IPSec

  Стандарт IPSec был разработан для повышения безопасности IP протокола. Это достигается за счёт дополнительных протоколов, добавляющих к IP пакету собственные заголовки, которые называются инкапсуляциями. Т.к. IPSec - стандарт Интернет, то для него существуют RFC (Requests For Comments). Если есть интерес покопаться во внутренностях IPSec, то следующие RFC с http://www.rfc-editor.org/ могут оказаться полезными:

RFC 2401        IPSec

RFC 2402        AH

RFC 2406        ESP

RFC 2409        IKE

  IPSec представляет собой набор алгоритмов и протоколов с достаточно гибкой внутренней структурой, что позволяет производителям различных устройств, поддерживающих IPSec, самостоятельно выбирать оптимальные с их точки зрения ключи, алгоритмы и методы аутентификации.

Набор протоколов и алгоритмов шифрования включает следующие позиции:

• •.IKE (Internet Key Exhange protocol)  

• •.ISAKMP (Internet Security Association and Key Management Protocol)  

• •.AH (Authentication Header protocol)  

• •.ESP (Encapsulating Security Payload protocol)  

• •.STS (Station-to-Station protocol)  

• •.HMAC (Hash Message Authentication Code)  

• •.MD5 (Message Digest 5)  

• •.SHA-1 (Security Hash Algorithm)  

• •.3DES (Triple Data Encryption Standard)  

• •.XAUTH (Extended Authentication)  

• •.AES (Advanced Encryption Standard)  

  Два важнейших протокола применительно к IPSec - AH (Authentication Header) и ESP (Encapsulating Security Payload). Как ясно из названия, AH используется для аутентификации отправителя информации и обеспечения целостности данных - с целью убедиться, что данные не были изменены в процессе связи. AH не шифрует данные и не обеспечивает конфиденциальности, этот протокол лишь "подписывает" целый пакет данных.

  В отличие от AH, ESP способен обеспечить конфиденциальность информации, так как непосредственно шифрует данные совместно с проверкой подлинности и целостности. Отличие от AH состоит и в том, что ESP не подписывает каждый пакет, оперируя лишь данными.

  IPSec способен функционировать в двух режимах: транспортном и туннельном, которые представляют собой два разных подхода к обеспечению безопасности. В транспортном режиме шифруются только полезные данные сообщения - непосредственно информация, подлежащая передаче в процессе сеанса связи. В туннельном - шифрованию подлежат данные, заголовок и маршрутная информация. Нет необходимости говорить, что применение IPSec в транспортном режиме гораздо более рискованно, нежели в туннельном.

  Туннельный режим, как правило, используется при построении различных вариаций виртуальных частных сетей (VPN), предоставляя защиту всего трафика от отправителя к получателю. Виртуальные частные сети с IPSec представляют собой сетевые соединения, построенные с использованием криптографии на основе публичных и приватных ключей. Пользователи IPSec VPN генерируют публичные и приватные ключи, которые ассоциируются лишь с ними. Когда сообщение уходит от отправителя к получателю, оно автоматически подписывается приватным ключом пользователя, а получатель использует публичный ключ отправителя для того, чтобы дешифровать принятое сообщение. Конечные точки виртуальной частной сети действуют как базы данных, которые управляют и распространяют ключи и прочую служебную информацию подобно тому, как это делает Certificate Authority (CA).

  Приведём краткое описание каждого, чтобы получить необходимую информацию для понимания следующей статьи. Начнём с сокращений, а затем посмотрим как они укладываются в общую картину создания виртуальной частной сети.

