和加/解密处理在设备上既可以通过软件实现,也可以通过硬件加密引擎实现。通过软件实现的IPsec,由于复杂的加密/解密、认证算法会占用大量的CPU资源,将会影响设备整体处理效率;通过硬件加密引擎实现的IPsec,由于复杂的算法处理由硬件完成,因此可以提高设备的处理效率。

若设备支持通过硬件加密引擎进行认证和加/解密处理,则设备会首先将需要处理的数据发送给硬件加密引擎,由硬件加密引擎对数据进行处理之后再发送回设备,最后由设备进行转发。

关于加密引擎的详细介绍请参见“安全配置指导”中的“加密引擎”。

1.1.4  IPsec实现方式

要实现建立IPsec隧道为两个IPsec对等体之间的数据提供安全保护,首先要配置相应的安全策略,通过安全策略定义哪些报文属于要保护的范围,并定义用于保护这些报文的安全参数。之后,将安全策略应用于设备的某接口上。当IPsec对等体根据安全策略识别出要保护的报文时,就建立一个相应的IPsec隧道并将其通过该隧道发送给对端。此处的IPsec隧道可以是提前手工配置或者由报文触发IKE协商建立。这些IPsec隧道实际上就是两个IPsec对等体之间建立的IPsec SA。由于IPsec SA是单向的,因此出方向的报文由出方向的SA保护,入方向的报文由入方向的SA来保护。对端接收到报文后,首先对报文进行分析、识别,然后根据预先设定的安全策略对报文进行不同的处理(丢弃,解封装,或直接转发)。

通过将IPsec安全策略应用到设备的接口上,使得设备对通过该接口收发的数据报文依据接口上应用的安全策略进行IPsec保护。

目前,在基于接口的IPsec实现方式下仅支持基于ACL建立IPsec隧道。

基于ACL(Access Control List,访问控制列表)方式下,需要通过定义ACL来指定两个对等体之间需要被保护的数据流的范围,并需要将引用了该ACL的IPsec安全策略应用到相应的接口上。只要接口发送的报文与该接口上应用的IPsec安全策略中的ACL的permit规则匹配,就会受到出方向IPsec SA的保护并进行封装处理。接口接收到目的地址是本机的IPsec报文时,首先根据报文头里携带的SPI查找本地的入方向IPsec SA,由对应的入方向IPsec SA进行解封装处理。解封装后的IP报文若能与ACL的permit规则匹配上则采取后续处理,否则被丢弃。

目前,设备支持的数据流的保护方式包括以下三种:

·     标准方式:一条IPsec隧道保护一条数据流。ACL中的每一个规则对应的数据流分别由一条单独创建的IPsec隧道来保护。缺省采用该方式。

·     聚合方式:一条IPsec隧道保护ACL中定义的所有数据流。ACL中的所有规则对应的数据流只会由一条创建的IPsec隧道来保护。该方式仅用于和老版本的设备互通。

·     主机方式:一条IPsec隧道保护一条主机到主机的数据流。ACL中的每一个规则对应的不同主机之间的数据流分别由一条单独创建的IPsec隧道来保护。这种方式下,受保护的网段之间存在多条数据流的情况下,将会消耗更多的系统资源。

1.1.5  IPsec反向路由注入功能

图1-4所示,某企业在企业分支与企业总部之间的所有流量通过IPsec进行保护,企业总部网关上需要配置静态路由,将总部发往分支的数据引到应用IPsec安全策略的接口上来。当企业分支众多或者内部网络规划发生变化时,就需要同时增加或调整总部网关上的静态路由配置,该项工作量大且容易出现配置错误。

图1-4 IPsec VPN总部-分支组网图

 

 

RRI(Reverse Route Injection,反向路由注入)功能可以很好的解决以上问题。RRI是一种自动添加到达IPsec VPN私网静态路由的机制,可以实现为受IPsec保护的流量自动添加静态路由的功能。如上IPsec VPN组网中,当企业总部侧网关设备GW上配置RRI功能后,每一个IPsec隧道建立之后,GW都会自动为其添加一条相应的静态路由。通过RRI创建的路由表项可以在路由表中查询到,其目的地址为受保护的对端网络,下一跳地址为IPsec隧道的对端地址,它使得发往对端的流量被强制通过IPsec保护并转发。

RRI创建的静态路由和手工配置的静态路由一样,可以向内网设备进行广播,允许内网设备选择合适的路由对IPsec VPN流量进行转发。

在大规模组网中,这种自动添加静态路由的机制可以简化用户配置,减少在企业总部网关设备上配置静态路由的工作量,并且可以根据IPsec SA的创建和删除进行静态路由的动态增加和删除,增强了IPsec VPN的可扩展性。

1.1.6  协议规范

与IPsec相关的协议规范有:

·     RFC 2401:Security Architecture for the Internet Protocol

·     RFC 2402:IP Authentication Header

·     RFC 2406:IP Encapsulating Security Payload

·     RFC 4552:Authentication/Confidentiality for OSPFv3

1.2  建立IPsec隧道的配置方式

通常情况下,由于IKE协议采用UDP的500端口进行通信,IPsec的AH和ESP协议分别使用51或50号协议来工作,因此为保障IKE和IPsec的正常运行,需要确保应用了IKE和IPsec配置的接口上没有禁止掉属于以上端口和协议的流量。

 

基于ACL方式:由ACL来指定要保护的数据流范围,利用ACL的丰富配置功能,结合实际的组网环境灵活制定IPsec安全策略。该方式的配置方法为:通过配置IPsec安全策略并将IPsec安全策略绑定在接口上来完成IPsec的配置。具体配置请参见“1.3  基于ACL建立IPsec隧道”。在IPv4网络和IPv6网络中,基于ACL建立IPsec隧道的配置步骤相同。

1.3  基于ACL建立IPsec隧道

1.3.1  基于ACL建立IPsec隧道配置任务简介

基于ACL建立IPsec隧道的基本配置思路如下:

(1)     配置ACL:指定要保护的数据流。IPsec不需要通过在ACL规则中指定VPN参数来保护VPN间的数据流。

(2)     配置IPsec安全提议:指定安全协议、认证算法、加密算法、封装模式等。

(3)     配置IPsec安全策略:一个IPsec安全策略是若干具有相同名字、不同顺序号的IPsec安全策略表项的集合。在同一个IPsec安全策略中,顺序号越小的IPsec安全策略表项优先级越高。IPsec安全策略将要保护的数据流和IPsec安全提议进行了关联(即定义对何种数据流实施何种保护),并指定了IPsec SA的生成方式(手工方式、IKE协商方式)、对等体IP地址(即保护路径的起点或终点)、所需要的密钥和IPsec SA的生存时间等。

(4)     在接口上应用IPsec安全策略。

表1-1 基于ACL建立IPsec隧道配置任务简介

配置任务

说明

详细配置

配置ACL

必选

1.3.2 

配置IPsec安全提议

必选

1.3.3 

配置IPsec安全策略

配置手工方式的安全策略

二者必选其一

1.3.4 

配置IKE协商方式的安全策略

1.3.5 

在接口上应用IPsec安全策略

必选

1.3.6 

配置解封装后IPsec报文的ACL检查功能

可选

1.3.7 

配置IPsec抗重放功能

可选

1.3.8 

配置IPsec抗重放窗口和序号的同步功能

可选

1.3.9 

配置共享源接口安全策略

可选

1.3.10 

配置QoS预分类功能

可选

1.3.11 

配置IPsec报文日志记录功能

可选

1.3.12 

设置IPsec隧道模式下封装后外层IP头的DF位

可选

1.3.13 

配置IPsec反向路由注入功能

可选

1.3.14 

配置IPsec告警功能

可选

1.4 

配置IPsec分片功能

可选

1.5 

配置本端允许建立IPsec隧道的最大数

可选

1.6 

开启IPsec协商事件日志功能

可选

1.7 

 

1.3.2  配置ACL

1. ACL规则中关键字的使用

IPsec通过配置ACL来定义需要保护的数据流。在IPsec应用中,ACL规则中的permit关键字表示与之匹配的流量需要被IPsec保护,而deny关键字则表示与之匹配的流量不需要保护。一个ACL中可以配置多条规则,首个与数据流匹配上的规则决定了对该数据流的处理方式。

在IPsec安全策略中定义的ACL既可用于过滤接口入方向数据流,也可用于过滤接口出方向数据流。

·     设备出入方向的数据流都使用IPsec安全策略中定义的ACL规则来做匹配依据。具体是,出方向的数据流正向匹配ACL规则,入方向的数据流反向匹配ACL规则。例如,对于应用于IPsec安全策略中的某ACL规则:rule 0 permit ip source 1.1.1.0 0.0.0.255 destination 2.2.2.0 0.0.0.255,设备使用其正向过滤出方向上从1.1.1.0/24网段发往2.2.2.0/24网段的数据流,反向过滤入方向上从2.2.2.0/24网段发往1.1.1.0/24网段的数据流。

·     在出方向上,与ACL的permit规则匹配的报文将被IPsec保护,未匹配上任何规则或与deny规则匹配上的报文将不被IPsec保护。

·     在入方向上,与ACL的permit规则匹配上的未被IPsec保护的报文将被丢弃;目的地址为本机的被IPsec保护的报文将被进行解封装处理。缺省情况下解封装后的IP报文若能与ACL的permit规则匹配上则采取后续处理,否则被丢弃。若解封装后IPsec报文的ACL检查功能处于关闭状态,则解封装后的IP报文不与ACL匹配,直接进行后续处理。

需要注意的是:

·     仅对确实需要IPsec保护的数据流配置permit规则,避免盲目地使用关键字any。这是因为,在一个permit规则中使用any关键字就代表所有指定范围上出方向的流量都需要被IPsec保护,所有对应入方向上被IPsec保护的报文将被接收并处理,入方向上未被IPsec保护的报文都将被丢弃。这种情况下,一旦入方向收到的某流量是未被IPsec保护的,那么该流量就会被丢弃,这会造成一些本不需要IPsec处理的流量丢失,影响正常的业务传输。

·     当一个安全策略下有多条优先级不同的安全策略表项时,合理使用deny规则。避免本应该与优先级较低的安全策略表项的ACL permit规则匹配而被IPsec保护的出方向报文,因为先与优先级较高的安全策略表项的ACL deny规则匹配上,而没有被IPsec保护,继而在接收端被丢弃。

下面是一个deny规则的错误配置示例。Router A和Router B上分别配置如下所示的IPsec安全策略,当Router A连接的1.1.2.0/24网段用户访问Router B连接的3.3.3.0/24网段时,报文在Router A的应用了IPsec安全策略testa的出接口上优先与顺序号为1的安全策略表项匹配,并匹配上了IPv4 ACL 3000的rule 1,因此Router A认为它不需要IPsec保护,而未进行IPsec封装。该报文到达Router B后,在应用了IPsec安全策略testb的入接口上与IPv4 ACL 3001的rule 0匹配,并被判断为应该受IPsec保护但未被保护的报文而丢弃。

Router A上的关键配置如下:

acl advanced 3000

 rule 0 permit ip source 1.1.1.0 0.0.0.255 destination 2.2.2.0 0.0.0.255

 rule 1 deny ip

acl advanced 3001

 rule 0 permit ip source 1.1.2.0 0.0.0.255 destination 3.3.3.0 0.0.0.255

 rule 1 deny ip

#

ipsec policy testa 1 isakmp <---优先级高的安全策略表项

 security acl 3000

 ike-profile aa

 transform-set 1

#

ipsec policy testa 2 isakmp <---优先级低的安全策略表项

 security acl 3001

 ike-profile bb

 transform-set 1

Router B上的关键配置如下:

acl advanced 3001

 rule 0 permit ip source 3.3.3.0 0.0.0.255 destination 1.1.2.0 0.0.0.255

 rule 1 deny ip

#

ipsec policy testb 1 isakmp

 security acl 3001

 ike-profile aa

 transform-set 1

为保证Router A连接的1.1.2.0/24网段用户访问Router B连接的3.3.3.0/24网段的报文可被正确处理,建议将Router A上的IPv4 ACL 3000中的deny规则删除。

2. ACL规则的镜像配置

为保证IPsec对等体上能够成功建立SA,建议两端设备上用于IPsec的ACL配置为镜像对称,即保证两端定义的要保护的数据流范围的源和目的尽量对称。例如,图1-5中Router A和Router B上的ACL配置都是完全镜像对称的,因此用于保护主机Host A与主机Host C之间、子网Network 1与子网Network 2之间流量的SA均可成功建立。

图1-5 镜像ACL配置

 

若IPsec对等体上的ACL配置非镜像,那么只有在一端的ACL规则定义的范围是另外一端的子集时,SA协商可以成功。如图1-6所示,Router A上的ACL规则允许的范围(Host A->Host C)是Router B上ACL规则允许的范围(Network 2->Network 1)的子集。

图1-6 非镜像ACL配置

 

需要注意的是,在这种ACL配置下,并不是任何一端发起的SA协商都可以成功,仅当保护范围小(细粒度)的一端向保护范围大(粗粒度)的一端发起的协商才能成功,反之则SA协商失败。这是因为,协商响应方要求协商发起方发送过来的数据必须在响应方可以接受的范围之内。其结果就是,从细粒度一端向粗粒度一端发送报文时,细粒度侧设备发起的SA协商可以成功,例如Host A->Host C;从粗粒度一方向细粒度一方发送报文时,粗粒度侧设备发起的SA协商不能成功,例如Host C->Host A、Host C->Host B、Host D->Host A等。

