IKE学习笔记

一.  IKE概述

 定义：Internet密钥交换（Internet Key Exchange，简称IKE）用于动态建立SA。

IKE使用ISAKMP消息来协商并建立SA。

什么是ISAKMP？

ISAKMP：定义了消息交换的体系结构，包括两个IPSEC对等体间分组形式和状态转变（定义封装格式和协商包交换的方式）

ISAKMP报文一般使用UDP，端口都是500

我们在进行抓包isakmp时要学会看报文

 

ISAKMP消息报头： 

 

完整的报文：

 

 

二.  IKE的工作过程

两个IPSec实体之间的IKE协商分为两个阶段：

– 第一阶段：建立ISAKMP SA（也可称为IKE SA）

• 两种模式：

–主动模式（main mode）：6条ISAKMP消息交互，流程规范，适合需要隐藏身份信息的场景（身份信息加密传输）

–野蛮模式（aggressive mode）：3条ISAKMP消息交互，协商更快，但身份信息明文传输（安全性较低），适合对速度要求高的场景（如远程拨号）。

• ISAKMP SA是为第二阶段的ISKMP消息提供安全保护

第二阶段：建立IPSec SA

• 一种模式：

–快速模式（quick mode）:3条ISAKMP消息交互

• IPSec SA是为IP数据提供安全保护，即前面概念中介绍的SA

– ISAKMP SA可以用来保护多个第二阶段IPSec SA协商的通信过程

两个阶段的分工：

• 第一阶段：建立双向认证的 “管理隧道”（IKE SA），用于后续密钥协商的安全基础。（通过身份认证和密钥交换，生成一个长期有效的安全通道（IKE SA），为第二阶段的协商提供加密和认证保护)
• 第二阶段：在 IKE SA 保护下，协商用于实际数据加密的 “数据隧道”（IPsec SA），并生成会话密钥。

三.  两个阶段的具体过程

阶段一：

a.  第1、2个ISAKMP报文

• 用于交换并协商保护ISAKMP消息的安全参数以及对等体验证方式，包含加密算法、验证算法、验证方式、ISAKMP SA生存时间等安全策略信息（即SA载荷）。IPSec实体会选择双方都支持的安全策略信息。

相关配置
RA(config)#crypto isakmp policy 1 
RA(config-isakmp)#? 
ISAKMP commands: authentication  Set authentication method for protection suite encryption        Set encryption algorithm for protection suite group              Set the Diffie-Hellman group hash               Set hash algorithm for protection suite lifetime            Set lifetime for ISAKMP security association

b.第3、4个ISAKMP报文

• 用于交互IKE的密钥交换载荷（Key exchange）和随机值载荷（nonce）。此过程交互信息用于双方使用DH算法计算出共同的密钥材料。

 

c.  第5、6个ISAKMP报文

• 身份验证：用于交换身份（identification）载荷和HASH载荷

IKE协商第一阶段总结（main mode） 
– 第一阶段无论是使用main mode还是aggressive mode，目的都是产生ISAKMP/IKE SA，用ISAKMP/IKE SA为产生第二阶段IPSec SA的ISAKMP消息交互过程进行保护。 
• 第1、2个ISAKMP报文 
– IPSec实体双方交互SA载荷，选择相同ISAKMP消息的保护策略及认证方式，双方必须达成一致，否则第一阶段协
商失败 
• 第3、4个ISAKMP报文 
– IPSec实体双方交互DH算法的公共值及密钥计算材料，从而双方计算出一系列相同的密钥 
• 第5、6个ISAKMP报文 
–第5、6个报文使用第3、4个报文交互后产生的相关密钥进行验证及加密处理。IPSec实体双方分别对对方进行验证
，若使用pre-share key的验证方式，即判断对方是否拥有与本地相同的pre-share key。双方的Key配置必须一
致，否则第一阶段协商失败 

阶段二.

IKE协商第二阶段的目的是产生最终用于加密和验证IP数据报文的IPSec SA。

第1、2、3个ISAKMP报文

a.确定IPSec SA的保护策略，使用AH还是ESP、传输模式还是隧道模式、被保护的数据是什么等等，IPSec通信实体双方对于这些安全策略必须达成一致，否则IKE第二阶段协商将无法通过。

b.为降低密钥之间的关联性，第二阶段采用PFS重新进行DH交换，并计算出新的共享密钥，从而计算出IPSec SA中用于加密和验证的密钥。

通俗类比
第一阶段：两人通过视频通话（IKE SA）确认身份（如刷脸认证），并约定 “只有我们知道的暗语”（共享密钥）。
第二阶段：用 “暗语” 加密接下来要聊的具体内容（IPsec SA），确保外人听不懂，且每小时换一次暗语（SA 生存期）。

（ps：文章为学习笔记的基础知识总结，不涉及解密等敏感问题，仅供小白学习参考用）