  AH (Authentication Header) - протокол заголовка идентификации. Обеспечивает целостность путём проверки того, что ни один бит в защищаемой части пакета не был изменён во время передачи. Не будем вдаваться в подробности, какая часть пакета защищается и где находятся данные AH заголовка, т.к. это зависит от используемого типа шифрования и в деталях, с диаграммами описывается в соответствующем RFC. Отметим лишь, что использование AH может вызвать проблемы, например, при прохождении пакета через NAT устройство. NAT меняет IP адрес пакета, чтобы разрешить доступ в Интернет с закрытого локального адреса. Т.к. пакет в таком случае изменится, то контрольная сумма AH станет неверной. Также стоит отметить, что AH разрабатывался только для обеспечения целостности. Он не гарантирует конфиденциальности путём шифрования содержимого пакета.

  ESP (Encapsulating Security Protocol) - инкапсулирующий протокол безопасности, который обеспечивает и целостность и конфиденциальность. В режиме транспорта ESP заголовок находится между оригинальным IP заголовком и заголовком TCP или UDP. В режиме туннеля заголовок ESP размещается между новым IP заголовком и полностью зашифрованным оригинальным IP пакетом.

  Т.к. оба протокола - AH и ESP добавляют собственные заголовки, они имеют свой ID протокола, по которому можно определить что последует за заголовком IP. Каждый тип заголовка имеет собственный номер. Например, для TCP это 6, а для UDP - 17. При работе через firewall важно не забыть настроить фильтры, чтобы пропускать пакеты с ID AH и/или ESP протокола. Для AH номер ID - 51, а ESP имеет ID протокола равный 50. При создании правила не забывайте, что ID протокола не то же самое, что номер порта.

  Третий протокол, используемый IPSec - это IKE или Internet Key Exchange protocol. Как следует из названия, он предназначен для обмена ключами между двумя узлами VPN. Насмотря на то, что генерировать ключи можно вручную, лучшим и более масштабируемым вариантом будет автоматизация этого процесса с помощью IKE. Помните, что ключи должны часто меняться, и вам наверняка не хочется полагаться на свою память, чтобы найти время для совершения этой операции вручную. Главное - не забудьте настроить правило на файрволе для UPD порта с номером 500, т.к. именно этот порт используется IKE.

  SA (Security Association), что можно приближённо перевести как "связь или ассоциация безопасности" - это термин IPSec для обозначения соединения. При настроенном VPN, для каждого используемого протокола создаётся одна SA пара (т.е. одна для AH и одна для ESP). SA создаются парами, т.к. каждая SA - это однонаправленное соединение, а данные необходимо передавать в двух направлениях. Полученные SA пары хранятся на каждом узле. Если ваш узел имеет SA, значит VPN туннель был установлен успешно.

  Т.к. каждый узел способен устанавливать несколько туннелей с другими узлами, каждый SA имеет уникальный номер, позволяющий определить к какому узлу он относится. Это номер называется SPI (Security Parameter Index) или индекс параметра безопасности.

  SA храняться в базе данных c названием, кто бы подумал - SAD (Security Association Database) или БД ассоциаций безопасности. Мы встретимся с ней ещё раз при настройке IPSec VPN.

  Каждый узел IPSec также имеет вторую БД - SPD или Security Policy Database (БД политики безопасности). Она содержит настроенную вами политику узла. Большинство VPN решений разрешают создание нескольких политик с комбинациями подходящих алгоритмов для каждого узла, с которым нужно установить соединение.

Какие настройки включает в себя политика?

1. 1.Симметричные алгоритмы для шифрования/расшифровки данных  

2. 2.Криптографические контрольные суммы для проверки целостности данных  

3. 3.Способ идентификации узла. Самые распространнённые способы - это предустановленные ключи (pre-shared secrets) или RSA сертификаты.  

4. 4.Использовать ли режим туннеля или режим транспорта  

5. 5.Какую использовать группу Diffie Hellman  

6. 6.Как часто проводить переидентификацию узла  

7. 7.Как часто менять ключ для шифрования данных  

8. 8.Использовать ли PFS  

9. 9.Использовать ли AH, ESP, или оба вместе  

  При создании политики, как правило, возможно создание упорядоченного списка алгоритмов и Diffie Hellman групп. В таком случае будет использована первая совпавшая на обоих узлах позиция. Запомните, очень важно, чтобы всё в политике безопасности позволяло добиться этого совпадения. Если за исключением одной части политики всё остальное совпадает, узлы всё равно не смогут установить VPN соединение. При настройе VPN между различными системами уделите время изучению того, какие алгоритмы поддерживаются каждой стороной, чтобы иметь выбор наиболее безопасной политики из возможных.