1.3.3  配置IPsec安全提议

IPsec安全提议是IPsec安全策略的一个组成部分,它用于定义IPsec需要使用的安全协议、加密/认证算法以及封装模式,为IPsec协商SA提供各种安全参数。

可对IPsec安全提议进行修改,但对已协商成功的IPsec SA,新修改的安全提议并不起作用,即仍然使用原来的安全提议,只有新协商的SA使用新的安全提议。若要使修改对已协商成功的IPsec SA生效,则需要执行reset ipsec sa命令。

表1-2 配置IPsec安全提议

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建IPsec安全提议,并进入IPsec安全提议视图

ipsec transform-set transform-set-name

缺省情况下,不存在IPsec安全提议

配置IPsec安全提议采用的安全协议

protocol { ah | ah-esp | esp }

缺省情况下,采用ESP安全协议

配置安全算法

配置ESP协议采用的加密算法

esp encryption-algorithm { 3des-cbc | aes-cbc-128 | aes-cbc-192 | aes-cbc-256 | aes-ctr-128 | aes-ctr-192 | aes-ctr-256 | camellia-cbc-128 | camellia-cbc-192 | camellia-cbc-256 | des-cbc | gmac-128 | gmac-192 | gmac-256 | gcm-128 | gcm-192 | gcm-256 | null } *

只有采用ESP协议(espah-esp)时必选

缺省情况下,ESP协议未采用加密算法

此命令可以同时配置多个加密算法,算法优先级以配置顺序为准

aes-ctr-128、aes-ctr-192、aes-ctr-256、camellia-cbc-128、camellia-cbc-192、camellia-cbc-256、gmac-128、gmac-192、gmac-256、gcm-128、gcm-192、gcm-256加密算法仅适用于IKEv2协商

配置ESP协议采用的认证算法

esp authentication-algorithm { aes-xcbc-mac | md5 | sha1 | sha256 | sha384 | sha512 } *

只有采用ESP协议(espah-esp)时必选

缺省情况下,ESP协议未采用认证算法

此命令可以同时配置多个加密算法,算法优先级以配置顺序为准

aes-xcbc-mac认证算法仅适用于IKEv2协商

配置AH协议采用的认证算法

ah authentication-algorithm { aes-xcbc-mac | md5 | sha1 | sha256 | sha384 | sha512 } *

只有采用AH(ahah-esp)协议时必选

缺省情况下,AH协议未采用认证算法

此命令可以同时配置多个加密算法,算法优先级以配置顺序为准

aes-xcbc-mac认证算法仅适用于IKEv2协商

配置安全协议对IP报文的封装模式

encapsulation-mode { transport | tunnel }

缺省情况下,安全协议采用隧道模式对IP报文进行封装

传输模式必须应用于数据流的源地址和目的地址与IPsec隧道两端地址相同的情况下

(可选)配置使用IPsec安全策略发起协商时使用PFS特性

pfs { dh-group1 | dh-group2 | dh-group5 | dh-group14 | dh-group24 | dh-group19 | dh-group20 }

缺省情况下,使用IPsec安全策略发起协商时不使用PFS特性

PFS(Perfect Forward Secrecy,完善的前向安全性)特性请参见“安全配置指导”中的“IKE”

发起方的PFS强度必须大于或等于响应方的PFS强度,否则协商会失败。不配置PFS特性的一端,按照对端的PFS特性要求进行IKE协商

(可选)开启ESN功能

esn enable [ both ]

缺省情况下,ESN功能处于关闭状态

 

1.3.4  配置手工方式的IPsec安全策略

1. 配置限制和指导

为保证SA能够成功生成,IPsec隧道两端的配置必须符合以下要求:

·     IPsec安全策略引用的IPsec安全提议应采用相同的安全协议、加密/认证算法和报文封装模式。

·     当前端点的IPv4对端地址应与对端应用IPsec安全策略的接口的主IPv4地址保持一致;当前端点的IPv6对端地址应与对端应用IPsec安全策略的接口的第一个IPv6地址保持一致。

·     应分别设置inboundoutbound两个方向的IPsec SA参数,且保证每一个方向上的IPsec SA的唯一性:对于出方向IPsec SA,必须保证三元组(对端IP地址、安全协议、SPI)唯一;对于入方向IPsec SA,必须保证SPI唯一。

·     本端和对端IPsec SA的SPI及密钥必须是完全匹配的。即,本端的入方向IPsec SA的SPI及密钥必须和对端的出方向IPsec SA的SPI及密钥相同;本端的出方向IPsec SA的SPI及密钥必须和对端的入方向IPsec SA的SPI及密钥相同。

·     两端IPsec SA使用的密钥应当以相同的方式输入,即如果一端以字符串方式输入密钥,另一端必须也以字符串方式输入密钥。

2. 配置手工方式的IPsec安全策略

表1-3 配置手工方式的IPsec安全策略

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建一条手工方式的IPsec安全策略,并进入IPsec安全策略视图

ipsec { ipv6-policy | policy } policy-name seq-number manual

缺省情况下,不存在IPsec安全策略

(可选)配置IPsec安全策略的描述信息

description text

缺省情况下,无描述信息

指定IPsec安全策略引用的ACL

security acl [ ipv6 ] { acl-number | name acl-name }

缺省情况下,IPsec安全策略未引用ACL

一条安全策略只能引用一个ACL

指定IPsec安全策略所引用的安全提议

transform-set transform-set-name

缺省情况下,IPsec安全策略未引用IPsec安全提议

一条手工方式的IPsec安全策略只能引用一个安全提议

指定IPsec隧道的对端IP地址

remote-address { ipv4-address | ipv6 ipv6-address }

缺省情况下,未指定IPsec隧道的对端地址

IPsec隧道的本端IPv4地址为应用安全策略的接口的主IP地址;本端IPv6地址为应用安全策略的接口的第一个IPv6地址

配置IPsec SA的入方向SPI

sa spi inbound { ah | esp } spi-number

缺省情况下,不存在IPsec SA的入方向SPI

配置IPsec SA的出方向SPI

sa spi outbound { ah | esp } spi-number

缺省情况下,不存在IPsec SA的出方向SPI

配置IPsec SA使用的密钥

配置AH协议的认证密钥(以16进制方式输入)

sa hex-key authentication { inbound | outbound } ah { cipher | simple } string

缺省情况下,未配置IPsec SA使用的密钥

根据本安全策略引用的安全提议中指定的安全协议,配置AH协议或ESP协议的密钥,或者两者都配置

对于ESP协议,以字符串方式输入密钥时,系统会自动地同时生成认证算法的密钥和加密算法的密钥

如果先后以不同的方式输入了密钥,则最后设定的密钥有效

配置AH协议的认证密钥(以字符串方式输入)

sa string-key { inbound | outbound } ah { cipher | simple } string

配置ESP协议的认证密钥和加密密钥(以字符串方式输入)

sa string-key { inbound | outbound } esp { cipher | simple } string

配置ESP协议的认证密钥(以16进制方式输入)

sa hex-key authentication { inbound | outbound } esp { cipher | simple } string

配置ESP协议的加密密钥(以16进制方式输入)

sa hex-key encryption { inbound | outbound } esp { cipher | simple } string

 

1.3.5  配置IKE协商方式的IPsec安全策略

IKE协商方式的IPsec安全策略有以下两种配置方式:

·     直接配置IPsec安全策略:在安全策略视图中定义需要协商的各参数;

·     引用IPsec安全策略模板配置IPsec安全策略:首先在IPsec安全策略模板中定义需要协商的各参数,然后通过引用IPsec安全策略模板创建一条IPsec安全策略。应用了该类IPsec安全策略的接口不能发起协商,仅可以响应远端设备的协商请求。由于IPsec安全策略模板中未定义的可选参数由发起方来决定,而响应方会接受发起方的建议,因此这种方式适用于通信对端(例如对端的IP地址)未知的情况下,允许这些对端设备向本端设备主动发起协商。

1. 配置限制和指导

IPsec隧道两端的配置必须符合以下要求:

·     IPsec安全策略引用的IPsec安全提议中应包含具有相同的安全协议、认证/加密算法和报文封装模式的IPsec安全提议。

·     IPsec安全策略引用的IKE profile参数相匹配。

·     一条IKE协商方式的IPsec安全策略中最多可以引用六个IPsec安全提议。IKE协商过程中,IKE将会在隧道两端配置的IPsec安全策略中查找能够完全匹配的IPsec安全提议。如果IKE在两端找不到完全匹配的IPsec安全提议,则SA不能协商成功,需要被保护的报文将被丢弃。

·     IKE协商的发起方必须配置IPsec隧道的对端地址,响应方可选配,且当前端点的对端地址与对端的本端地址应保持一致。

对于IKE协商建立的IPsec SA,遵循以下原则:

·     采用隧道两端设置的IPsec SA生存时间中较小者。

·     可同时存在基于时间和基于流量两种方式的IPsec SA生存时间,只要到达指定的时间或指定的流量,IPsec SA就会老化。

2. 直接配置IKE协商方式的IPsec安全策略

表1-4 直接配置IKE协商方式的IPsec安全策略

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建一条IKE协商方式的IPsec安全策略,并进入IPsec安全策略视图

ipsec { ipv6-policy | policy } policy-name seq-number isakmp

缺省情况下,不存在IPsec安全策略

(可选)配置IPsec安全策略的描述信息

description text

缺省情况下,无描述信息

指定IPsec安全策略引用的ACL

security acl [ ipv6 ] { acl-number | name acl-name } [ aggregation | per-host ]

缺省情况下,IPsec安全策略没有指定ACL

一条IPsec安全策略只能引用一个ACL

指定IPsec安全策略引用的IPsec安全提议

transform-set transform-set-name&<1-6>

缺省情况下,IPsec安全策略未引用IPsec安全提议

指定IPsec安全策略引用的IKE profile

ike-profile profile-name

缺省情况下,IPsec安全策略未引用IKE profile。若系统视图下配置了IKE profile,则使用系统视图下配置的IKE profile进行性协商,否则使用全局的IKE参数进行协商

只能引用一个IKE profile

IKE profile的相关配置请参见“安全配置指导”中的“IKE”

指定IPsec安全策略引用的IKEv2 profile

ikev2-profile profile-name

缺省情况下,IPsec安全策略未引用IKEv2 profile。

只能引用一个IKEv2 profile

IKEv2 profile的相关配置请参见“安全配置指导”中的“IKEv2”

指定IPsec隧道的本端IP地址

local-address { ipv4-address | ipv6 ipv6-address }

缺省情况下,IPsec隧道的本端IPv4地址为应用IPsec安全策略的接口的主IPv4地址,本端IPv6地址为应用IPsec安全策略的接口的第一个IPv6地址

此处指定的IPsec隧道本端IP地址必须与IKE使用的标识本端身份的IP地址一致

在VRRP组网环境中,必须指定IPsec隧道本端的IP地址为应用IPsec安全策略的接口所在备份组的虚拟IP地址

指定IPsec隧道的对端IP地址

remote-address { [ ipv6 ] host-name | ipv4-address | ipv6 ipv6-address }

缺省情况下,未指定IPsec隧道的对端IP地址

配置IPsec SA的生存时间

sa duration { time-based seconds | traffic-based kilobytes }

缺省情况下,IPsec安全策略下的IPsec SA生存时间为当前全局的IPsec SA生存时间

(可选)配置IPsec SA的空闲超时时间

sa idle-time seconds

缺省情况下,IPsec安全策略下的IPsec SA空闲超时时间为当前全局的IPsec SA空闲超时时间

(可选)开启TFC(Traffic Flow Confidentiality)填充功能

tfc enable

缺省情况下,TFC填充功能处于关闭状态

退回系统视图

quit

-

配置全局的IPsec SA生存时间

ipsec sa global-duration { time-based seconds | traffic-based kilobytes }

缺省情况下,IPsec SA基于时间的生存时间为3600秒,基于流量的生存时间为1843200千字节

(可选)开启全局的IPsec SA空闲超时功能,并配置全局IPsec SA空闲超时时间

ipsec sa idle-time seconds

缺省情况下,全局的IPsec SA空闲超时功能处于关闭状态

 

3. 引用IPsec安全策略模板配置IKE协商方式的IPsec安全策略

IPsec安全策略模板与直接配置的IKE协商方式的IPsec安全策略中可配置的参数类似,但是配置较为简单,除了IPsec安全提议和IKE profile之外的其它参数均为可选。应用了引用IPsec安全策略模板配置的IPsec安全策略的接口不能发起协商,仅可以响应远端设备的协商请求。IPsec安全策略模板中未定义的可选参数由发起方来决定,而响应方会接受发起方的建议,例如IPsec安全策略模板下的用于定义保护对象范围的ACL是可选的,该参数在未配置的情况下,相当于支持最大范围的保护,即完全接受协商发起端的ACL设置。这种方式配置的IPsec安全策略适用于通信对端(例如对端的IP地址)未知的情况下,允许这些对端设备向本端设备主动发起协商。

表1-5 引用IPsec安全策略模板配置IKE协商方式的IPsec安全策略

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建一个IPsec安全策略模板,并进入IPsec安全策略模板视图

ipsec { ipv6-policy-template | policy-template } template-name seq-number

缺省情况下,不存在IPsec安全策略模板

(可选)配置IPsec安全策略模板的描述信息

description text

缺省情况下,无描述信息

(可选)指定IPsec安全策略模板引用的ACL

security acl [ ipv6 ] { acl-number | name acl-name } [ aggregation | per-host ]

缺省情况下,IPsec安全策略模板没有指定ACL

一条IPsec安全策略模板只能引用一个ACL

指定IPsec安全策略模板引用的安全提议

transform-set transform-set-name&<1-6>

缺省情况下IPsec安全策略模板未引用IPsec安全提议

指定IPsec安全策略模板引用的IKE profie

ike-profile profile-name

缺省情况下,IPsec安全策略模板未引用IKE profie

只能引用一个IKE profile,且不能引用已经被其它IPsec安全策略或IPsec安全策略模板引用的IKE profie

IKE profile的相关配置请参见“安全配置指导”中的“IKE”

