基于IPv6的安全协议IP sec的研究与实现

【摘 要】IPv6是新型网络互联协议，比IPv4有更多的IP地址，提供的服务更加安全。在IP网络广泛应用的同时，各种非法攻击导致的危害非常大。IP sec是给IP提供的安全体系结构，其对IP层提供的安全给予了更加明确的定义，不仅适用于IPv4，而且同样适用于IPv6。本篇文章就基于IPv6的安全协议IP sec进行了深入的研究。

【关键词】IPv6；安全协议IP sec；研究与实现

与IPv4相比较，IPv6 的优势还是非常多的。IPv6不仅将IPv4地址数量不足的问题有效解决，而且改进了许多IPv4协议中的欠缺之处，其中最显著的就是IP sec集成到协议内部，使得IP sec成为了IPv6协议内部固有的一部分。IPv6能够有效利用IP sec提供的安全机制来对网络传送的数据进行有效保护。本篇文章就四个IP sec的安全机制进行详细的叙述。

一、安全关联（SA）

安全关联是IP sec的基本概念之一，其中包括验证，以及加密的算法与密钥。安全关联属于单项连接，要想实现对两台主机，或者两个网关的双向通信，就必须要建立起两个安全关联。安全关联是通过ESP安全协议或者AH安全协议来提供安全服务的。假如想要在一个通信流中使用ESP安全协议与AH安全协议，那就必须要至少建立两个安全关联来对通信流起到良好的保护作用。建立一个安全关联通常需要三个参数识别，主要由安全参数索引、目的IP，以及ESP安全协议或者AH安全协议组合而成。下图为在传送模式与隧道模式下的ESP安全协议报头与AH安全协议报头的区别。

二、报头验证（AH）

所谓报头验证是指在所有的数据包头都要添加一个密码，只有持有密钥的人在能够得到认证。数字签名是将数据包使用特别的算法得到的结果。报头验证能够保持数据的完整性。数据包在传输的过程中，无论被加载了多小的数据，只要有变化，就会被数字签证给检测到。IPv6的验证是通过验证报头来实现的，这里的验证报头是IPv6的一个扩展报头，其能够给数据包提供非常完整的数据验证，能够有效防止IP的欺骗攻击。下图为IPv6验证报头的格式与验证数据包的整个过程。

三、封装安全有效载荷数据（ESP）

ESP是通过对所有数据包的数据和内容进行加密，来保证信息数据机密的。只有得到信任的用户才可以将具有打开内容的密钥。ESP能够有效避免其他用户对信息进行监听。与此同时，ESP还能够保证数据与认证过程的完整性。ESP报头与AH报头既可以单独使用，也可以二者综合使用，如果是综合使用，那么ESP要在AH的保护之下。下图为ESP的数据包格式与ESP的数据包压缩工作整个过程。

四、密钥管理（KM）

密钥管理主要包括密钥的确定与分发两个方面，在最多的时候是需要四个密钥的，即AH的发送与接收密钥、ESP的发送与接收密钥。密钥实质上是一个二进制的字符串，使用十六进制来表示，比如一个密钥为5F25DA892E045C2。密钥的总长度为六十四位，其中八位是奇偶校验。

（一）Oakley协议

Oakley协议的基本机理是Diffie—Hellman密钥算法，对于转发的安全性完全支持。用户通常通过使用Diffie—Hellman密钥算法来对群结构进行抽象的定义，也可以使用带外机制来对密钥集进行分发，Oakley协议同时也能够实现对ISAKMP协议的管理。

（二）ISAKMP协议

ISAKMP协议通过对信息包与程序的格式进行定义，来建立、协商、删除，以及修改等安全连接。安全连接主要包括IP层的服务与传输、应用层的服务与流通传输等各种网络协议需要的信息。ISAKMP协议同时还对密钥交换产生的数据与载荷进行集中管理，进而实现复制函数数量的减少，而且还能够减少连接建立需要的时间。

五、结束语

随着计算机网络的普及，IP地址的使用量越来越高。IPv6不仅将IPv4的地址短缺问题有效缓解，而且安全性和可移动性越来越强。IP sec协议的IPv6中的应用近年来得到了相当广泛的认可，其不仅保障了日常网络信息的安全与完整，而且对于一些诸如军事、经济等国家的重要信息也给予了有效的保护。对于基于IPv6的安全协议IP sec的研究与实现有着现实的意义，其不仅需要网络工程师们不断加强研究，更需要网络安全知识的普及与宣传，使得更多的人认识到网络安全的重要性。

参考文献：

[1]王心.沈琴.网络安全协议IP Sec及其应用浅析[J].北京广播学院学报（自然科学版）.2002.9（3）

[2]步登辉.基于IP Sec协议的IPv6安全机制[J].天中学刊.2005.20（05）

[3]周虹.IPV6安全机制分析[J].网络与信息.2011.25（12）