Фаза Один и Фаза Два

  Теперь давайте посмотрим как всё это работает вместе. Установка и поддержка VPN туннеля происходит в два этапа. На первом этапе (фазе) два узла договариваются о методе идентификации, алгоритме шифрования, хэш алгоритме и группе Diffie Hellman. Они также идентифицируют друг друга. Всё это может пройти в результате обмена тремя нешифрованными пакетами (т.н. агрессивный режим) или через обмен шестью нешифрованными пакетами (стандартный режим - main mode). Предполагая, что операция завершилась успешно, создаётся SA первой Фазы - Phase 1 SA (также называемый IKE SA) и процесс переходит к Фазе Два.

  На втором этапе генерируются данные ключей, узлы договариваются насчёт используемой политики. Этот режим, также называемый быстрым режимом (quick mode), отличается от первой фазы тем, что может установиться только после первого этапа, когда все пакеты второй фазы шифруются. Такое положение дел усложняет решение проблем в случае неполадок на второй фазе при успешном завершении первой. Правильное завершение второй фазы приводит к появлению Phase 2 SA или IPSec SA, и на этом установка туннеля считается завершённой.

  Когда же это всё происходит? Сначала на узел прибывает пакет с адресом назначения в другом домене шифрования, и узел инициирует Фазу Один с тем узлом, который отвечает за другой домен. Допустим, туннель между узлами был успешно установлен и ожидает пакетов. Однако, узлам необходимо переидентифицировать друг друга и сравнить политику через определённое время. Это время известно как время жизни Phase One или IKE SA lifetime.

  Узлы также должны сменить ключ для шифрования данных через другой отрезок времени, который называется временем жизни Phase Two или IPSec SA lifetime. Phase Two lifetime короче, чем у первой фазы, т.к. ключ необходимо менять чаще. Типичное время жизни Phase Two - 60 минут. Для Phase One оно равно 24 часам.

  Ваша задача заключается в том, чтобы сконфигурировать оба узла с одинаковыми параметрами времени жизни. Если этого не произойдёт, то возможен вариант, когда изначально туннель будет установлен успешно, но по истечении первого несогласованного промежутка времени жизни связь прервётся. Странные проблемы могут возникнуть и в том случае, когда время жизни Фазы Один меньше аналогичного параметра Фазы Два. Если настроенный ранее туннель виснет, то первая вещь, которая нуждается в проверке - это время жизни на обоих узлах. В заключение стоит упомянуть, что при смене политики на одном из узлов, изменения вступят в силу только при следующем наступлении Фазы Один. Чтобы изменения вступили в силу немедленно, надо убрать SA для этого туннеля из SAD. Это вызовёт пересмотр соглашения между узлами с новыми настройками политики безопасности.

Архитектура IPSec

  По сути, IPSec, который станет составной частью IPv6, работает на третьем уровне, т. е. на сетевом уровне. В результате передаваемые IP-пакеты будут защищены прозрачным для сетевых приложений и инфраструктуры образом. В отличие от SSL (Secure Socket Layer), который работает на четвертом (т. е. транспортном) уровне и теснее связан с более высокими уровнями модели OSI, IPSec призван обеспечить низкоуровневую защиту.  

Модель OSI/ISO

  К IP-данным, готовым к передаче по виртуальной частной сети, IPSec добавляет заголовок для идентификации защищенных пакетов. Перед передачей по Internet эти пакеты инкапсулируются в другие IP-пакеты. IPSec поддерживает несколько типов шифрования, в том числе Data Encryption Standard (DES) и Message Digest 5 (MD5).

