IPsec传输模式下ESP报文的装包和拆包过程
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装包过程
总体流程图
过程描述
- 在原IP报文中找到TCP报文部分,在其后添加相应的ESP trailer信息。
- ESP trailer 包含三部分:Padding,Pad length 和 Next header。Padding 即使用块加密时,最后一个数据块长度不足时所做的填充。Pad length 指填充的长度,方便拆包时找到用来填充的数据段。Next header 标明被封装的原报文的协议类型,例如 6 = TCP。
- 将原 TCP 报文和第1步得到的 ESP trailer 作为一个整体进行加密封装。具体的加密算法和密钥由SA给出。
- 为第2步得到的密文添加 ESP 头。ESP 头由 SPI (Security Parameter Index) 和 Seq # 两部分组成。密文和 ESP头合起来称为"enchilada",构成认证部分。
- 附加完整性度量结果(ICV)。对第3步生成的"enchilada"认证部分做摘要(ESP Authentication Data),得到一个32位整数倍的 ICV,附在"enchilada"之后。ICV 生成算法和验证密钥由 SA 给出。
- 将原始的 IP 报文头中的协议号改为50(代表 ESP),然后将 IP 报文头加到第4步的结果之前构成 IPsec 报文。
装包前后示意图
拆包过程
过程描述
- 接收方收到 IP 报文后,发现协议类型是50,标明这是一个 ESP 包。首先查看 ESP 头,通过安全参数索引号 SPI 决定数据报文所对应的 SA,获得对应的模式(隧道或传输模式)以及安全规范。
- 根据 SA 指定的摘要算法和验证密钥计算"enchilada"的摘要值,与附在 IP 报文最后的 ICV 进行对比,二者相同则数据完整性未被破坏。
- 检查 ESP 头中的 Seq # 里的序列号,保证数据是新的,避免重放攻击。
- 根据 SA 所指定的加密算法和密钥,解密密文段,得到原来的 TCP 报文和 ESP trailer。
- 根据 ESP trailer 的填充长度信息,找出填充字段的长度,删除填充字段得到原来的 TCP 报文。
- 根据 TCP 报文头信息将报文交付给传输层。
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