指定IPsec安全策略模板引用的IKEv2 profile

ikev2-profile profile-name

缺省情况下,IPsec安全策略未引用IKEv2 profile。

只能引用一个IKEv2 profile

IKEv2 profile的相关配置请参见“安全配置指导”中的“IKEv2”

(可选)指定IPsec隧道的本端IP地址

local-address { ipv4-address | ipv6 ipv6-address }

缺省情况下,IPsec隧道的本端IPv4地址为应用IPsec安全策略的接口的主IPv4地址,本端IPv6地址为应用IPsec安全策略的接口的第一个IPv6地址

此处指定的IPsec隧道本端IP地址必须与IKE对等体使用的标识本端身份的IP地址一致

在VRRP组网环境中,必须指定IPsec隧道本端的IP地址为应用IPsec安全策略的接口所在备份组的虚拟IP地址

(可选)指定IPsec隧道的对端IP地址

remote-address { [ ipv6 ] host-name | ipv4-address | ipv6 ipv6-address }

缺省情况下,未指定IPsec隧道的对端IP地址

(可选)配置IPsec SA的生存时间

sa duration { time-based seconds | traffic-based kilobytes }

缺省情况下,IPsec安全策略模板下的IPsec SA生存时间为当前全局的IPsec SA生存时间

(可选)配置IPsec SA的空闲超时时间

sa idle-time seconds

缺省情况下,IPsec安全策略模板下的IPsec SA空闲超时时间为当前全局的IPsec SA空闲超时时间

(可选)开启TFC(Traffic Flow Confidentiality)填充功能

tfc enable

缺省情况下,TFC填充功能处于关闭状态

退回系统视图

quit

-

(可选)配置全局的IPsec SA生存时间

ipsec sa global-duration { time-based seconds | traffic-based kilobytes }

缺省情况下,IPsec SA基于时间的生存时间为3600秒,基于流量的生存时间为1843200千字节

(可选)开启全局的IPsec SA空闲超时功能,并配置全局IPsec SA空闲超时时间

ipsec sa idle-time seconds

缺省情况下,全局的IPsec SA空闲超时功能处于关闭状态

引用安全策略模板创建一条IKE协商方式的安全策略

ipsec { ipv6-policy | policy } policy-name seq-number isakmp template template-name

缺省情况下,不存在IPsec安全策略

 

1.3.6  在接口上应用IPsec安全策略

为使定义的IPsec SA生效,应在每个要加密的数据流和要解密的数据流所在接口上应用一个IPsec安全策略,以对数据进行保护。当取消IPsec安全策略在接口上的应用后,此接口便不再具有IPsec的安全保护功能。IPsec安全策略除了可以应用到串口、以太网接口等实际物理接口上之外,还能够应用到Virtual Template等虚接口上。

当从一个接口发送数据时,接口将按照顺序号从小到大的顺序逐一匹配引用的IPsec安全策略中的每一条安全策略表项。如果数据匹配上了某一条安全策略表项引用的ACL,则停止匹配,并对其使用当前这条安全策略表项进行处理,即根据已经建立的IPsec SA或者触发IKE协商生成的IPsec SA对报文进行封装处理;如果数据与所有安全策略表项引用的ACL都不匹配,则直接被正常转发,IPsec不对数据加以保护。

应用了IPsec安全策略的接口收到数据报文时,对于目的地址是本机的IPsec报文,根据报文头里携带的SPI查找本地的IPsec SA,并根据匹配的IPsec SA对报文进行解封装处理;对于那些本应该被IPsec保护但未被保护的报文进行丢弃。

表1-6 在接口上应用IPsec安全策略

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

进入接口视图

interface interface-type interface-number

-

应用IPsec安全策略

ipsec apply { policy | ipv6-policy } policy-name

缺省情况下,接口上未应用IPsec安全策略

一个接口下最多只能应用一个IPv4/IPv6类型的IPsec安全策略,但可以同时应用一个IPv4类型的IPsec安全策略和一个IPv6类型的IPsec安全策略。IKE方式的IPsec安全策略可以应用到多个接口上,但建议只应用到一个接口上;手工方式的IPsec安全策略只能应用到一个接口上

 

1.3.7  配置解封装后IPsec报文的ACL检查功能

在隧道模式下,接口入方向上解封装的IPsec报文的内部IP头有可能不在当前IPsec安全策略引用的ACL的保护范围内,如网络中一些恶意伪造的攻击报文就可能有此问题,所以设备需要重新检查解封装后的报文的IP头是否在ACL保护范围内。开启该功能后可以保证ACL检查不通过的报文被丢弃,从而提高网络安全性。

表1-7 配置解封装后IPsec报文的ACL检查功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

开启解封装后IPsec报文的ACL检查功能

ipsec decrypt-check enable

缺省情况下,解封装后IPsec报文的ACL检查功能处于开启状态

 

1.3.8  配置IPsec抗重放功能

注意

IPsec抗重放检测功能缺省是开启的,是否关闭该功能请根据实际需求慎重使用。使用较大的抗重放窗口宽度会引起系统开销增大,导致系统性能下降,与抗重放检测用于降低系统在接收重放报文时的开销的初衷不符,因此建议在能够满足业务运行需要的情况下,使用较小的抗重放窗口宽度。

 

重放报文,通常是指设备再次接收到的已经被IPsec处理过的报文。IPsec通过滑动窗口(抗重放窗口)机制检测重放报文。AH和ESP协议报文中带有序列号,如果收到的报文的序列号与已经解封装过的报文序列号相同,或收到的报文的序列号出现得较早,即已经超过了抗重放窗口的范围,则认为该报文为重放报文。

对重放报文的解封装无意义,并且解封装过程涉及密码学运算,会消耗设备大量的资源,导致业务可用性下降,造成了拒绝服务攻击。通过开启IPsec抗重放检测功能,将检测到的重放报文在解封装处理之前丢弃,可以降低设备资源的消耗。

在某些特定环境下,业务数据报文的接收顺序可能与正常的顺序差别较大,虽然并非有意的重放攻击,但会被抗重放检测认为是重放报文,导致业务数据报文被丢弃,影响业务的正常运行。因此,这种情况下就可以通过关闭IPsec抗重放检测功能来避免业务数据报文的错误丢弃,也可以通过适当地增大抗重放窗口的宽度,来适应业务正常运行的需要。

只有IKE协商的IPsec SA才能够支持抗重放检测,手工方式生成的IPsec SA不支持抗重放检测。因此该功能开启与否对手工方式生成的IPsec SA没有影响。

表1-8 配置IPsec抗重放功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

开启IPsec抗重放检测功能

ipsec anti-replay check

缺省情况下,IPsec抗重放检测功能处于开启状态

(可选)配置IPsec抗重放窗口宽度

ipsec anti-replay window width

缺省情况下,IPsec抗重放窗口宽度为64

 

1.3.9  配置IPsec抗重放窗口和序号的同步功能

IPsec抗重放窗口和序号的同步功能是指,以指定的报文间隔将接口上IPsec入方向抗重放窗口的左侧值和出方向IPsec报文的抗重放序号进行备份。当配置了防重放窗口和序号的同步间隔的IPsec安全策略被应到接口上时,若IPsec冗余备份功能处于开启状态,则可以保证主备切换时IPsec流量不间断和抗重放保护不间断。

表1-9 配置IPsec抗重放序号同步功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

开启IPsec冗余备份功能

ipsec redundancy enable

缺省情况下,IPsec冗余备份功能处于关闭状态

进入相应视图

IPsec安全策略视图

ipsec { policy | ipv6-policy } policy-name seq-number [ isakmp | manual ]

-

IPsec安全策略模板视图

ipsec { policy-template | ipv6-policy-template } template-name seq-number

(可选)配置防重放窗口和序号的同步间隔

redundancy replay-interval inbound inbound-interval outbound outbound-interval

缺省情况下,同步入方向防重放窗口的报文间隔为1000,同步出方向IPsec SA防重放序号的报文间隔为100000

 

1.3.10  配置共享源接口IPsec安全策略

为了提高网络的可靠性,通常核心设备到ISP(Internet Service Provider,互联网服务提供商)都会有两条出口链路,它们互为备份或者为负载分担的关系。由于在不同的接口上应用安全策略时,各个接口将分别协商生成IPsec SA。因此,则在主备链路切换时,接口状态的变化会触发重新进行IKE协商,从而导致数据流的暂时中断。这种情况下,两个接口上的IPsec SA就需要能够平滑切换。

通过将一个IPsec安全策略与一个源接口绑定,使之成为共享源接口IPsec安全策略,可以实现主备链路切换时受IPsec保护的业务流量不中断。具体机制为:应用相同IPsec安全策略的多个物理接口共同使用一个指定的源接口(称为共享源接口)协商IPsec SA,当这些物理接口对应的链路切换时,如果该源接口的状态不变化,就不会删除该接口协商出的IPsec SA,也不需要重新触发IKE协商,各物理接口继续使用已有的IPsec SA保护业务流量。

对于本配置,有以下配置限制和注意事项:

·     只有IKE协商方式的IPsec安全策略才能配置为IPsec共享源接口安全策略。

·     一个IPsec安全策略只能与一个源接口绑定。

·     一个源接口可以同时与多个IPsec安全策略绑定。

·     删除与共享源接口IPsec安全策略绑定的共享源接口时,将使得该共享源接口IPsec安全策略恢复为普通IPsec安全策略。

·     若一个IPsec安全策略为共享源接口IPsec安全策略,但该IPsec安全策略中未指定隧道本端地址,则IKE将使用共享源接口地址作为IPsec隧道的本端地址进行IKE协商;如果共享源接口IPsec安全策略中指定了隧道本端地址,则将使用指定的隧道本端地址进行IKE协商。

表1-10 配置共享源接口IPsec安全策略

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置IPsec安全策略为IPsec共享源接口安全策略

ipsec { ipv6-policy | policy } policy-name local-address interface-type interface-number

缺省情况下,IPsec安全策略不是共享源接口IPsec安全策略,即未将IPsec安全策略与源接口绑定

 

1.3.11  配置QoS预分类功能

注意

若在接口上同时配置IPsec和QoS,同一个IPsec SA保护的数据流如果被QoS分类进入不同队列,会导致部分报文发送乱序。由于IPsec具有抗重放功能,IPsec入方向上对于抗重放窗口之外的报文会进行丢弃,从而导致丢包现象。因此当IPsec与QoS配合使用时,必须保证IPsec分类与QoS分类规则配置保持一致。

 

当在接口上同时应用了IPsec安全策略与QoS策略时,缺省情况下,QoS使用封装后报文的外层IP头信息来对报文进行分类。但如果希望QoS基于被封装报文的原始IP头信息对报文进行分类,则需要配置QoS预分类功能来实现。

IPsec的分类规则完全由引用的ACL规则确定,QoS策略及QoS分类的相关介绍请参见“ACL和QoS配置指导”中的“QoS配置方式”。

表1-11 配置QoS预分类功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

进入相应视图

IPsec安全策略视图

ipsec { policy | ipv6-policy } policy-name seq-number [ isakmp | manual ]

-

IPsec安全策略模板视图

ipsec { policy-template | ipv6-policy-template } template-name seq-number

开启QoS预分类功能

qos pre-classify

缺省情况下,QoS预分类功能处于关闭状态

 

1.3.12  配置IPsec报文日志信息记录功能

开启IPsec报文日志记录功能后,设备会在丢弃IPsec报文的情况下,例如入方向找不到对应的IPsec SA、AH/ESP认证失败、ESP加密失败等时,输出相应的日志信息,该日志信息内容主要包括报文的源和目的IP地址、报文的SPI值、报文的序列号信息,以及设备丢包的原因。

表1-12 配置IPsec日志信息记录功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

开启IPsec报文日志记录功能

ipsec logging packet enable

缺省情况下,IPsec报文日志记录功能处于关闭状态

 

1.3.13  设置IPsec隧道模式下封装后外层IP头的DF位

IP报文头中的DF(Don’t Fragment,不分片)位用于控制报文是否允许被分片。在隧道模式下,IPsec会在原始报文外封装一个新的IP头,称为外层IP头。IPsec的DF位设置功能允许用户设置IPsec封装后的报文外层IP头的DF位,并支持以下三种设置方式:

·     clear:表示清除外层IP头的DF位,IPsec封装后的报文可被分片。

·     set:表示设置外层IP头的DF位,IPsec封装后的报文不能被分片。

·     copy:表示外层IP头的DF位从原始报文IP头中拷贝。

封装后外层IP头的DF位可以在接口视图和系统视图下分别配置,接口视图下的配置优先级高。如果接口下未设置外层IP头的DF位,则按照系统视图下的全局配置来决定如何设置封装后外层IP头的DF位。

对于本配置,有以下配置限制和注意事项:

·     该功能仅在IPsec的封装模式为隧道模式时有效,仅用于设置IPsec隧道模式封装后的外层IP头的DF位,原始报文IP头的DF位不会被修改。

·     如果有多个接口应用了共享源接口安全策略,则这些接口上必须使用相同的DF位设置。

·     转发报文时对报文进行分片、重组,可能会导致报文的转发延时较大。若设置了封装后IPsec报文的DF位,则不允许对IPsec报文进行分片,可以避免引入分片延时。这种情况下,要求IPsec报文转发路径上各个接口的MTU大于IPsec报文长度,否则,会导致IPsec报文被丢弃。如果无法保证转发路径上各个接口的MTU大于IPsec报文长度,则建议清除DF位。