  Чтобы установить защищенное соединение, оба участника сеанса должны иметь возможность быстро согласовать параметры защиты, такие как алгоритмы аутентификации и ключи. IPSec поддерживает два типа схем управления ключами, с помощью которых участники могут согласовать параметры сеанса.

Заголовок AH

Аутентифицирующий заголовок (AH) является обычным опциональным заголовком и, как правило, располагается между основным заголовком пакета IP и полем данных. Наличие AH никак не влияет на процесс передачи информации транспортного и более высокого уровней. Основным и единственным назначением AH является обеспечение защиты от атак, связанных с несанкционированным изменением содержимого пакета, и в том числе от подмены исходного адреса сетевого уровня. Протоколы более высокого уровня должны быть модифицированы в целях осуществления проверки аутентичности полученных данных.

Формат AH достаточно прост и состоит из 96-битового заголовка и данных переменной длины, состоящих из 32-битовых слов. Названия полей достаточно ясно отражают их содержимое: Next Header указывает на следующий заголовок, Payload Len представляет длину пакета, SPI является указателем на контекст безопасности и Sequence Number Field содержит последовательный номер пакета.

Формат заголовка AH

  Последовательный номер пакета был введен в AH в 1997 году в ходе процесса пересмотра спецификации IPsec. Значение этого поля формируется отправителем и служит для защиты от атак, связанных с повторным использованием данных процесса аутентификации. Поскольку сеть Интернет не гарантирует порядок доставки пакетов, получатель должен хранить информацию о максимальном последовательном номере пакета, прошедшего успешную аутентификацию, и о получении некоторого числа пакетов, содержащих предыдущие последовательные номера (обычно это число равно 64).

  В отличие от алгоритмов вычисления контрольной суммы, применяемых в протоколах передачи информации по коммутируемым линиям связи или по каналам локальных сетей и ориентированных на исправление случайных ошибок среды передачи, механизмы обеспечения целостности данных в открытых телекоммуникационных сетях должны иметь средства защиты от внесения целенаправленных изменений. Одним из таких механизмов является специальное применение алгоритма MD5: в процессе формирования AH последовательно вычисляется хэш-функция от объединения самого пакета и некоторого предварительно согласованного ключа, а затем от объединения полученного результата и преобразованного ключа. Данный механизм применяется по умолчанию в целях обеспечения всех реализаций IPv6, по крайней мере, одним общим алгоритмом, не подверженным экспортным ограничениям.

Заголовок ESP

  В случае использования инкапсуляции зашифрованных данных заголовок ESP является последним в ряду опциональных заголовков, "видимых" в пакете. Поскольку основной целью ESP является обеспечение конфиденциальности данных, разные виды информации могут требовать применения существенно различных алгоритмов шифрования. Следовательно, формат ESP может претерпевать значительные изменения в зависимости от используемых криптографических алгоритмов. Тем не менее, можно выделить следующие обязательные поля: SPI, указывающее на контекст безопасности и Sequence Number Field, содержащее последовательный номер пакета. Поле "ESP Authentication Data" (контрольная сумма), не является обязательным в заголовке ESP. Получатель пакета ESP расшифровывает ESP заголовок и использует параметры и данные применяемого алгоритма шифрования для декодирования информации транспортного уровня.

Формат заголовка ESP

  Различают два режима применения ESP и AH (а также их комбинации) — транспортный и туннельный.

Транспортный режим

  Транспортный режим используется для шифрования поля данных IP пакета, содержащего протоколы транспортного уровня (TCP, UDP, ICMP), которое, в свою очередь, содержит информацию прикладных служб. Примером применения транспортного режима является передача электронной почты. Все промежуточные узлы на маршруте пакета от отправителя к получателю используют только открытую информацию сетевого уровня и, возможно, некоторые опциональные заголовки пакета (в IPv6). Недостатком транспортного режима является отсутствие механизмов скрытия конкретных отправителя и получателя пакета, а также возможность проведения анализа трафика. Результатом такого анализа может стать информация об объемах и направлениях передачи информации, области интересов абонентов, расположение руководителей.

