上文我們對IPsec協(xié)議的基本內(nèi)容作了介紹，包括它的工作流程，具體的操作細(xì)節(jié)等方面。現(xiàn)在呢我們再來對IPsec協(xié)議它的實(shí)現(xiàn)的具體情況進(jìn)行一個深入的講解。下面是IOS IPsec協(xié)議實(shí)現(xiàn)的概況：

認(rèn)證報頭（Authentication Header）：AH是定義在IETF RFC 2402的，它支持IPsec數(shù)據(jù)驗(yàn)證、認(rèn)證和完整性服務(wù)。它不支持?jǐn)?shù)據(jù)加密。典型情況下AH是單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的，但它也可以與ESP一起實(shí)現(xiàn)。在僅僅需要保證數(shù)據(jù)交換安全的時候，我們才使用AH。既然AH不支持?jǐn)?shù)據(jù)加密，你也許會問為什么我們還要用AH？你可以這樣來看這個問題：如果應(yīng)用已經(jīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)加密，那就不需要額外的數(shù)據(jù)加密。相對于ESP而言，AH在處理開銷上是更“輕”的，所以它更容易應(yīng)用在低端的路由器上。

此外，相對于ESP，AH提供了更好的IP層安全性。AH通過為所有在傳輸中不被修改的IP數(shù)據(jù)包信息生成Hash簽名數(shù)據(jù)來保證IP數(shù)據(jù)包的安全。AH安全性數(shù)據(jù)是存儲在32位長度的AH報頭中的，而這是安裝在IP數(shù)據(jù)報頭和4層協(xié)議報頭之間的。因?yàn)锳H是負(fù)責(zé)使IP數(shù)據(jù)包“安全”的，所以AH不能部署在使用Network Address Translation (NAT)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。AH是在傳輸模式或通道模式中的起作用的。大多數(shù)情況下我們會使用通道模式，而將原始IP數(shù)據(jù)包封裝在一個新的AH安全I(xiàn)P數(shù)據(jù)包中。這個新的數(shù)據(jù)包包含一個新的IP報頭（其中有IPsec協(xié)議遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)網(wǎng)關(guān)的目標(biāo)地址）和AH報頭，接著是原始IP數(shù)據(jù)包和四層報文。IANA（Internet Assigned Numbers Authority）將ESP的協(xié)議ID賦為51。

封裝安全載荷（Encapsulating Security Payload）：ESP是定義在IETF REF 2406中的，它支持IPsec數(shù)據(jù)加密、驗(yàn)證、認(rèn)證和和完整性服務(wù)。ESP可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)或者與AH一起實(shí)現(xiàn)。AH報頭是預(yù)先就包含在IP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)負(fù)載部分的，而ESP將IP數(shù)據(jù)包中的整個數(shù)據(jù)部分和一個報頭及報尾封裝在一起。ESP報頭包含安全性和序列化信息。ESP報尾包含補(bǔ)充參數(shù)和（必要的）驗(yàn)證數(shù)據(jù)。ESP對原始ULP數(shù)據(jù)及其密文的封裝要求比AH更多的路由器處理資源。此外，ESP也要求將1500-byte Layer 4報文進(jìn)行分片，以支持額外的安全負(fù)載數(shù)據(jù)。類似于AH，ESP也支持傳輸和通道操作地方，但幾乎所有供應(yīng)商都專門實(shí)現(xiàn)了通道模式。ESP RFC沒有規(guī)定哪個協(xié)議必須用于加密數(shù)據(jù)。Cisco IOS支持56-DES、3DES和AES的加密協(xié)議。還有其它一些供應(yīng)商也實(shí)現(xiàn)了Blowfish和IDEA。IANA將ESP的協(xié)議ID賦為50。

Internet安全聯(lián)系和密鑰管理協(xié)議（Internet Security Association and Key Management Protocol，ISAKMP）和Internet密鑰交換（Internet Key Exchange，IKE）: 這些協(xié)議提供了實(shí)現(xiàn)IPsec VPN服務(wù)協(xié)商的框架和過程。ISAKMP是定義在IETF REF 2408中，而IKE定義在IETF RFC 2409中。ISAKMP定義了創(chuàng)建和刪除認(rèn)證密鑰和安全聯(lián)系（SA）的計劃、語法和程序。IPsec協(xié)議節(jié)點(diǎn)使用SA去跟蹤不同IPsec節(jié)點(diǎn)間協(xié)商的安全服務(wù)策略的不同方面。

當(dāng)節(jié)點(diǎn)連接建立后，SA就負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)間的協(xié)商。在連接建立（及隨后的重建立）過程中，每一個節(jié)點(diǎn)將它自己的安全參數(shù)索引（SPI）數(shù)年賦給它其它節(jié)點(diǎn)協(xié)商的SA。SPI是在節(jié)點(diǎn)之間交換的，并用于識別數(shù)據(jù)包。當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)接收到一個IPsec數(shù)據(jù)包，它會檢查其中的SPI，通過查找SPI數(shù)據(jù)庫，找到相應(yīng)的SA，然后根據(jù)SA中的規(guī)則處理數(shù)據(jù)包。關(guān)于ISAKMP需要記住的一個關(guān)鍵點(diǎn)是它是獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)IPsec的密鑰管理協(xié)議、密文和認(rèn)證。