表1-13 在接口下设置IPsec封装后外层IP头的DF位

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

进入接口视图

interface interface-type interface-number

-

为当前接口设置IPsec封装后外层IP头的DF位

ipsec df-bit { clear | copy | set }

缺省情况下,接口下未设置IPsec封装后外层IP头的DF位,采用全局设置的DF位

 

表1-14 全局设置IPsec封装后外层IP头的DF位

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

为所有接口设置IPsec封装后外层IP头的DF位

ipsec global-df-bit { clear | copy | set }

缺省情况下,IPsec封装后外层IP头的DF位从原始报文IP头中拷贝

 

1.3.14  配置IPsec反向路由注入功能

在企业中心侧网关设备上的IPsec安全策略视图/IPsec安全策略模板视图下开启IPsec反向路由注入(RRI)功能后,设备会根据协商的IPsec SA自动生成一条静态路由,该路由的目的地址为受保护的对端私网,下一跳地址为IPsec隧道的对端地址。对于RRI生成的静态路由,可以为其配置优先级,从而更灵活地应用路由管理策略。例如:当设备上还有其他方式配置到达相同目的地的路由时,如果为它们指定相同的优先级,则可实现负载分担,如果指定不同的优先级,则可实现路由备份。同时,还可以通过修改静态路由的Tag值,使得设备能够在路由策略中根据Tag值对这些RRI生成的静态路由进行灵活的控制。

需要注意的是:

·     开启RRI功能时,会删除相应IPsec安全策略协商出的所有IPsec SA。当有新的流量触发生成IPsec SA时,根据新协商的IPsec生成路由信息。

·     关闭RRI功能时,会删除相应IPsec安全策略协商出的所有IPsec SA。

·     RRI生成的静态路由随IPsec SA的创建而创建,随IPsec SA的删除而删除。

·     RRI功能在隧道模式和传输模式下都支持。

·     若修改了RRI生成的静态路由的优先级或Tag属性,则会删除由相应IPsec安全策略建立的IPsec SA和已添加的静态路由,修改后的属性值在下次生成IPsec SA且添加静态路由时生效。

·     在RRI功能开启的情况下,对于与未指定目的IP地址的ACL规则相匹配的报文流触发协商出的IPsec SA,设备并不会为其自动生成一条静态路由。因此,如果IPsec安全策略/IPsec安全策略模板引用了此类型的ACL规则,则需要通过手工配置一条到达对端受保护网络的静态路由。

表1-15 配置IPsec反向路由注入功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

进入IPsec安全策略视图

ipsec { policy | ipv6-policy } policy-name seq-number  isakmp

二者选其一

进入IPsec安全策略模板视图

ipsec { policy-template | ipv6-policy-template } template-name seq-number

开启IPsec反向路由注入功能

reverse-route dynamic

缺省情况下,IPsec反向路由注入功能处于关闭状态

(可选)配置IPsec反向路由功能生成的静态路由的优先级

reverse-route preference number

缺省情况下,IPsec反向路由注入功能生成的静态路由的优先级为60

(可选)配置IPsec反向路由功能生成的静态路由的Tag值

reverse-route tag tag-value

缺省情况下,IPsec反向路由注入功能生成的静态路由的tag值为0

 

1.4  配置IPsec告警功能

开启IPsec的Trap功能后,IPsec会生成告警信息,用于向网管软件报告该模块的重要事件。生成的告警信息将被发送到设备的SNMP模块,通过设置SNMP中告警信息的发送参数,来决定告警信息输出的相关属性。有关告警信息的详细介绍,请参见“网络管理和监控配置指导”中的“SNMP”。

如果希望生成并输出某种类型的IPsec告警信息,则需要保证IPsec的全局告警功能以及相应类型的告警功能均处于开启状态。

表1-16 配置IPsec告警功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

开启IPsec的全局告警功能

snmp-agent trap enable ipsec global

缺省情况下,IPsec的全局告警功能处于关闭状态

开启IPsec的指定告警功能

snmp-agent trap enable ipsec [ auth-failure | decrypt-failure | encrypt-failure | invalid-sa-failure | no-sa-failure | policy-add | policy-attach | policy-delete | policy-detach | tunnel-start | tunnel-stop ] *

缺省情况下,IPsec的所有告警功能均处于关闭状态

 

1.5  配置IPsec分片功能

通过配置IPsec分片功能,可以选择在报文进行IPsec封装之前是否进行分片:

·     IPsec封装前分片功能处于开启状态时,设备会先判断报文在经过IPsec封装之后大小是否会超过发送接口的MTU值,如果封装后的大小超过发送接口的MTU值,那么会先对其分片再封装。

·     IPsec封装后分片功能处于开启状态时,无论报文封装后大小是否超过发送接口的MTU值,设备会直接对其先进行IPsec封装处理,再由后续业务对其进行分片。

·     该功能仅对需要进行IPsec封装的IPv4报文有效。

表1-17 配置IPsec分片功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置IPsec分片功能

ipsec fragmentation { after-encryption | before-encryption }

缺省情况下,IPsec封装前分片功能处于开启状态

 

1.6  配置本端允许建立IPsec隧道的最大数

本端允许建立IPsec隧道的最大数与内存资源有关。内存充足时可以设置较大的数值,提高IPsec的并发性能;内存不足时可以设置较小的数值,降低IPsec占用内存的资源。

表1-18 配置本端允许建立IPsec隧道的最大数

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置本端允许建立IPsec隧道的最大数

ipsec limit max-tunnel tunnel-limit

缺省情况下,不限制本端允许建立IPsec隧道的最大数

 

1.7  开启IPsec协商事件日志功能

开启IPsec协商事件日志记录功能后,设备会输出IPsec协商过程中的相关日志。

表1-19 开启IPsec协商事件日志功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

开启IPsec协商事件日志功能

ipsec logging negotiation enable

缺省情况下,IPsec协商事件日志功能处于关闭

 

1.8  IPsec显示和维护

在完成上述配置后,在任意视图下执行display命令可以显示配置后IPsec的运行情况,通过查看显示信息认证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以清除IPsec统计信息。

表1-20 IPsec显示和维护

操作

命令

显示IPsec安全策略的信息

display ipsec { ipv6-policy | policy } [ policy-name [ seq-number ] ]

显示IPsec安全策略模板的信息

display ipsec { ipv6-policy-template | policy-template } [ template-name [ seq-number ] ]

显示IPsec安全提议的信息

display ipsec transform-set [ transform-set-name ]

显示IPsec SA的相关信息

display ipsec sa [ brief | count | interface interface-type interface-number | { ipv6-policy | policy } policy-name [ seq-number ] | remote [ ipv6 ] ip-address ]

显示IPsec处理报文的统计信息

display ipsec statistics [ tunnel-id tunnel-id ]

显示IPsec隧道的信息

display ipsec tunnel { brief | count | tunnel-id tunnel-id }

清除已经建立的IPsec SA

reset ipsec sa [ { ipv6-policy | policy } policy-name [ seq-number ] | remote { ipv4-address | ipv6 ipv6-address } | spi { ipv4-address | ipv6 ipv6-address } { ah | esp } spi-num ]

清除IPsec的报文统计信息

reset ipsec statistics [ tunnel-id tunnel-id ]

 


2 IKE

说明

若无特殊说明,本文中的IKE均指第1版本的IKE协议。

 

2.1  IKE简介

IKE(Internet Key Exchange,互联网密钥交换)协议利用ISAKMP(Internet Security Association and Key Management Protocol,互联网安全联盟和密钥管理协议)语言定义密钥交换的过程,是一种对安全服务进行协商的手段。

用IPsec保护一个IP数据包之前,必须先建立一个安全联盟(IPsec SA),IPsec SA可以手工创建或动态建立。IKE为IPsec提供了自动建立IPsec SA的服务,具体有以下优点。

·     IKE首先会在通信双方之间协商建立一个安全通道(IKE SA),并在此安全通道的保护下协商建立IPsec SA,这降低了手工配置的复杂度,简化IPsec的配置和维护工作。

·     IKE的精髓在于DH(Diffie-Hellman)交换技术,它通过一系列的交换,使得通信双方最终计算出共享密钥。在IKE的DH交换过程中,每次计算和产生的结果都是不相关的。由于每次IKE SA的建立都运行了DH交换过程,因此就保证了每个通过IKE协商建立的IPsec SA所使用的密钥互不相关。

·     IPsec使用AH或ESP报文头中的顺序号实现防重放。此顺序号是一个32比特的值,此数溢出之前,为实现防重放,IPsec SA需要重新建立,IKE可以自动重协商IPsec SA。

图2-1所示,IKE为IPsec协商建立SA,并把建立的参数交给IPsec,IPsec使用IKE建立的SA对IP报文加密或认证处理。

图2-1 IPsec与IKE的关系图

 

 

2.1.2  IKE的协商过程

IKE使用了两个阶段为IPsec进行密钥协商以及建立SA:

(1)     第一阶段,通信双方彼此间建立了一个已通过双方身份认证和对通信数据安全保护的通道,即建立一个IKE SA(本文中提到的IKE SA都是指第一阶段SA)。第一阶段有主模式(Main Mode)和野蛮模式(Aggressive Mode)两种IKE协商模式。

(2)     第二阶段,用在第一阶段建立的IKE SA为IPsec协商安全服务,即为IPsec协商IPsec SA,建立用于最终的IP数据安全传输的IPsec SA。

图2-2 主模式交换过程

 

图2-2所示,第一阶段主模式的IKE协商过程中包含三对消息,具体内容如下:

·     第一对消息完成了SA交换,它是一个协商确认双方IKE安全策略的过程;

·     第二对消息完成了密钥交换,通过交换Diffie-Hellman公共值和辅助数据(如:随机数),最终双方计算生成一系列共享密钥(例如,认证密钥、加密密钥以及用于生成IPsec密钥参数的密钥材料),并使其中的加密密钥和认证密钥对后续的IKE消息提供安全保障;

·     第三对消息完成了ID信息和验证数据的交换,并进行双方身份的认证。

野蛮模式交换与主模式交换的主要差别在于,野蛮模式不提供身份保护,只交换3条消息。在对身份保护要求不高的场合,使用交换报文较少的野蛮模式可以提高协商的速度;在对身份保护要求较高的场合,则应该使用主模式。

2.1.3  IKE的安全机制

IKE可以在不安全的网络上安全地认证通信双方的身份、分发密钥以及建立IPsec SA,具有以下几种安全机制。

1. 身份认证

IKE的身份认证机制用于确认通信双方的身份。设备支持三种认证方法:预共享密钥认证、RSA数字签名认证和DSA数字签名认证。

·     预共享密钥认证:通信双方通过共享的密钥认证对端身份。

·     数字签名认证:通信双方使用由CA颁发的数字证书向对端证明自己的身份。

2. DH算法

DH算法是一种公共密钥算法,它允许通信双方在不传输密钥的情况下通过交换一些数据,计算出共享的密钥。即使第三方(如黑客)截获了双方用于计算密钥的所有交换数据,由于其复杂度很高,也不足以计算出双方的密钥。

3. PFS特性

PFS(Perfect Forward Secrecy,完善的前向安全性)是一种安全特性,它解决了密钥之间相互无关性的需求。由于IKE第二阶段协商需要从第一阶段协商出的密钥材料中衍生出用于IPsec SA的密钥,若攻击者能够破解IKE SA的一个密钥,则会非常容易得掌握其衍生出的任何IPsec SA的密钥。使用PFS特性后,IKE第二阶段协商过程中会增加一次DH交换,使得IKE SA的密钥和IPsec SA的密钥之间没有派生关系,即使IKE SA的其中一个密钥被破解,也不会影响它协商出的其它密钥的安全性。

2.1.4  协议规范

与IKE相关的协议规范有:

·     RFC2408:Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP)

·     RFC2409:The Internet Key Exchange (IKE)

·     RFC2412:The OAKLEY Key Determination Protocol

·     Internet-Draft:draft-ietf-ipsec-isakmp-xauth-06.txt

·     Internet-Draft:draft-dukes-ike-mode-cfg-02.txt

2.2  IKE配置任务简介

进行IKE配置之前,用户需要确定以下几个因素,以便配置过程的顺利进行。

(1)     确定IKE交换过程中安全保护的强度,包括认证方法、加密算法、认证算法、DH group。

·     认证方法分为预共享密钥认证和数字签名认证。预共享密钥认证机制简单、不需要证书,常在小型组网环境中使用;数字签名认证安全性更高,常在“中心—分支”模式的组网环境中使用。例如,在“中心—分支”组网中使用预共享密钥认证进行IKE协商时,中心侧可能需要为每个分支配置一个预共享密钥,当分支很多时,配置会很复杂,而使用数字签名认证时只需配置一个PKI域。

·     不同认证/加密算法的强度不同,算法强度越高,受保护数据越难被破解,但消耗的计算资源越多。

·     DH group位数越大安全性越高,但是处理速度会相应减慢。应该根据实际组网环境中对安全性和性能的要求选择合适的DH group。

(2)     确定通信双方预先约定的预共享密钥或所属的PKI域。关于PKI的配置,请参见“安全配置指导”中的“PKI”。

(3)     确定通信双方都采用IKE协商模式的IPsec安全策略。IPsec安全策略中若不引用IKE profile,则使用系统视图下配置的IKE profile进行协商,若系统视图下没有任何IKE profile,则使用全局的IKE参数进行协商。关于IPsec安全策略的配置,请参见“安全配置指导”中的“IPsec”。