Туннельный режим

  Туннельный режим предполагает шифрование всего пакета, включая заголовок сетевого уровня. Туннельный режим применяется в случае необходимости скрытия информационного обмена организации с внешним миром. При этом, адресные поля заголовка сетевого уровня пакета, использующего туннельный режим, заполняются межсетевым экраном организации и не содержат информации о конкретном отправителе пакета. При передаче информации из внешнего мира в локальную сеть организации в качестве адреса назначения используется сетевой адрес межсетевого экрана. После расшифровки межсетевым экраном начального заголовка сетевого уровня пакет направляется получателю.

Security Associations

  Security Association (SA) — это соединение, которое предоставляет службы обеспечения безопасности трафика, который передаётся через него. Два компьютера на каждой стороне SA хранят режим, протокол, алгоритмы и ключи, используемые в SA. Каждый SA используется только в одном направлении. Для двунаправленной связи требуется два SA. Каждый SA реализует один режим и протокол; таким образом, если для одного пакета необходимо использовать два протокола (как например AH и ESP), то требуется два SA.

Политика безопасности

  Политика безопасности хранится в SPD (База данных политики безопасности). SPD может указать для пакета данных одно из трёх действий: отбросить пакет, не обрабатывать пакет с помощью IPSec, обработать пакет с помощью IPSec. В последнем случае SPD также указывает, какой SA необходимо использовать (если, конечно, подходящий SA уже был создан) или указывает, с какими параметрами должен быть создан новый SA.

  SPD является очень гибким механизмом управления, который допускает очень хорошее управление обработкой каждого пакета. Пакеты классифицируются по большому числу полей, и SPD может проверять некоторые или все поля для того, чтобы определить соответствующее действие. Это может привести к тому, что весь трафик между двумя машинами будет передаваться при помощи одного SA, либо отдельные SA будут использоваться для каждого приложения, или даже для каждого TCP соединения.

ISAKMP/Oakley

  Протокол ISAKMP определяет общую структуру протоколов, которые используются для установления SA и для выполнения других функций управления ключами. ISAKMP поддерживает несколько Областей Интерпретации (DOI), одной из которых является IPSec-DOI. ISAKMP не определяет законченный протокол, а предоставляет "строительные блоки" для различных DOI и протоколов обмена ключами.

  Протокол Oakley — это протокол определения ключа, использующий алгоритм замены ключа Диффи-Хеллмана. Протокол Oakley поддерживает идеальную прямую безопасность (Perfect Forward Secrecy — PFS). Наличие PFS означает невозможность расшифровки всего траффика при компрометации любого ключа в системе.

IKE

  IKE — протокол обмена ключами по умолчанию для ISAKMP, на данный момент являющийся единственным. IKE находится на вершине ISAKMP и выполняет, собственно, установление как ISAKMP SA, так и IPSec SA. IKE поддерживает набор различных примитивных функций для использования в протоколах. Среди них можно выделить хэш-функцию и псевдослучайную функцию (PRF).

  Хэш-функция — это функция, устойчивая к коллизиям. Под устойчивостью к коллизиям понимается тот факт, что невозможно найти два разных сообщения m1 и m2, таких, что H(m1)=H(m2), где H — хэш функция.

