Технология IPsec

ESP (Encapsulating Security Payload – поле данных безопасной инкапсуляции)

На рис. 17.5 показан формат заголовка пакета ESP. Первое поле заголовка имеет длину 32 бита и содержит значение индекса параметров безопасности (SPI), которое определяет конкретный набор таких параметров, используемый для данного пакета. За ним следует 32-битовое поле номера по порядку.

Рис. 17.5. Формат ESP-пакета без аутентификации

Далее размещается поле зашифрованных данных, для выравнивания его длины (+ 2 октета Pad len и Next hdr ) до кратного размеру блока шифрования может использоваться поле заполнитель, которое, как и поле данных, может иметь переменную длину. После поля заполнителя размещается хвостовик, содержащий два однооктетных поля: длины заполнителя ( Pad len ) и кода следующего заголовка ( Next hdr ). Поле Next hdr характеризует тип поля данных, расположенного выше на рисунке. Протокол ESP требует, чтобы поля Pad len и Next hdr были выровнены по правому полю 32-битового слова. Для решения этой задачи также может использоваться поле заполнитель.

Добавление шифрования делает ESP несколько более сложным, из-за того, что служебные поля ESP окружают поле данных, а не предшествует ему, как это сделано в протоколе AH: ESP включает в себя поля заголовка и хвостовика. Этот протокол предоставляет также туннельный и транспортный режимы обмена.

Документы RFC IPsec не регламентируют конкретный алгоритм шифрования, но допускают использование DES, triple-DES, AES и Blowfish для шифрования поля данных. Алгоритм, применяемый для конкретного соединения, специфицируется ассоциацией безопасности SA (рассмотренной ниже), SA включает в себя не только алгоритм, но и используемый ключ.

В отличие от протокола AH, который вводит небольшой заголовок перед полем данных, ESP "окружает" защищаемое поле данных. Поля индекс параметров безопасности (Security Parameters Index) и номер по порядку служат для тех же целей, что и в случае AH, но в ESP имеются также поля заполнителя, следующего заголовка, и опционно аутентификационных данных в конце, в хвостовике ESP (см рис. 17.6).

Возможно использование ESP без какого-либо шифрования (чтобы применить NULL алгоритм). Этот режим не обеспечивает конфиденциальности, и его имеет смысл применять в сочетании с аутентификацией ESP. Неэффективно использовать ESP без шифрования или аутентификации (если только это не делается для тестирования протокола).

Заполнение делается для того, чтобы сделать возможным применение блочных алгоритмов шифрования, длина поля заполнителя определяется значением поля pad len. Поле next hdr определяет тип протокола поля данные (IP, TCP, UDP и т.д.). Следует иметь в виду, что поле данные размещено до этого указателя (см. рис. 17.6).

Помимо шифрования, ESP может опционно предоставлять возможность аутентификации, с привлечение алгоритма HMAC. В отличие от AH, однако, эта аутентификация производится только для ESP-заголовка и зашифрованного поля данных. При этом не перекрывается весь IP-пакет. Это несущественно ослабляет безопасность аутентификации, но дает некоторые важные преимущества.

Когда посторонний рассматривает IP-пакет, содержащий данные ESP, принципиально невозможно определить IP-адреса отправителя и получателя. Атакер конечно узнает, что это ESP данные (это видно из заголовка пакета), но тип поля данных и сами данные зашифрованы.

Глядя на сам пакет, невозможно даже определить, присутствуют или нет аутентификационные данные (это можно сделать, лишь используя индекс параметров безопасности).

ESP в транспортном режиме

Как и в случае AH, транспортный режим предполагает инкапсуляцию поля данных дейтограмм, и протокол ориентирован на обмен машина-машина. Исходный IP-заголовок оставлен на месте (за исключением замененного поля протокол ), и это означает, что адреса отправителя и получателя также остаются неизмененными.

Структура данных в пакете для протокола ESP в транспортном режиме показана на рис. 17.6. Жирным контуром выделены аутентификацируемые данные, а закрашенная область отмечает шифруемую часть данных. Поле Next внизу рисунка характеризует тип протокола поля данных, закрашенного на рисунке (в приведенном примере это ТСР).

Рис. 17.6. Структура данных в пакете для протокола ESP в транспортном режиме