表2-1 IKE配置任务简介

配置任务

说明

详细配置

配置IKE profile

可选

2.3 

配置IKE提议

可选

若IKE profile中需要指定IKE提议,则必配

2.4 

配置IKE keychain

可选

若IKE第一阶段协商为预共享密钥认证方式,则必配

2.5 

配置本端身份信息

可选

2.6 

配置IKE Keepalive功能

可选

2.7 

配置IKE NAT Keepalive功能

可选

2.8 

配置IKE DPD探测功能

可选

2.9 

配置针对无效IPsec SPI的IKE SA恢复功能

可选

2.10 

配置对IKE SA数目的限制

可选

2.11 

配置为对端分配IPv4地址的IKE本地地址池

可选

2.12 

配置IKE告警功能

可选

2.13 

开启IKE协商事件日志功能

可选

2.14 

 

2.3  配置IKE profile

IKE profile中包括以下配置:

(1)     匹配对端身份的规则。响应方首先需要根据发起方的身份信息查找一个本端的IKE profile,然后使用此IKE profile中的信息验证对端身份,发起方同样需要根据响应方的身份信息查找到一个IKE profile用于验证对端身份。对端身份信息若能满足本地某个IKE profile中指定的匹配规则,则该IKE profile为查找的结果。

(2)     根据IKE提议中配置的认证方法,配置IKE keychain或PKI域。

·     如果认证方法为数字签名(dsa-signature或者rsa-signature),则需要配置PKI域。

·     如果指定的认证方式为预共享密钥(pre-share),则需要配置IKE keychain。

(3)     本端作为发起方时所使用的协商模式(主模式、野蛮模式)。本端作为响应方时,将自动适配发起方的协商模式。

(4)     本端作为发起方时可以使用的IKE提议(可指定多个),先指定的优先级高。响应方会将发起方的IKE提议与本端所有的IKE提议进行匹配,如果找到匹配项则直接使用,否则继续查找。若未查找到匹配的IKE提议,则协商失败。

(5)     本端身份信息。

·     如果本端的认证方式为数字签名,则可以配置任何类型的身份信息。若配置的本端身份为IP地址,但这个IP地址与本地证书中的IP地址不同时,设备将使用FQDN(Fully Qualified Domain Name,完全合格域名)类型的本端身份,该身份的内容为设备的名称(可通过sysname命令配置)。

·     如果本端的认证方式为预共享密钥,则只能配置除DN之外的其它类型的身份信息。

(6)     IKE DPD(Dead Peer Detection,对等体存活检测)功能,IKE DPD功能用于检测协商对端是否存活。如果IKE profile视图下和系统视图下都配置了DPD功能,则IKE profile视图下的DPD配置生效,如果IKE profile视图下没有配置DPD功能,则采用系统视图下的DPD配置。

(7)     IKE profile的使用范围。限制IKE profile只能在指定的地址或指定接口的地址下使用(这里的地址指的是IPsec策略下配置的本端地址,若本端地址没有配置,则为引用IPsec策略的接口IP地址)。配置了match local address的IKE profile的优先级高于所有未配置match local address的IKE profile。

(8)     IKE profile的优先级。IKE profile的匹配优先级首先取决于其中是否配置了match local address,其次决定于配置的优先级值,最后决定于配置IKE profile的先后顺序。

(9)     支持对客户端认证。远程客户端与中心侧网关设备协商建立IPsec隧道的过程中,若中心侧网关设备上开启了对客户端认证,则在IKE一阶段协商完成之后,中心侧网关设备将会使用AAA机制对客户端进行认证,要求每个客户端在接入时,都需要提供用户名和密码。只有通过AAA认证的客户端才能继续进行后续的IPsec协商。对客户端的认证还需要在网关设备上配置相应的AAA认证方法来配合,关于AAA认证方法的详细配置请参见“安全配置指导”中的“AAA”。

(10)     AAA授权功能。通过本功能可以获得授权的IKE本地地址池的名称,地址池中配置了可分配给对端的IP地址。关于AAA授权IKE本地地址池的具体配置请参见“安全配置指导”中的“AAA”。

表2-2 配置IKE profile

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建一个IKE profile,并进入IKE Profile视图

ike profile profile-name

缺省情况下,不存在IKE profile

配置匹配对端身份的规则

match remote { certificate policy-name | identity { address { { ipv4-address [ mask | mask-length ] | range low-ipv4-address high-ipv4-address } | ipv6 { ipv6-address [ prefix-length ] | range low-ipv6-address high-ipv6-address } } | fqdn fqdn-name | user-fqdn user-fqdn-name } }

协商双方都必须配置至少一个match remote规则,当对端的身份与IKE profile中配置的match remote规则匹配时,则使用此IKE profile中的信息与对端完成认证

配置采用预共享密钥认证时,所使用的keychain

keychain keychain-name

二者至少选其一

缺省情况下,未指定keychain和PKI域

配置采用数字签名认证时,证书所属的PKI域

certificate domain domain-name

配置IKE第一阶段的协商模式

exchange-mode { aggressive | main }

缺省情况下,IKE第一阶段发起方的协商模式使用主模式

配置IKE profile引用的IKE提议

proposal proposal-number&<1-6>

缺省情况下,IKE profile未引用IKE提议,使用系统视图下已配置的IKE提议进行IKE协商

配置本端身份信息

local-identity { address { ipv4-address | ipv6 ipv6-address } | dn | fqdn [ fqdn-name ] | user-fqdn [ user-fqdn-name ] }

缺省情况下,未配置本端身份信息。此时使用系统视图下通过ike identity命令配置的身份信息作为本端身份信息。若两者都没有配置,则使用IP地址标识本端的身份,该IP地址为IPsec安全策略或IPsec安全策略模板应用的接口的IP地址

(可选)配置IKE DPD功能

dpd interval interval [ retry seconds ] { on-demand | periodic }

缺省情况下,IKE profile视图下没有配置DPD功能,采用系统视图下的DPD配置。若两者没有配置,则不进行DPD探测

(可选)配置IKE profile的使用范围

match local address { interface-type interface-number | { ipv4-address | ipv6 ipv6-address } }

缺省情况下,未限制IKE profile的使用范围

(可选)配置IKE profile的优先级

priority priority

缺省情况下,IKE profile的优先级为100

(可选)开启对客户端的认证

client-authentication xauth

缺省情况下,对客户端的认证处于关闭状态

(可选)配置AAA授权功能

aaa authorization domain domain-name username user-name

缺省情况下,AAA授权功能处于关闭状态

 

2.4  配置IKE提议

IKE定义了一套属性数据来描述IKE第一阶段使用怎样的参数来与对端进行协商。用户可以创建多条不同优先级的IKE提议。协商双方必须至少有一条匹配的IKE提议才能协商成功。

在进行IKE协商时,协商发起方会将自己的IKE提议发送给对端,由对端进行匹配。

·     若发起方使用的IPsec安全策略中没有引用IKE profile,则会将当前系统中所有的IKE提议发送给对端,这些IKE提议的优先级顺序由IKE提议的序号决定,序号越小优先级越高;

·     若发起方的IPsec策略中引用了IKE profile,则会将该IKE profile中引用的所有IKE提议发送给对端,这些IKE提议的优先级由引用的先后顺序决定,先引用的优先级高。

协商响应方则以对端发送的IKE提议优先级从高到低的顺序与本端所有的IKE提议进行匹配,直到找到一个匹配的提议来使用。匹配的IKE提议将被用来建立IKE SA。

以上IKE提议的匹配原则是:协商双方具有相同的加密算法、认证方法、认证算法和DH group标识。匹配的IKE提议的IKE SA存活时间则取两端的最小值。

表2-3 配置IKE提议

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建IKE提议,并进入IKE提议视图

ike proposal proposal-number

缺省情况下,存在一个缺省的IKE提议

配置IKE提议的描述信息

description

不存在IKE提议的描述信息

指定一个供IKE提议使用的加密算法

encryption-algorithm { 3des-cbc | aes-cbc-128 | aes-cbc-192 | aes-cbc-256 | des-cbc }

缺省情况下,IKE提议使用CBC模式的56-bit DES加密算法

指定一个供IKE提议使用的认证方法

authentication-method { dsa-signature | pre-share | rsa-signature }

缺省情况下,IKE提议使用预共享密钥的认证方法

指定一个供IKE提议使用的认证算法

authentication-algorithm { md5 | sha | sha256 | sha384 | sha512 }

缺省情况下,IKE提议使用HMAC-SHA1认证算法

配置IKE第一阶段密钥协商时所使用的DH密钥交换参数

dh { group1 | group14 | group2 | group24 | group5 }

缺省情况下,IKE第一阶段密钥协商时所使用的DH密钥交换参数为group1,即768-bit的Diffie-Hellman group

指定一个IKE提议的IKE SA存活时间

sa duration seconds

缺省情况下,IKE提议的IKE SA存活时间为86400秒

 

2.5  配置IKE keychain

在IKE需要通过预共享密钥方式进行身份认证时,协商双方需要创建并指定IKE keychain。IKE keychain用于配置协商双方的密钥信息,具体包括以下内容:

·     预共享密钥。IKE协商双方配置的预共享密钥必须相同,否则身份认证会失败。以明文或密文方式设置的预共享密钥,均以密文的方式保存在配置文件中。

·     IKE keychain的使用范围。限制keychain的使用范围,即IKE keychain只能在指定的地址或指定接口对应的地址下使用(这里的地址指的是IPsec安全策略/IPsec安全策略模板下配置的本端地址,若本端地址没有配置,则为引用IPsec安全策略的接口的IP地址)。

·     IKE keychain的优先级。配置了match local address的IKE keychain的优先级高于所有未配置match local address的IKE keychain。即IKE keychain的优先级首先决定于是否配置了match local address,其次取决于配置的优先级,最后决定于配置IKE keychain的先后顺序。

表2-4 配置IKE keychain

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建IKE keychain,并进入IKE keychain视图

ike keychain keychain-name

缺省情况下,不存在IKE keychain

配置预共享密钥

pre-shared-key { address { ipv4-address [ mask | mask-length ] | ipv6 ipv6-address [ prefix-length ] } | hostname host-name } key { cipher cipher-key | simple simple-key }

缺省情况下,未配置预共享密钥

(可选)配置IKE keychain的使用范围

match local address { interface-type interface-number | { ipv4-address | ipv6 ipv6-address } }

缺省情况下,未限制IKE keychain的使用范围

(可选)配置IKE keychain的优先级

priority priority

缺省情况下,IKE keychain的优先级为100

 

2.6  配置本端身份信息

本端身份信息适用于所有IKE SA的协商,而IKE profile下的local-identity仅适用于本IKE profile。如果IKE profile下没有配置本端身份,则默认使用此处配置的全局本端身份。

·     如果本端采用的认证方式为数字签名,则本端配置的任何类型的身份信息都有效;

·     如果本端采用认证方式为预共享密钥,则本端除DN之外的其它类型的身份信息均有效。

表2-5 配置本端身份信息

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置本端身份信息

ike identity { address { ipv4-address | ipv6 ipv6-address } | dn | fqdn [ fqdn-name ]  | user-fqdn [ user-fqdn-name ] }

缺省情况下,使用IP地址标识本端的身份,该IP地址为IPsec安全策略或IPsec安全策略模板应用的接口地址

(可选)配置当使用数字签名认证方式时,本端的身份总从证书的主题字段中获得

ike signature-identity from-certificate

缺省情况下,本端身份信息由local-identityike identity命令指定

在采用IPsec野蛮协商模式且使用数字签名认证方式的情况下,与仅支持使用DN类型的身份进行数字签名认证的ComwareV5设备互通时需要配置本命令

 

2.7  配置IKE Keepalive功能

IKE Keepalive功能用于检测对端是否存活。在对端配置了等待IKE Keepalive报文的超时时间后,必须在本端配置发送IKE Keepalive报文的时间间隔。当对端IKE SA在配置的超时时间内未收到IKE Keepalive报文时,则删除该IKE SA以及由其协商的IPsec SA。

配置IKE Keepalive功能时,请遵循以下配置限制和指导:

·     当有检测对方是否存活的需求时,通常建议配置IKE DPD,不建议配置IKE Keepalive。仅当对方不支持IKE DPD功能且支持IKE Keepalive功能时,才考虑配置IKE Keepalive功能。配置IKE Keepalive功能后,会定时检测对方是否存活,因此会额外消耗网络带宽和计算资源。

·     本端配置的IKE Keepalive报文的等待超时时间要大于对端发送的时间间隔。由于网络中一般不会出现超过连续三次的报文丢失,所以,本端的超时时间可以配置为对端配置的发送IKE Keepalive报文的时间间隔的三倍。

表2-6 配置IKE Keepalive功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置通过IKE SA向对端发送IKE Keepalive报文的时间间隔

ike keepalive interval interval

缺省情况下,不向对端发送IKE Keepalive报文

配置本端等待对端发送IKE Keepalive报文的超时时间

ike keepalive timeout seconds

缺省情况下,永不超时,一直等待对端发送IKE Keepalive报文

 

2.8  配置IKE NAT Keepalive功能

在采用IKE协商建立的IPsec隧道中,可能存在NAT设备,由于在NAT设备上的NAT会话有一定存活时间,一旦IPsec隧道建立后如果长时间没有流量,对应的NAT会话表项会被删除,这样将导致IPsec隧道无法继续传输数据。为防止NAT表项老化,NAT内侧的IKE网关设备需要定时向NAT外侧的IKE网关设备发送NAT Keepalive报文,以便维持NAT设备上对应的IPsec流量的会话存活,从而让NAT外侧的设备可以访问NAT内侧的设备。

表2-7 配置IKE NAT Keepalive功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置向对端发送NAT Keepalive报文的时间间隔

ike nat-keepalive seconds

缺省情况下,向对端发送NAT Keepalive报文的时间间隔为20秒

 