  Что касается псеводслучайных функций, то в настоящее время вместо специальных PRF используется хэш функция в конструкции HMAC (HMAC — механизм аутентификации сообщений с использованием хэш функций). Для определения HMAC нам понадобится криптографическая хэш функция (обозначим её как H) и секретный ключ K. Мы предполагаем, что H является хэш функцией, где данные хэшируются с помощью процедуры сжатия, последовательно применяемой к последовательности блоков данных. Мы обозначим за B длину таких блоков в байтах, а длину блоков, полученных в результате хэширования — как L (L<B). Ключ K может иметь длину, меньшую или равную B. Если приложение использует ключи большей длины, сначала мы должны хэшировать сам ключ с использованием H, и только после этого использовать полученную строку длиной L байт, как ключ в HMAC. В обоих случаях рекомендуемая минимальная длина для K составляет L байт. Определим две следующие различные строки фиксированной длины:

ipad = байт 0x36, повторённый B раз;
opad = байт 0x5C, повторённый B раз.

Для вычисления HMAC от данных 'text' необходимо выполнить следующую операцию:

H(K XOR opad, H(K XOR ipad, text))

 Из описания следует, что IKE использует для аутентификации сторон HASH величины. Отметим, что под HASH в данном случае подразумевается исключительно название Payload в ISAKMP, и это название не имеет ничего общего со своим содержимым.

Преимущества и недостатки IPSec

  Наиболее типично применение IPSec для достижения конфиденциальности и целостности данных при их транспортировке по незащищенным каналам. Изначально IPSec предназначался для защиты данных в публичных сетях, однако его различные практические реализации нередко используются для увеличения безопасности частных сетей, так как компании не всегда могут быть уверены, что их корпоративные сети изначально не подвержены вторжениям извне.

  Хотя IPSec наиболее популярное и, пожалуй, наилучшее решение для создания виртуальных частных сетей, имеются и некоторые ограничения. В случае его применения в транспортном режиме не исключается возможность атак со стороны, что вызвано некоторыми ограничениями протокола ISAKMP.

  Взлом сессии IPSec вполне вероятен, если не используется заголовок аутентификации AH. При таком типе атаки данные злоумышленника могут быть вставлены в полезную передающуюся информацию, например, в случае Unix-систем достаточно вставить в поток команду rm -R, чтобы получатель в итоге недосчитался многих, а то и всех файлов на жестком диске.

  Поскольку трафик IPSec маршрутизируем, различные практические реализации IPSec могут подвергнуться более "изящной" атаке - подмене изначального маршрута. Оговоримся, что данный вид атаки возможен лишь при использовании IPSec в транспортном режиме, если же он применяется для построения туннеля, вся роутинговая информация в этом случае шифруется и подобный вид атаки успеха иметь не будет.

  Специалисты компании AT&T Research отмечают, что многие потенциально слабые места IPSec являются следствием определенных недостатков алгоритмов шифрования, использованных в конкретной реализации IPSec. Следовательно, с увеличением надежности этих алгоритмов IPSec может стать намного более защищенным.

  В настоящее время IPSec - это часть IPv6, но не IPv4. Хотя, конечно же, имеются и реализации IPSec для протокола IP четвертой версии. В реализации для IPv6 некоторые слабые места IPSec, которые все же присутствуют в версии для IPv4, устранены. Так, например, поля фрагментации в заголовке пакета IPv4 потенциально могут быть изменены, поэтому при функционировании IPSec в транспортном режиме злоумышленник может перехватить пакет и изменить поле фрагментации, а затем вставить необходимые данные в передаваемый поток. В IPv6 же промежуточные маршрутизаторы не допускают изменения полей фрагментации.

Атаки на AH, ESP и IKE.

