【深圳大学网络安全】实验四 IP层安全实验

实验目的与要求

1. 理解IPsec协议。
2. 理解IPsec中各个协议在不同模式下的具体工作过程
3. 掌握IPsec中密钥的协商、数据包的变化、报头的填充、数据的加密等过程。

实验环境

Windows操作系统, SimpleISES

实验原理

IPsec是一种用于保护网络通信安全的协议套件。它提供了数据的加密、身份验证和完整性保护，以确保在互联网上传输的数据在传输过程中不受未经授权的访问和篡改的影响。

IPsec协议通过在IP层上添加安全性，可以在网络层保护数据通信。它通常被用于虚拟私有网络（VPN）和远程访问场景，以创建安全的通信隧道。

IPsec协议套件由多个协议组成，包括以下组件：

1. 认证头部（Authentication Header，AH）：AH协议提供对数据的完整性和源认证保护。它使用消息摘要算法（如HMAC）对数据进行签名，确保数据在传输过程中没有被篡改。

2. 封装安全载荷（Encapsulating Security Payload，ESP）：ESP协议提供了对数据的加密和身份验证。它可以使用不同的加密算法（如DES、3DES、AES等）对数据进行加密，同时提供数据源的认证保护。

3. 安全关联（Security Association，SA）：SA是IPsec中的一个重要概念，用于建立和维护通信双方之间的安全参数。SA定义了加密算法、密钥、身份验证方法等安全参数的协商和管理方式。

4. 密钥管理协议：IPsec需要有效的密钥管理机制来协商和交换加密所需的密钥。常见的密钥管理协议包括Internet Key Exchange（IKE）协议和Internet Security Association and Key Management Protocol（ISAKMP）协议。

使用IPsec时，通信双方需要协商并建立安全关联，确定加密算法、密钥和身份验证方法。一旦安全关联建立，数据在发送和接收过程中将根据协商的参数进行加密和解密，同时进行完整性保护和身份验证。

IPsec在保护网络通信安全方面具有广泛的应用，可以用于保护敏感数据的传输、远程访问和分支机构之间的连接等场景。它提供了强大的安全性和灵活性，是保护网络通信的重要工具。

实验内容

1. 演示IPsec中各个协议在不同模式下的具体工作过程
2. 演示IPsec中密钥的协商、数据包的变化、报头的填充、数据的加密等过程。

实验步骤与结果

1. 打开C:\software\IPsec协议项目\IPsec可执行程序\IPsec-AH-ESP\演示版-IPsec-AH-ESP.exe。

2.打开后的主界面如图所示

3.直接点击“过程展示”会提示“未选择协议”。

4.选择AH协议后，可以选择认证算法和工作模式，但是无法选择加密算法

5.选择ESP算法后，既可以选择认证算法，还可以选择加密算法，同样可以选择工作模式。

6.选择AH协议，选择SHA1认证算法后会自动生成随机认证密钥、选择传输模式，然后点击过程展示。

7.出现如下界面，之后点击开始

8. 进入输出处理步骤，载入原始报文，了解可看“步骤介绍”

9. 连续单击“下一步”，直到弹出如下对话框。

10. 继续单击“下一步”，完成数据传送，结束。则AH协议、SHA1证算法、传输模式下的接收数据过程界面如下。若要重新开始，再次单击“开始”，选择“是”即可。

11. 单击“发送过程”后点击开始

12. 进入输入处理过程，连续单击“下一步”，则AH协议、SHA1认证算法、传输模式下的发送数据过程界面如下

13. 同理AH协议、SHA1认证算法、隧道模式下的发送数据过程界面如下

14. 接下来选择ESP协议、SHA1认证算法、AES加密算法、传输模式下的发送数据过程进行分析。

15. 同理ESP协议、SHA1认证算法、AES加密算法、传输模式下的发送数据过程界面如下。

16. 同理ESP协议、SHA1认证算法、AES加密算法、隧道模式下的发送数据过程界面如下。

实验结论

     通过此次实验，理解了IPsec协议和其各个协议在不同模式下的具体工作过程，了解了IPsec中密钥的协商、数据包的变化、报头的填充、数据的加密等过程。

    IPsec是一种用于保护网络通信安全的协议套件。它提供了数据的加密、身份验证和完整性保护，以确保在互联网上传输的数据在传输过程中不受未经授权的访问和篡改的影响。

    IPsec在保护网络通信安全方面具有广泛的应用，可以用于保护敏感数据的传输、远程访问和分支机构之间的连接等场景。它提供了强大的安全性和灵活性，是保护网络通信的重要工具。

（by 归忆）