2.9  配置IKE DPD功能

DPD(Dead Peer Detection,对等体存活检测)用于检测对端是否存活。本端主动向对端发送DPD请求报文,对对端是否存活进行检测。如果本端在DPD报文的重传时间间隔(retry seconds)内未收到对端发送的DPD回应报文,则重传DPD请求报文,若重传两次之后仍然没有收到对端的DPD回应报文,则删除该IKE SA和对应的IPsec SA。

配置IKE DPD功能时,请遵循以下配置限制和指导:

·     IKE DPD有两种模式:按需探测模式(on-demand)和定时探测模式(periodic)。一般若无特别要求,建议使用按需探测模式,在此模式下,仅在本端需要发送报文时,才会触发探测;如果需要尽快地检测出对端的状态,则可以使用定时探测模式。在定时探测模式下工作,会消耗更多的带宽和计算资源,因此当设备与大量的IKE对端通信时,应优先考虑使用按需探测模式。

·     如果IKE profile视图下和系统视图下都配置了DPD探测功能,则IKE profile视图下的DPD配置生效,如果IKE profile视图下没有配置DPD探测功能,则采用系统视图下的DPD配置。

·     建议配置的触发IKE DPD探测的时间间隔大于DPD报文的重传时间间隔,使得直到当前DPD探测结束才可以触发下一次DPD探测,DPD在重传过程中不触发新的DPD探测。

以定时探测模式为例,若本端的IKE DPD配置如下:

ike dpd interval 10 retry 6 periodic

则,具体的探测过程为:IKE SA协商成功之后10秒,本端会发送DPD探测报文,并等待接收DPD回应报文。若本端在6秒内没有收到DPD回应报文,则会第二次发送DPD探测报文。在此过程中总共会发送三次DPD探测报文,若第三次DPD探测报文发出后6秒仍没收到DPD回应报文,则会删除发送DPD探测报文的IKE SA及其对应的所有IPsec SA。若在此过程中收到了DPD回应报文,则会等待10秒再次发送DPD探测报文。

表2-8 配置全局IKE DPD功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置IKE DPD功能

ike dpd interval interval [ retry seconds ] { on-demand | periodic }

缺省情况下,IKE DPD功能处于关闭状态

 

2.10  配置针对无效IPsec SPI的IKE SA恢复功能

当IPsec隧道一端的安全网关出现问题(例如安全网关重启)导致其IPsec SA丢失时,会造成IPsec流量黑洞现象:一端(接收端)的IPsec SA已经丢失,而另一端(发送端)还持有对应的IPsec SA且不断地向对端发送报文,当接收端收到发送端使用此IPsec SA封装的IPsec报文时,就会因为找不到对应的SA而持续丢弃报文,形成流量黑洞。该现象造成IPsec通信链路长时间得不到恢复(只有等到发送端旧的IPsec SA生命周期超时,并重建IPsec SA后,两端的IPsec流量才能得以恢复),因此需要采取有效的IPsec SA恢复手段来快速恢复中断的IPsec通信链路。

IPsec SA由SPI唯一标识,接收方根据IPsec报文中的SPI在SA数据库中查找对应的IPsec SA,若接收方找不到处理该报文的IPsec SA,则认为此报文的SPI无效。如果接收端当前存在IKE SA,则会向对端发送删除对应IPsec SA的通知消息,发送端IKE接收到此通知消息后,就会立即删除此无效SPI对应的IPsec SA。之后,当发送端需要继续向接收端发送报文时,就会触发两端重建IPsec SA,使得中断的IPsec通信链路得以恢复;如果接收端当前不存在IKE SA,就不会触发本端向对端发送删除IPsec SA的通知消息,接收端将默认丢弃无效SPI的IPsec报文,使得链路无法恢复。后一种情况下,如果开启了IPsec无效SPI恢复IKE SA功能,就会触发本端与对端协商新的IKE SA并发送删除消息给对端,从而使链路恢复正常。

由于开启此功能后,若攻击者伪造大量源IP地址不同但目的IP地址相同的无效SPI报文发给设备,会导致设备因忙于与无效对端协商建立IKE SA而面临受到DoS(Denial of Sevice)攻击的风险。因此,建议通常不要打开ike invalid-spi-recovery enable功能。

表2-9 开启针对无效IPsec SPI的IKE SA恢复功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

开启针对无效IPsec SPI的IKE SA恢复功能

ike invalid-spi-recovery enable

缺省情况下,针对无效IPsec SPI的IKE SA恢复功能处于关闭状态

 

2.11  配置对IKE SA数目的限制

由于不同设备的能力不同,为充分利用设备的处理能力,可以配置允许同时处于协商状态的IKE SA的最大数,也可以配置允许建立的IKE SA的最大数。

若设置允许同时协商更多的IKE SA,则可以充分利用设备处理能力,以便在设备有较强处理能力的情况下得到更高的新建性能;若设置允许同时协商较少的IKE SA,则可以避免产生大量不能完成协商的IKE SA,以便在设备处理能力较弱时保证一定的新建性能。

若设置允许建立更多的IKE SA,则可以使得设备在有充足内存的情况下得到更高的并发性能;若设置允许建立较少的IKE SA,则可以在设备没有充足内存的情况下,使得IKE不过多占用系统内存。

表2-10 配置对本端IKE SA数目的限制

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置对本端IKE SA数目的限制

ike limit { max-negotiating-sa negotiation-limit | max-sa sa-limit }

缺省情况下,不限制允许同时处于协商状态的IKE SA数目,也不限制允许建立的IKE SA的最大数目

 

2.12  配置为客户端分配IP地址的IKE本地地址池

IKE本地地址池与AAA授权配合使用,可以向对端客户端应答地址请求,从而使得企业分支客户端使用由企业中心网关统一分配的IP地址作为私网地址来进行通信,达到由企业中心统一管理的目的。关于AAA如何授权IKE本地地址池的具体配置请参见“安全配置指导”中的“AAA”。

表2-11 配置对端分配IP地址的IKE本地地址池

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置为对端分配IPv4地址的IKE本地地址池

ike address-group group-name start-ipv4-address end-ipv4-address [ mask | mask-length ]

缺省情况下,未定义IKE本地IPv4地址池

 

2.13  配置IKE告警功能

开启IKE的告警功能后,IKE会生成告警信息,用于向网管软件报告该模块的重要事件。生成的告警信息将被发送到设备的SNMP模块,通过设置SNMP中告警信息的发送参数,来决定告警信息输出的相关属性。有关告警信息的详细介绍,请参见“网络管理和监控配置指导”中的“SNMP”。

如果希望生成并输出某种类型的IKE告警信息,则需要保证IKE的全局告警功能以及相应类型的告警功能均处于开启状态。

表2-12 配置IKE 告警功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

开启IKE的全局告警功能

snmp-agent trap enable ike global

缺省情况下,IKE的告警Trap功能处于开启状态

开启IKE的指定告警功能

snmp-agent trap enable ike [ attr-not-support | auth-failure | cert-type-unsupport | cert-unavailable | decrypt-failure | encrypt-failure | invalid-cert-auth | invalid-cookie | invalid-id | invalid-proposal | invalid-protocol | invalid-sign | no-sa-failure | proposal-add | proposal–delete | tunnel-start | tunnel-stop | unsupport-exch-type ] *

缺省情况下,IKE的所有告警功能均处于开启状态

 

2.14  开启IKE协商事件日志功能

开启IKE协商事件日志记录功能后,设备会输出IKE协商过程中的相关日志。

表2-13 开启IKE协商事件日志功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

开启IKE协商事件日志功能

ike logging negotiation enable

缺省情况下,IKE协商事件日志功能处于关闭状态

 

2.15  IKE显示和维护

在完成上述配置后,在任意视图下执行display命令可以显示配置后IKE的运行情况,通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以删除IKE SA。

表2-14 IKE显示和维护

操作

命令

显示所有IKE提议的配置信息

display ike proposal

显示当前IKE SA的信息

display ike sa [ verbose [ connection-id connection-id | remote-address [ ipv6 ] remote-address ] ]

显示IKE的统计信息

display ike statistics

清除IKE SA

reset ike sa [ connection-id connection-id ]

清除IKE的MIB统计信息

reset ike statistics

 

2.16  常见错误配置举例

2.16.1  提议不匹配导致IKE SA协商失败

1. 故障现象

(1)     通过如下命令查看当前的IKE SA信息,发现IKE SA的状态(Flags字段)为Unknown。

<Sysname> display ike sa

    Connection-ID   Remote                Flag         DOI

------------------------------------------------------------------

    1               192.168.222.5         Unknown      IPSEC

Flags:

RD--READY RL--REPLACED FD-FADING

(2)     打开IKE事件和报文调试信息开关后分别可以看到如下调试信息。

IKE事件调试信息:

The attributes are unacceptable.

IKE报文调试信息:

Construct notification packet: NO_PROPOSAL_CHOSEN.

2. 故障分析

IKE提议配置错误。

3. 处理过程

(1)     排查IKE提议相关配置。具体包括:检查两端的IKE提议是否匹配,即IKE提议中的认证方法、认证算法、加密算法是否匹配。

(2)     修改IKE提议的配置,使本端IKE提议的配置和对端匹配。

2.16.2  未正确引用IKE提议或IKE keychain导致IKE SA协商失败

1. 故障现象

(1)     通过如下命令查看当前的IKE SA信息,发现IKE SA的状态(Flags字段)为Unknown。

<Sysname> display ike sa

    Connection-ID   Remote                Flag         DOI

------------------------------------------------------------------

    1               192.168.222.5         Unknown      IPSEC

Flags:

RD--READY RL--REPLACED FD-FADING

(2)     打开IKE事件和报文调试信息开关后分别可以看到如下调试信息。

IKE事件调试信息:

Notification PAYLOAD_MALFORMED is received.

IKE报文调试信息:

Construct notification packet: PAYLOAD_MALFORMED.

2. 故障分析

故障原因可能为以下两点:

(1)     匹配到的IKE profile中没有引用协商过程中匹配到的IKE提议。

通过调试信息看到:

Failed to find proposal 1 in profile profile1.

(2)     匹配到的IKE profile中没有引用协商过程中匹配到的IKE keychain。

通过调试信息看到:

Failed to find keychain keychain1 in profile profile1.

3. 处理过程

(1)     检查匹配到的IKE提议是否在IKE profile下引用。以故障分析中的调试信息为例,IKE profile profile1中需要引用IKE proposal 1。

(2)     检查匹配到的IKE keychain是否在IKE profile下引用。以故障分析中的调试信息为例,IKE profile profile1中需要引用IKE keychain keychain1。

2.16.3  提议不匹配导致IPsec SA协商失败

1. 故障现象

(1)     通过display ike sa命令查看当前的IKE SA信息,发现IKE SA协商成功,其状态(Flags字段)为RD。但通过display ipsec sa命令查看当前的IPsec SA时,发现没有协商出相应的IPsec SA。

(2)     打开IKE调试信息开关可以看到以下调试信息:

The attributes are unacceptable.

或者:

Construct notification packet: NO_PROPOSAL_CHOSEN.

2. 故障分析

IPsec安全策略参数配置错误。

3. 处理过程

(1)     排查IPsec相关配置。具体包括:检查双方接口上应用的IPsec安全策略的参数是否匹配,即引用的IPsec安全提议的协议、加密算法和认证算法是否匹配。

(2)     修改IPsec安全策略配置,使本端IPsec安全策略的配置和对端匹配。

2.16.4  身份信息无效导致IPsec SA协商失败

1. 故障现象

(1)     通过display ike sa命令查看当前的IKE SA信息,发现IKE SA协商成功,其状态(Flags字段)为RD。但通过display ipsec sa命令查看当前的IPsec SA时,发现没有协商出相应的IPsec SA。

(2)     打开IKE调试信息开关可以看到以下调试信息:

Notification INVALID_ID_INFORMATION is received.

或者:

Failed to get IPsec policy when renegotiating IPsec SA. Delete IPsec SA.

Construct notification packet: INVALID_ID_INFORMATION.