  Все виды атак на компоненты IPSec можно разделить на следующие группы: атаки, эксплуатирующие конечность ресурсов системы (типичный пример — атака "Отказ в обслуживании", Denial-of-service или DOS-атака), атаки, использующие особенности и ошибки конкретной реализации IPSec и, наконец, атаки, основанные на слабостях самих протоколов. AH и ESP. Чисто криптографические атаки можно не рассматривать — оба протокола определяют понятие "трансформ", куда скрывают всю криптографию. Если используемый криптоалгоритм стоек, а определенный с ним трансформ не вносит дополнительных слабостей (это не всегда так, поэтому правильнее рассматривать стойкость всей системы — Протокол-Трансформ-Алгоритм), то с этой стороны все нормально. Что остается? Replay Attack — нивелируется за счет использования Sequence Number (в одном единственном случае это не работает — при использовании ESP без аутентификации и без AH). Далее, порядок выполнения действий (сначала шифрация, потом аутентификация) гарантирует быструю отбраковку "плохих" пакетов (более того, согласно последним исследованиям в мире криптографии, именно такой порядок действий наиболее безопасен, обратный порядок в некоторых, правда очень частных случаях, может привести к потенциальным дырам в безопасности; к счастью, ни SSL, ни IKE, ни другие распространенные протоколы с порядком действий "сначала аутентифицировать, потом зашифровать", к этим частным случаям не относятся, и, стало быть, этих дыр не имеют). Остается Denial-Of-Service атака. Как известно, это атака, от которой не существует полной защиты. Тем не менее, быстрая отбраковка плохих пакетов и отсутствие какой-либо внешней реакции на них (согласно RFC) позволяют более-менее хорошо справляться с этой атакой. В принципе, большинству (если не всем) известным сетевым атакам (sniffing, spoofing, hijacking и т.п.) AH и ESP при правильном их применении успешно противостоят. С IKE несколько сложнее. Протокол очень сложный, тяжел для анализа. Кроме того, в силу опечаток (в формуле вычисления HASH_R) при его написании и не совсем удачных решений (тот же HASH_R и HASH_I) он содержит несколько потенциальных "дыр" (в частности, в первой фазе не все Payload в сообщении аутентифицируются), впрочем, они не очень серьезные и ведут, максимум, к отказу в установлении соединения.От атак типа replay, spoofing, sniffing, hijacking IKE более-менее успешно защищается. С криптографией несколько сложнее, — она не вынесена, как в AH и ESP, отдельно, а реализована в самом протоколе. Тем не менее, при использовании стойких алгоритмов и примитивов (PRF), проблем быть не должно. В какой-то степени можно рассматривать как слабость IPsec то, что в качестве единственного обязательного к реализации криптоалгоритма в нынешних спецификациях указывается DES (это справедливо и для ESP, и для IKE), 56 бит ключа которого уже не считаются достаточными. Тем не менее, это чисто формальная слабость — сами спецификации являются алгоритмо-независимыми, и практически все известные вендоры давно реализовали 3DES (а некоторые уже и AES).Таким образом, при правильной реализации, наиболее "опасной" атакой остается Denial-Of-Service.

Оценка протокола

  Протокол IPSec получил неоднозначную оценку со стороны специалистов. С одной стороны, отмечается, что протокол IPSec является лучшим среди всех других протоколов защиты передаваемых по сети данных, разработанных ранее . По мнению другой стороны, присутствует чрезмерная сложность и избыточность протокола. Так, Niels Ferguson и Bruce Schneier в своей работе "A Cryptographic Evaluation of IPsec" отмечают, что они обнаружили серьёзные проблемы безопасности практически во всех главных компонентах IPsec. Эти авторы также отмечают, что набор протоколов требует серьёзной доработки для того, чтобы он обеспечивал хороший уровень безопасности. В работе приведено описание ряда атак, использующих как слабости общей схемы обработки данных, так и слабости криптографических алгоритмов.

 Основными задачами набора протоколов IPsec являются:

   *  Шифрование передаваемых данных - обеспечивается путем использования одного из следующих алгоритмов: DES, 3DES, Blowfish, AES и др.

   *  Проверка целостности передаваемых данных - осуществляется путем хеширования с использованием следующих алгоритмов: MD5, SHA, SHA2 и др.

• • •Аутентификация участников обмена данными - осуществляется с помощью протокола IKE (Internet Key Exchange), который обеспечивает аутентификацию участников обмена, согласование параметров защиты IKE и IPsec, а также выбор ключей для алгоритмов шифрования, используемых в рамках IPsec. Возможен также вариант установки этих параметров для каждой из сторон вручную. 

