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如何让IPsec与NAT和平共处

作者: 来源: 添加时间:2006-5-24 14:58:29

  
   部署了IPsec的用户能确保其网络基础设施的安全,而不会影响各台计算机上的应用程序。此套协议是用作对网络基础设施的纯软件升级。这既允许实现安全性,又没有花什么钱对每台计算机进行改造。最重要的是,IPsec允许不同的网络设备、PC机和其他计算系统之间实现互通。
  
   IPsec有两种模式—─传输模式和隧道模式。传输模式只对IP分组应用IPsec协议,对IP报头不进行任何修改,它只能应用于主机对主机的IPsec虚拟专用网VPN中。隧道模式中IPsec将原有的IP分组封装成带有新的IP报头的IPsec分组,这样原有的IP分组就被有效地隐藏起来了。隧道主要应用于主机到网关的远程接入的情况。
  
   IPsec协议中有两点是我们所关心的:鉴定报头AH(Authentication Header)和封装安全载荷ESP(Encapsulation Security Payload)。
  
   鉴定报头AH可与很多各不相同的算法一起工作。AH应用得很少,它要校验源地址和目的地址这些标明发送设备的字段是否在路由过程中被改变过,如果校验没通过,分组就会被抛弃。通过这种方式AH就为数据的完整性和原始性提供了鉴定。
  
   封装安全载荷(ESP)信头提供集成功能和IP数据的可靠性。集成保证了数据没有被恶意网客破坏,可靠性保证使用密码技术的安全。对IPv4和IPv6,ESP信头都列在其它IP信头后面。注意两种可选择的IP信头,段到段信头在每个段被路由器等立即系统处理,而终端信头只被接收端处理。ESP编码只有在不被任何IP信头扰乱的情况下才能正确发送包。ESP协议非常灵活,可以在两种加密算法下工作。建立IPSec的两个或者更多系统之间可以使用其他转换方式。现在,可选择算法包括Triple-DES、RC5、IDEA、CAST、BLOWFISH和RC4。
  
  ■NAT和IPsec之间的“矛盾”

   NAT和AH IPsec无法一起运行,因为根据定义,NAT会改变IP分组的IP地址,而IP分组的任何改变都会被AH标识所破坏。当两个IPsec边界点之间采用了NAPT功能但没有设置IPsec流量处理的时候,IPsec和NAT同样无法协同工作;另外,在传输模式下,ESP IPsec不能和NAPT一起工作,因为在这种传输模式下,端口号受到ESP的保护,端口号的任何改变都会被认为是破坏。在隧道模式的ESP情况下,TCP/UDP报头是不可见的,因此不能被用于进行内外地址的转换,而此时静态NAT和ESP IPsec可以一起工作,因为只有IP地址要进行转换,对高层协议没有影响。
  
  ■解决争端,和平共处

   为了解决ESP IPsec和NAPT共用的问题,设备生产商提出了多种解决方法。简单的办法是专门用一个工作站来运行IKE,以处理所有的IPsec分组,但这样只允许一个IPsec VPN通过NAPT。客户端可以一开始通过端口号500传送数据进行协商,将所有进入到NAPT设备的IPsec分组传送到指定的主机,同时使NAPT设备将所需的IPsec数据送回到客户端。为了使NAPT正常工作,必须保证内部网络和外部网络之间转换的源端口号是惟一的。因此,我们可以使用IKE来进行协商,IKE采用UDP的500端口,所以不需要任何的特殊处理。为了在两个主机之间传送IPsec流量,我们需要使用SPI。每个SA都有SPI,在VPN安装过程中进行IKE协商时,它们互相交换SPI。NAPT设备将这一对SPI数字映射到NAT内的相关的VPN终端。IPsec 客户端选择的SPI要映射到一个内部IP地址,因为NAPT设备要通过它来确定将流入的流量传送到哪里。
  
   几点值得注意:1.这种解决争端的方法只适用于位于NAPT设备之外的IPsec 客户端来初始化IPsec VPN;2.必须要设置IPsec网关,用NAPT网关给出的某个IP地址进行IKE协商。ESP用SPI、目的地址和协议号来查找IPsec分组所属的SA,因为IPsec网关只是通过NAPT地址来确定IPsec客户端,它必须使用这个地址进行协商;3.许多IKE鉴定是通过IP地址相关的预先设定或者与密码来进行处理的,因此必须设置IPsec网关与NAPT IP地址之间的协商。

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