2. 故障分析

响应方IPsec安全策略配置错误,导致在IKE第二阶段协商时找不到IPsec安全策略,原因可能为如下几点:

(1)     通过display ike sa verbose命令查看IKE一阶段协商中是否找到匹配的IKE profile。若没有找到IKE profile,则会查找全局的IKE参数,因此就要求这种情况下IPsec安全策略中不能引用任何IKE profile,否则协商失败。

通过如下显示信息可以看到,IKE SA在协商过程中没有找到匹配的IKE profile:

<Sysname> display ike sa verbose

   -----------------------------------------------

   Connection ID: 3

   Outside VPN:

   Inside VPN:

   Profile:

   Transmitting entity: Responder

   -----------------------------------------------

   Local IP: 192.168.222.5

   Local ID type: IPV4_ADDR

   Local ID: 192.168.222.5

 

   Remote IP: 192.168.222.71

   Remote ID type: IPV4_ADDR

   Remote ID: 192.168.222.71

 

   Authentication-method: PRE-SHARED-KEY

   Authentication-algorithm: MD5

   Encryption-algorithm: 3DES-CBC

 

   Life duration(sec): 86400

   Remaining key duration(sec): 85847

   Exchange-mode: Main

   Diffie-Hellman group: Group 1

   NAT traversal: Not detected

但在IPsec策略中引用了IKE profile profile1:

[Sysname] display ipsec policy

-------------------------------------------

IPsec Policy: policy1

Interface: Vlan-interface100

-------------------------------------------

 

  -----------------------------

  Sequence number: 1

  Mode: ISAKMP

  -----------------------------

  Security data flow: 3000

  Selector mode: aggregation

  Local address: 192.168.222.5

  Remote address: 192.168.222.71

  Transform set:  transform1

  IKE profile: profile1

  SA duration(time based):

  SA duration(traffic based):

  SA idle time:

(2)     查看IPsec安全策略中引用的ACL配置是否正确。

例如,如发起方ACL流范围为网段到网段:

[Sysname] display acl 3000

Advanced IPv4 ACL 3000, 1 rules,

ACL's step is 5

 rule 0 permit ip source 192.168.222.0 0.0.0.255 destination 192.168.222.0 0.0.0.255

响应方ACL流范围为主机到主机:

[Sysname] display acl 3000

Advanced IPv4 ACL 3000, 1 rules,

ACL's step is 5

 rule 0 permit ip source 192.168.222.71 0 destination 192.168.222.5 0

以上配置中,响应方ACL规则定义的流范围小于发起方ACL规则定义的流范围,这会导致IPsec SA协商失败。

(3)     IPsec安全策略配置不完整。具体包括:没有配置对端地址、没有配置IPsec提议、IPsec提议配置不完整。

例如,如下IPsec安全策略中没有配置隧道的对端IP地址,因此IPsec安全策略是不完整的:

[Sysname] display ipsec policy

-------------------------------------------

IPsec Policy: policy1

Interface: Vlan-interface100

-------------------------------------------

 

  -----------------------------

  Sequence number: 1

  Mode: ISAKMP

  -----------------------------

  Security data flow: 3000

  Selector mode: aggregation

  Local address: 192.168.222.5

  Remote address:

  Transform set:  transform1

  IKE profile: profile1

  SA duration(time based):

  SA duration(traffic based):

  SA idle time:

3. 处理过程

(1)     若在IKE第一阶段协商过程中没有找到IKE profile,建议在响应方IPsec安全策略中去掉对IKE profile的引用或者调整IKE profile的配置使之能够与发起端相匹配。

(2)     若响应方ACL规则定义的流范围小于发起方ACL规则定义的流范围,建议修改响应方ACL的流范围大于或等于发起方ACL的流范围。以故障分析(2)中的配置为例,可以将响应方ACL流范围修改为:

[Sysname] display acl 3000

Advanced IPv4 ACL 3000, 2 rules,

ACL's step is 5

 rule 0 permit ip source 192.168.222.0 0.0.0.255 destination 192.168.222.0 0.0.0.255

(3)     将IPsec安全策略配置完整。以故障分析中的(3)中的配置为例,需要在IPsec安全策略中配置隧道的对端IP地址。

3 IKEv2

3.1  IKEv2简介

IPsec隧道两端通过共享密钥对IP报文提供机密性、完整性、以及数据来源认证服务。共享密钥可以手工建立,也可以通过协商方式自动建立。IKE协议定义了自动协商共享密钥的机制,并用于建立和维护IPsec安全联盟。IKEv2(Internet Key Exchange Version 2,互联网密钥交换协议第2版)是第1版本的IKE协议(本文简称IKEv1)的增强版本,它在保留了IKEv1中的大部分特性的基础上引入了一些新特性。

IKEv2与IKEv1相同,具有一套自保护机制,可以在不安全的网络上安全地进行身份认证、密钥分发、建立IPsec SA。相对于IKEv1,IKEv2具有抗攻击能力和密钥交换能力更强以及报文交互数量较少等特点。

3.1.1  IKEv2的协商过程

要建立一对IPsec SA,IKEv1需要经历两个阶段,至少需要交换6条消息。在正常情况下,IKEv2只需要进行两次交互,使用4条消息就可以完成一个IKEv2 SA和一对IPsec SA的协商建立,如果要求建立的IPsec SA的数目大于一对,则每增加一对IPsec SA只需要额外增加一次交互,也就是两条消息就可以完成,这相比于IKEv1简化了设备的处理过程,提高了协商效率。

IKEv2定义了三种交互:初始交换、创建子SA交换以及通知交换。

下面简单介绍一下IKEv2协商过程中的初始交换过程。

图3-1 IKEv2的初始交换过程

 

图3-1所示,IKEv2的初始交换过程中包含两个交换:IKE_SA_INIT交换(两条消息)和IKE_AUTH交换(两条消息)。

·     IKE_SA_INIT交换:完成IKEv2 SA参数的协商以及密钥交换;

·     IKE_AUTH交换:完成通信对等体的身份认证以及IPsec SA的创建。

这两个交换过程顺序完成后,可以建立一个IKEv2 SA和一对IPsec SA。

创建子SA交换:当一个IKE SA需要创建多个IPsec SA时,使用创建子SA交换来协商多于一个的SA,另外还可用于进行IKE SA的重协商功能。

通知交换:用于传递控制信息,例如错误信息或通告信息。

3.1.2  IKEv2引入的新特性

1. IKEv2支持DH猜想

在IKE_SA_INIT交换阶段,发起方采用“猜”的办法,猜一个响应方最可能使用的DH组携带在第一条消息中发送。响应方根据发起方“猜”的DH组来响应发起方。如果发起方猜测成功,则这样通过两条消息就可以完成IKE_SA_INIT交换。如果发起方猜测错误,则响应方会回应一个INVALID_KE_PAYLOAD消息,并在该消息中指明将要使用的DH组。之后,发起方采用响应方指定的DH组重新发起协商。这种DH猜想机制,使得发起方的DH组配置更为灵活,可适应不同的响应方。

2. IKEv2支持cookie-challenge机制

在IKE_SA_INIT交换中消息是明文传输的,响应方接收到第一个消息后无法确认该消息是否来自一个仿冒的地址。如果此时一个网络攻击者伪造大量地址向响应方发送IKE_SA_INIT请求,根据IKEv1协议,响应方需要维护这些半开的IKE会话信息,从而耗费大量响应方的系统资源,造成对响应方的DoS攻击。

IKEv2使用cookie-challenge机制来解决这类DoS攻击问题。当响应方发现存在的半开IKE SA超过指定的数目时,就启用cookie-challenge机制。响应方收到IKE_SA_INIT请求后,构造一个Cookie通知载荷并响应发起方,若发起方能够正确携带收到的Cookie通知载荷向响应方重新发起IKE_SA_INIT请求,则可以继续后续的协商过程。

半开状态的IKEv2 SA是指那些正在协商过程中的IKEv2 SA。若半开状态的IKEv2 SA数目减少到阈值以下,则cookie-challenge功能将会停止工作

3. IKEv2 SA重协商

为了保证安全,IKE SA和IPsec SA都有一个生命周期,超过生命周期的SA需要重新协商,即SA 的重协商。与IKEv1不同的是,IKEv2 SA的生命周期不需要协商,由各自的配置决定,重协商总是由生命周期较小的一方发起,可尽量避免两端同时发起重协商造成冗余SA的生成,导致两端SA状态不一致。

4. IKEv2报文确认重传机制

与IKEv1不同,IKEv2中所有消息都是以“请求–响应”对的形式出现,IKEv2通过消息头中的一个Message ID字段来标识一个“请求–响应”对。发起方发送的每一条消息都需要响应方给予确认,例如建立一个IKE SA一般需要两个“请求-响应”对。如果发起方在规定时间内没有接收到确认报文,则需要对该请求消息进行重传。IKEv2消息的重传只能由发起方发起,且重传消息的Message ID必须与原始消息的Message ID一致。

3.1.3  协议规范

与IKEv2相关的协议规范有:

·     RFC 2408:Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP)

·     RFC 4306:Internet Key Exchange (IKEv2) Protocol

·     RFC 4718:IKEv2 Clarifications and Implementation Guidelines

·     RFC 2412:The OAKLEY Key Determination Protocol

·     RFC 5996:Internet Key Exchange Protocol Version 2 (IKEv2)

3.2  IKEv2配置任务简介

为了配置过程顺利进行,在IKEv2配置之前,用户需要确定以下几个因素:

·     确定IKEv2初始交换过程中使用的算法的强度,即确定对初始交换进行安全保护的强度(包括加密算法、完整性校验算法、PRF算法和DH组算法)。不同的算法的强度不同,算法强度越高,受保护数据越难被破解,但消耗的计算资源越多。一般来说,密钥越长的算法强度越高。

·     确定本地认证方法以及对端的认证方法。若使用预共享密钥方式,则要确定通信双方预先约定的预共享密钥;若使用RSA数字签名方式,则要确定本端所使用的PKI域。关于PKI的配置,请参见“安全配置指导”中的“PKI”。

表3-1 IKEv2 配置任务简介

配置任务

说明

详细配置

配置IKEv2 profile

必选

3.3 

配置IKEv2安全策略

必选

3.4 

配置IKEv2安全提议

可选

若IKEv2安全策略中指定了IKEv2提议,则必配

3.5 

配置IKEv2 keychain

只要其中一端配置的认证方式为预共享密钥方式,则必选

如果两端配置的认证方式都是RSA数字签名方式,则不需要配置

3.6 

配置IKEv2全局参数

配置IKEv2 cookie-challenge功能

可选

该功能仅对于响应方有意义

3.7.1 

配置IKEv2 DPD探测功能

可选

3.7.2 

配置IKEv2 NAT Keepalive功能

可选

3.7.3 

配置为对端分配IP地址的IKEv2本地地址池

可选

3.7.4 

 

3.3  配置IKEv2 profile

IKEv2 profile中包括以下配置:

(1)     IKEv2协商时本端和对端采用的身份认证方式。只能指定一个本端身份认证方式,可以指定多个对端身份认证方式。本端和对端可以采用不同的身份认证方式。

(2)     根据IKEv2 profile中配置的认证方法,配置IKEv2 keychain或PKI域。

·     如果任意一方指定的身份认证方式为数字签名(dsa-signaturersa-signature或者ecdsa-signature),则需要配置PKI域。

·     如果任意一方指定的身份认证方式为预共享密钥(pre-share),则需要配置IKEv2 keychain。

(3)     本端身份信息。

·     如果本端的认证方式为数字签名,则可以配置任何类型的身份信息。若配置的本端身份为IP地址,但这个IP地址与本地证书中的IP地址不同,设备将使用FQDN类型的本端身份,该身份的内容为设备的名称(可通过sysname命令配置)。

·     如果本端的认证方式为预共享密钥,则只能配置除DN之外的其它类型的身份信息。

(4)     匹配对端身份的规则。IKEv2对等体需要根据对端的身份信息查找一个本端的IKEv2 profile,然后使用此IKEv2 profile中的信息验证对端身份。对端身份信息若能满足本地某个IKEv2 profile中指定的匹配规则,则该IKEv2 profile为查找的结果。匹配IKEv2 profile的顺序取决于IKEv2 profile的优先级,优先级高的先匹配。

(5)     IKEv2 DPD探测功能。该功能用于检测协商对端是否存活。如果IKEv2 profile视图下和系统视图下都配置了DPD探测功能,则IKEv2 profile视图下的DPD配置生效,如果IKEv2 profile视图下没有配置DPD探测功能,则采用系统视图下的DPD配置。

(6)     IKEv2 profile的使用范围。限制IKEv2 profile只能在指定的地址或指定接口的地址下使用(这里的地址指的是IPsec策略下配置的本端地址,若本端地址没有配置,则为引用IPsec策略的接口下地址)。

(7)     IKEv2 profile的优先级。优先级仅用于响应方在查找IKEv2 profile时调整IKEv2 profile的匹配顺序。

(8)     IKEv2 SA的时间生命周期。本端和对端的IKEv2 SA生命周期可以不一致,也不需要进行协商,由生命周期较短的一方在本端IKEv2 SA生命周期到达之后发起重协商。

(9)     IKEv2发送NAT keepalive报文的时间间隔。在IKEv2 peer之间存在NAT网关的情况下,设备通过定期向对端发送NAT keepalive 报文,防止已有的NAT会话表项因长时间无流量匹配而被老化。

(10)     配置交换功能。企业分支使用虚拟隧道时,可以通过本功能向企业中心侧安全网关提交IP地址分配请求,中心侧安全网关接收该请求,会将成功分配的IP地址携带在IKEv2协商的响应报文中发送给分支侧设备,分支用此地址作为虚拟隧道地址与中心侧网关通信。企业中心侧网关也可以通过本功能主动推送IP地址给企业分支。配置交换包括请求数据、回应数据、主动推数据和回应推数据,请求和推送的数据可以为网关地址,内部地址,路由信息等。

(11)     AAA授权功能,通过AAA授权获取一个地址池的名字,地址池中配置了可分配给对端的IP地址。关于AAA授权IKE本地地址池的具体配置请参见“安全配置指导”中的“AAA”。。

表3-2 配置IKEv2 profile

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建一个IKEv2 profile,并进入IKEv2 Profile视图

ikev2 profile profile-name

缺省情况下,不存在IKEv2 profile

指定IKEv2本端和对端的身份认证方式

authentication-method { local | remote } { dsa-signature | ecdsa-signature | pre-share | rsa-signature }

缺省情况下,未配置本端和对端认证方式

配置采用预共享密钥认证时使用的Keychain

keychain keychain-name

二者至少选其一

根据authentication-method命令使用的认证方法选择其中一个配置

配置采用数字签名认证时使用的PKI域

certificate domain domain-name [ sign | verify ]

配置本端身份信息

identity local { address { ipv4-address | ipv6 ipv6-address } | dn | email email-string | fqdn fqdn-name | key-id key-id-string }

缺省情况下,未配置本端身份信息。此时使用IP地址标识本端的身份,该IP地址为IPsec安全策略应用的接口的IP地址

配置匹配对端身份的规则

match remote { certificate  policy-name | identity { address { { ipv4-address [ mask | mask-length ] | range low-ipv4-address high-ipv4-address } | ipv6 { ipv6-address [ prefix-length ] | range low-ipv6-address high-ipv6-address } } | fqdn fqdn-name | email email-string  | key-id key-id-string } }