   *  Защита от воспроизведения сессии передачи данных - обеспечивается путем создания так называемых ассоциаций безопасности или SA (Security Association) и индексов SPI (Security Parameter Index), которые позволяют однозначно идентифицировать пакеты, принадлежащие текущей сессии.

  Выполнение вышеперечисленных задач связано с использованием специальных протоколов ESP (Encapsulating Security Payload) и AH (Authentication Header). Различия между протоколами заключаются в том, что протокол AH обеспечивает проверку целостности, аутентификацию и защиту от воспроизведения (т.е. выполнение 2-4 задач), но при этом не обеспечивает шифрование/дешифрование передаваемых данных. В свою очередь протокол ESP обеспечивает выполнение всех четырех задач, включая криптографическую защиту передаваемых данных. Возможно отдельное или комбинированное использование протоколов.

  Существует два режима работы IPsec: транспортный и туннельный. В транспортном режиме защите (шифрованию и хешированию) подвергается только поле данных IP-пакета, при этом заголовок IP-пакета остается незащищенным, что облегчает маршрутизацию таких пакетов, однако это также делает доступной для злоумышленника информацию об объемах и направлениях передачи данных, расположении участников сеанса. Транспортный режим применяется для соединений типа "хост-хост".

  В туннельном режиме защите подвергается IP-пакет в целом. При этом заголовок IP-пакета формируется пограничным маршрутизатором (одним из тех, которые непосредственно формируют "туннель") и не содержит информации о конкретном отправителе пакета. Все пакеты извне (т.е. из других подсетей VPN), предназначенные для абонентов, находящихся внутри подсети, подключенной к VPN, маршрутизируются пограничному маршрутизатору этой подсети и только после расшифровки маршрутизатором пакет направляется получателю. Туннельный режим применяется при организации соединений типа "сеть-сеть", "хост-сеть" и "хост-хост".

  Одним из существенных недостатков IPsec является то, что IPsec-трафик не может маршрутизироваться через шлюзы, осуществляющие NAT-преобразования (Network Address Translation) пакетов без дополнительной инкапсуляции ESP в UDP (NAT-T, NAT Traversal in the IKE). Это происходит из-за того, что в случае использования протокола АН в процессе передачи контролируется целостность данных (в том числе и заголовка IP-пакета), а поскольку NAT изменяет заголовок пакета, то это приводит к возникновению ошибок при проверке целостности передаваемых пакетов. Поэтому данные, передаваемые с использованием протокола АН, не могут быть подвержены NAT-преобразованиям.

  При работе по протоколу ESP в туннельном режиме шифруются и данные и заголовок IP-пакета, после этого он повторно инкапсулируется в IP-пакет. Заголовок IP остается нетронутым и может быть преобразован. Такая ситуация характерна только в случае динамического NAT-преобразования, когда изменяется только IP-адрес источника. Однако на практике очень часто применяется NAT-преобразование на уровне портов (NAPT), при котором изменению подвергается не только адрес источника в заголовке IP-пакета, но и порт источника, значение которого хранится в заголовке пакета TCP/UDP. В таком случае маршрутизатор, осуществляющий NAPT-преобразование, не может получить доступ к содержимому заголовка TCP- или UDP-пакета, и, следовательно, не может осуществить преобразование. В транспортном режиме шифрованию подвергаются только данные, содержащиеся в IP-пакете. Заголовок пакета остается открытым, что позволяет беспрепятственно подвергать такие пакеты динамическому NAT-преобразованию. В случае NAPT-преобразования ситуация аналогична туннельному режиму, поскольку данные, включая и содержимое заголовка TCP- или UDP-пакета, зашифрованы.

  При NAT-T-преобразовании IP-пакеты, защищенные IPSec, предварительно упаковываются в UDP-пакеты и только после этого подвергаются NAT-преобразованию.