IKE是Oakley密鑰決定協(xié)議和SKEME密鑰交換協(xié)議的混合體。IKE協(xié)議負(fù)責(zé)管理IPsec節(jié)點(diǎn)的ISAKMP中的IPsec安全聯(lián)系。IKE協(xié)議可用于ISAKMP，但它們并不是一樣的。IKE是建立IPsec節(jié)點(diǎn)間的IPsec協(xié)議“連接”的機(jī)制。這要求對下面幾種協(xié)商：

認(rèn)證算法：IKE使用Diffie-Hellman在非安全網(wǎng)絡(luò)傳輸上建立共享的機(jī)密會話密鑰。

機(jī)密性算法：IKE節(jié)點(diǎn)將使用的安全性協(xié)議協(xié)商，它們是AH、ESP或AH和ESP組合。

哈希算法：IKE使用哈希算法來驗(yàn)證報文數(shù)據(jù)。#p#

認(rèn)證密鑰：IKE支持使用預(yù)共享密鑰、RSA密鑰（或者暫時）、數(shù)字認(rèn)證和可擴(kuò)展認(rèn)證（Extended Authentication，Xauth)來進(jìn)行認(rèn)證管理。

IKE可以在三種模式下操作：主模式、積極模式和快速模式。其中主模式和積極模式都實(shí)現(xiàn)相同的目標(biāo)，即建立初始化階段和第1階段的IKE SA。第一階段的SA引導(dǎo)了IKE過程。一旦第一階段的協(xié)商完成，快速模式就可以用于第二階段的IKE操作，它允許全SA協(xié)商和在SA過期時刷新SA信息。

主模式、積極模式和快速模式之間的不同與安全級別和消息交換數(shù)量有關(guān)。主模式有六種信息交換模式（三種是在創(chuàng)建者中，三種是在響應(yīng)者中）。主模式始于連接創(chuàng)建者發(fā)起一個保證Diffie-Hellman密鑰交換安全的協(xié)商SA。一旦協(xié)商的SA建立，用于快速模式認(rèn)證、IKE認(rèn)證和SA加密的Diffie-Hellman密鑰就會生成并交換，實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證管理。

積極模式從連接創(chuàng)建者生成一個Diffie-Hellman密鑰開始，目標(biāo)是得到一個第一階段的SA和節(jié)點(diǎn)的身份。然后響應(yīng)者回復(fù)一個SA和身份認(rèn)證數(shù)據(jù)，以及完成數(shù)據(jù)驗(yàn)證過程的創(chuàng)建者。整個的積極模式交換是在沒有SA協(xié)商完成的，所有交換的數(shù)據(jù)都是不加密的。所以雖然與第1階段有同樣的交換信息，但一個更安全而另一個更快速。而且雖然快速模式與積極模式使用了相同數(shù)量的報文交換，但是快速模式更依賴在第1階段協(xié)商中建立的身份認(rèn)證和安全完整性。但至少現(xiàn)在我們應(yīng)該很清楚IPsec的所有東西都是協(xié)商的。IPsec協(xié)議節(jié)點(diǎn)間支持的安全服務(wù)是在兩個節(jié)點(diǎn)建立通信時協(xié)商的。根據(jù)節(jié)點(diǎn)（如網(wǎng)關(guān)、主機(jī)）的不同類型，它會支持多個或一個IKE策略。當(dāng)一個會話被初始化，連接的節(jié)點(diǎn)會發(fā)送它所有支持的IKE策略。遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)會比較目標(biāo)策略和它的最高優(yōu)先級策略及按優(yōu)先級從高到低順序的后續(xù)策略，然后返回一個匹配的響應(yīng)。只有兩個節(jié)點(diǎn)都支持IPsec協(xié)議服務(wù)才能夠在此運(yùn)用。

例如，節(jié)點(diǎn)A能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)加密和完整性驗(yàn)證服務(wù)，但節(jié)點(diǎn)B僅僅支持?jǐn)?shù)據(jù)加密服務(wù)。因些節(jié)點(diǎn)A和B都需要有一個通用的IKE策略。這樣，A將需要有兩個不同的IKE策略：一個支持?jǐn)?shù)據(jù)和完整性服務(wù)的策略，還有一個僅支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)的策略。為了使節(jié)點(diǎn)A和B能夠通信，就只能使用數(shù)據(jù)加密服務(wù)。如果節(jié)點(diǎn)A僅僅有一個支持?jǐn)?shù)據(jù)或完整性的IKE策略，那么IKE將會終止它們之間的協(xié)商，這樣節(jié)點(diǎn)將不會建立一個IPsec連接。