协商双方都必须配置至少一个match remote规则,当对端的身份与IKEv2 profile中配置的match remote规则匹配时,则使用此IKEv2 profile中的信息与对端完成认证

(可选)配置IKEv2 profile的使用范围

match local address { interface-type interface-number | ipv4-address | ipv6 ipv6-address }

缺省情况下,未限制IKEv2 profile的使用范围

(可选)配置IKEv2 profile的优先级

priority priority

缺省情况下,IKEv2 profile的优先级为100

(可选)配置IKEv2 SA生命周期

sa duration seconds

缺省情况下,IKEv2 SA的生命周期为86400秒。

(可选)配置IKEv2 DPD探测功能

dpd interval interval [ retry seconds ] { on-demand | periodic }

缺省情况下,IKEv2 profile视图下没有配置DPD探测功能,采用系统视图下的DPD配置。若两者没有配置,则不进行DPD探测

(可选)配置发送NAT keepalive的时间间隔

nat-keepalive seconds

缺省条件下,使用全局的IKEv2 NAT keepalive配置

(可选)开启指定的配置交换功能

config-exchange { request | set { accept | send } }

缺省条件下,所有的配置交换功能均处于关闭状态

(可选)开启AAA授权功能

aaa authorization domain domain-name username user-name

缺省条件下,IKEv2的AAA授权功能处于关闭状态

 

3.4  配置IKEv2安全策略

在进行IKE_SA_INIT协商时,系统需要查找到一个与本端相匹配的IKEv2安全策略,并使用其中引用的安全提议进行安全参数的协商,匹配的依据为本端安全网关的IP地址。

·     若系统中配置了IKEv2安全策略,则根据本端安全网关的IP地址与所有已配置的IKEv2安全策略进行逐一匹配,如果未找到匹配的IKEv2安全策略或找到的安全策略中引用的安全提议配置不完整,则IKE_SA_INIT协商将会失败。

·     若系统中未配置任何IKEv2安全策略,则直接采用缺省的IKEv2安全策略default。

·     系统中存在多个IKEv2安全策略的情况下,系统根据安全策略的优先级从高到低的顺序依次匹配。如果通过match local address命令指定了匹配IKEv2安全策略的本端地址,则优先匹配指定了本端地址匹配条件的策略,其次匹配未指定本端地址匹配条件的策略。

表3-3 配置IKEv2安全策略

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

 

创建IKEv2安全策略,并进入IKEv2安全策略视图

ikev2 policy policy-name

缺省情况下,存在一个名称为default的缺省IKEv2安全策略

指定匹配IKEv2安全策略的本端地址

match local address { interface-type interface-number | ipv4-address | ipv6 ipv6-address }

缺省情况下,未指定用于匹配IKEv2安全策略的本端地址,表示本策略可匹配所有本端地址

指定IKEv2安全策略引用的IKEv2安全提议

proposal proposal-name

缺省情况下,IKEv2安全策略未引用IKEv2安全提议

指定IKEv2安全策略的优先级

priority priority

缺省情况下,IKEv2安全策略的优先级为100

 

3.5  配置IKEv2安全提议

IKEv2安全提议用于保存IKE_SA_INIT交换中使用的安全参数,包括加密算法、完整性验证算法、PRF算法和DH组,其中每类安全参数均可以配置多个,其优先级按照配置顺序依次降低。

一个完整的IKEv2安全提议中至少应该包含一组安全参数,即一个加密算法、一个完整性验证算法、一个PRF算法和一个DH组。

若同时指定了多个IKEv2安全提议,则它们的优先级按照配置顺序依次降低。

表3-4 配置IKEv2安全提议

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

 

创建IKEv2安全提议,并进入IKEv2提议视图

ikev2 proposal proposal-name

缺省条件下,系统中存在一个名称为default的缺省IKEv2安全提议

该提议中定义的加密算法为aes-cbc-1283des,完整性校验算法为sha1md5,PRF算法为sha1md5,DH组为group5group2

指定IKEv2安全提议使用的加密算法

encryption { 3des-cbc | aes-cbc-128 | aes-cbc-192 | aes-cbc-256 | aes-ctr-128 | aes-ctr-192 | aes-ctr-256 | camellia-cbc-128 | camellia-cbc-192 | camellia-cbc-256 | des-cbc } *

缺省情况下,IKEv2安全提议未定义加密算法

指定IKEv2安全提议使用的完整性校验算法

integrity { aes-xcbc-mac | md5 | sha1 | sha256 | sha384 | sha512 } *

缺省情况下,IKEv2安全提议未定义完整性校验算法

指定IKEv2安全提议使用的DH组

dh { group1 | group14 | group2 | group24 | group5 | group19 | group20 } *

缺省情况下,IKEv2安全提议未定义DH组

指定IKEv2安全提议使用的PRF算法

prf { aes-xcbc-mac | md5 | sha1 | sha256 | sha384 | sha512 } *

缺省情况下,IKEv2安全提议使用配置的完整性校验算法作为PRF算法

 

3.6  配置IKEv2 keychain

IKEv2 keychain用来指定与对端进行IKEv2协商时使用的共享密钥信息。一个IKEv2 keychain下可以指定多个IKEv2 peer,每个IKEv2 peer中包含了一个对称预共享密钥或一个非对称预共享密钥对,以及用于查找该IKEv2 peer的匹配参数(对等体的主机名称、IP地址或地址范围、身份信息)。其中,IKEv2协商的发起方使用对端的主机名称、IP地址或地址范围查找IKEv2 peer,响应方使用对端的IP地址、地址范围或身份信息查找IKEv2 peer。

表3-5 配置IKEv2 keychain

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建IKEv2 keychain,并进入IKEv2 keychain视图

ikev2 keychain keychain-name

缺省情况下,不存在IKEv2 keychain

创建IKEv2 peer,并进入IKEv2 peer视图

peer name

缺省情况下,不存在IKEv2 peer

指定IKEv2 peer的主机名称

hostname name

缺省情况下,未配置IKEv2 peer的主机名称

指定IKEv2 peer的主机地址

address { ipv4-address [ mask | mask-length ] | ipv6 ipv6-address [ prefix-length ] }

缺省情况下,未指定IKEv2 peer的主机地址

不同的IKEv2 peer中不能指定相同的主机地址

指定IKEv2 peer的身份信息

identity { address { ipv4-address  | ipv6 { ipv6-address } } | fqdn fqdn-name | email email-string | key-id key-id-string }

缺省情况下,未指定IKEv2 peer的身份信息

配置IKEv2 peer的预共享密钥

pre-shared-key [ local | remote ] { ciphertext | plaintext } string

缺省情况下,未配置IKEv2 peer的预共享密钥

 

3.7  配置IKEv2全局参数

3.7.1  配置IKEv2 cookie-challenge功能

IKEv2 cookie-challenge功能用来防止攻击者通过源IP仿冒对响应方造成DoS攻击。

开启IKEv2 cookie-challenge功能的同时需要指定启用cookie-challenge功能的阈值,当响应方本地存在的半开状态的IKEv2 SA数目达到指定的阈值时,则cookie-challenge功能开始生效。

表3-6 配置IKEv2 cookie-challenge功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

开启IKEv2 cookie-challenge功能

ikev2 cookie-challenge number

缺省情况下,IKEv2 cookie-challenge功能处于关闭状态

 

3.7.2  配置全局IKEv2 DPD探测功能

IKEv2 DPD探测功能用来探测对端是否存活,包括以下两种模式:

·     按需探测模式(on-demand):根据流量来探测对端是否存活。在本端发送用户报文时,如果发现自最后一次收到对端报文之后,在指定的触发IKEv2 DPD的时间间隔内一直未收到对端报文,则发送DPD报文探测对端是否存活。

·     定时探测模式(periodic):按照配置的触发IKEv2 DPD的时间间隔定时发送DPD报文,探测对端是否存活。

当系统视图下和IKEv2 profile视图下都配置DPD探测功能时,IKEv2 profile视图下的DPD配置覆盖系统视图下的全局DPD配置。若IKEv2 profile视图下没有配置DPD探测功能,则应用全局DPD配置。

表3-7 配置全局IKEv2 DPD探测功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置IKEv2 DPD探测功能

ikev2 dpd interval interval [ retry seconds ] { on-demand | periodic }

缺省情况下,全局IKEv2 DPD探测功能处于关闭状态

 

3.7.3  配置IKEv2 NAT Keepalive功能

IKEv2 NAT Keepalive功能仅对位于NAT之后的设备(即该设备位于NAT设备连接的私网侧)有意义。NAT之后的IKEv2网关设备需要定时向NAT之外的IKEv2网关设备发送NAT Keepalive报文,以确保NAT设备上相应于该流量的会话存活,从而让NAT之外的设备可以访问NAT之后的设备。因此,配置的发送NAT Keepalive报文的时间间隔需要小于NAT设备上会话表项的存活时间。本功能必须在探测到NAT之后才能生效。

表3-8 配置IKEv2 NAT Keepalive功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置向对端发送NAT Keepalive报文的时间间隔

ikev2 nat-keepalive seconds

缺省情况下,探测到NAT后发送NAT Keepalive报文的时间间隔为10秒

 

3.7.4  配置为对端分配IP地址的IKEv2本地地址池

IKEv2本地地址池与AAA授权配合使用,可以向对端网关(客户端)分配地址或应答地址请求,从而使得对端网关(企业分支客户端)使用由企业中心网关统一分配的IP地址作为私网地址来进行通信,达到由企业中心统一管理的目的。关于AAA授权IKEv2本地地址池的具体配置请参见“安全配置指导”中的“AAA”。

表3-9 配置为对端分配IP地址的IKEv2本地地址池

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

配置为对端分配IPv4地址的IKEv2本地地址池

ikev2 address-group group-name start-ipv4-address end-ipv4-address [ mask | mask-length ]

缺省情况下,未定义IKEv2本地IPv4地址池

配置为对端分配IPv6地址的IKEv2本地地址池

ikev2 ipv6-address-group group-name prefix prefix/prefix-len assign-len assign-len

缺省情况下,未定义IKEv2本地IPv6地址池

 

3.8  IKEv2显示和维护

在完成上述配置后,在任意视图下执行display命令可以显示配置后IKEv2的运行情况,通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以删除IKEv2 SA。

表3-10 IKEv2显示和维护

操作

命令

显示IKEv2安全提议的配置信息

display ikev2 proposal [ name | default ]

显示IKEv2安全策略的配置信息

display ikev2 policy [ policy-name | default ]

显示IKEv2 profile的配置信息

display ikev2 profile [ profile-name ]

显示当前IKEv2 SA的信息

display ikev2 sa [ count | [  { local | remote } { ipv4-address | ipv6 ipv6-address } ] [ verbose [ tunnel tunnel-id ] ] ]

显示IKEv2统计信息

display ikev2 statistics

删除IKEv2 SA及其协商生成的Child SA

reset ikev2 sa [ [ { local | remote } { ipv4-address | ipv6 ipv6-address } ] | tunnel tunnel-id ] [ fast ]

清除IKEv2统计信息

reset ikev2 statistics

 

3.9  常见错误配置举例

3.9.1  IKEv2提议不匹配导致IKEv2 SA协商失败

1. 故障现象

通过如下命令查看当前的IKEv2 SA信息,发现IKEv2 SA的状态(Status字段)为IN-NEGO。

<Sysname> display ikev2 sa

Tunnel ID   Local                       Remote                      Status

  ---------------------------------------------------------------------------

  5           123.234.234.124/500         123.234.234.123/500         IN-NEGO

Status:

IN-NEGO: Negotiating, EST: Establish, DEL:Deleting

2. 故障分析

IKEv2提议配置错误。

3. 处理过程

(1)     排查IKEv2相关配置。具体包括:检查两端的IKEv2提议是否匹配,即IKEv2提议中的认证方法、认证算法、加密算法、PRF算法是否匹配。

(2)     修改IKEv2提议的配置,使本端IKEv2提议的配置和对端匹配。

3.9.2  IPsec提议不匹配导致IPsec SA协商失败

1. 故障现象

通过display ikev2 sa命令查看当前的IKEv2 SA信息,发现IKEv2 SA协商成功,其状态(Status字段)为EST。但通过display ipsec sa命令查看当前的IPsec SA时,发现没有协商出相应的IPsec SA。

2. 故障分析

IPsec安全策略参数配置错误。

3. 处理过程

(1)     排查IPsec相关配置。具体包括:检查双方接口上应用的IPsec安全策略的参数是否匹配,即引用的IPsec安全提议的协议、加密算法和认证算法是否匹配。

(2)     修改IPsec策略配置,使本端IPsec安全策略的配置和对端匹配。

3.9.3  无法建立安全隧道

1. 故障现象

双方的ACL配置正确,也有相匹配的IKEv2安全提议,但安全隧道无法建立或者存在安全隧道却无法通信。

2. 故障分析

这种情况一般是由于网络状态不稳定,安全隧道建立好以后,有一方的设备重启造成了两端的IKEv2 SA或者IPsec SA不对称。

3. 处理过程

使用display ikev2 sa命令检查双方是否都已建立IKEv2 SA。如果有一端存在的IKEv2 SA在另一端上不存在,请先使用reset ikev2 sa命令清除双方不对称存在的IKEv2 SA,并重新发起协商;如果两端存在对称的IKEv2 SA,则使用display ipsec sa命令查看接口上的安全策略是否已建立了对称的IPsec SA。如果一端存在的IPsec SA在另一端上不存在,请使用reset ipsec sa命令清除双方不对称存在的IPsec SA,并重新发起协商。

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