IPSec

IPSec (vir IP sekuriteit) is 'n gestandardiseerde raamwerk vir die beveiliging van Internetprotokol (IP) kommunikasie deur middel van enkripsie en bevestiging van elke IP-pakket in 'n datastroom.

IPsec kan in twee modusse (maniere) bedryf word: Transportmodus en tonnelmodus.

In transportmodus word slegs die vrag (boodskap) van die IP-pakket versluier (enkripteer).  Dit is ook ten volle roetebepalend aangesien die IP-hoof in plein teks gestuur word; dit kan egter nie oor Netwerk-adresvertaler koppelvlakke gaan nie, aangesien dit die hashwaarde sal ongeldig maak.  Transportmodus word ook gebruik vir gasheer-tot-gasheer kommunikasie oor 'n LAN.

In tonnelmodus word die IP-pakket in sy geheel versluier.  Dit moet dan in 'n nuwe IP-pakket ingesluit word om te kan werk.  Tonnelmodus word gebruik vir netwerk-tot-netwerk kommunikasie (veilige tonnels tussen roetebeheerders) of gasheer-tot-netwerk en gasheer-tot-gasheer kommunikasie oor die Internet.

IPSec word in werking gestel deur 'n stel kriptografiese protokolle vir (1) die beveiliging van pakketvloeie en (2) Internet sleuteluitruiling (en: Internet key exchange).  Vir eersgenoemde bestaan daar twee:
Bevestigingshoof (en: Authentication Header of AH) wat bevestiging-, vrag- (boodskap) en IP-hoof boodskapintegriteit verseker asook die verskaffing van nie-repudiëring d.m.v. 'n kriptografiese algoritme, maar bied nie vertroulikheid nie; en

 Ingeslote Sekuriteitsvrag (en: Encapsulating Security Payload of ESP), wat die vertroulikheid van data en die vrag- (boodskap) en IP-hoof booskapintegriteit verseker en d.m.v. 'n kriptografiese algoritme ook die bevestiging.

In sommige lande word die versluiering (enkripsie) van kommunikasie deur die wet verbied en mag die ESP protokol nie gebruik word nie.  In hierdie geval bied die Bevestigingshoof (AH) die volledige IPSec funksionaliteit (sonder vertroulikheid).

Oorspronklik was AH slegs gebruik vir integriteit en ESP slegs vir dataversluiering; bevestigingsfunksies is eers later by ESP gevoeg.  Tans word slegs een sleuteluitruilingsprotokol gedefinieer, naamlik die IKE-protokol.

IPsec prokolle bedryf op die netwerklaag, laag 3 van die OSI-model.  Ander Internetsekuriteitsprotokolle wat algemeen in gebruik is, soos onder andere SSL en TLS bedryf op die transportlaag en boontoe (OSI-lae 4 - 7).  Dit maak IPsec meer buigsaam, aangesien dit gebruik kan word vir die beskerming van beide TCP en UDP-gebaseerde protokolle.  Dit verhoog egter die kompleksiteit en bewerkingslas omdat dit nie op TCP (laag 4 van die OSI-model) kan staat maak om die betroubaarheid en fragmentering te bestuur nie.

Teenswoordige status as 'n standaard 
IPsec is 'n vereiste deel van IPv6 en die gebruik daarvan saam met IPv4 is opsioneel.  Al is die standaard ontwikkel om onafhanklik te wees van die IP-weergawes, is die kennis en ervaring van die implementering en gebruik daarvan grootliks beperk tot IPv4.  IPsec-protokolle is aanvanklik gedefinieer deur Kommentaarversoeke 1825–1829, wat in 1995 gepubliseer is.  In 1998 is hierdie dokumente vervang met Kommentaarversoeke 2401–2412.  2401–2412 is nie versoenbaar met 1825–1829 nie, al is die konsep daaragter identies.  In Desember van 2005 is 'n derde generasie dokumente KV'e 4301–4309 geskep.  Hulle is grootliks 'n onderdeel van 2401–2412.

Dit is ongewoon om enige produk teë te kom wat KV1825–1829 ondersteuning bied.  ESP verwys gewoonlik na 2406, terwyl ESPbis verwys na 4303.

Ontwerpsdoelwit 
IPsec is bedoel om óf in transportmodus: eindpunt-tot-eindpunt sekuriteit van pakketverkeer te bied waar die eindbestemmingsrekenaars die sekuriteitsverwerking doen, óf in tonnelmodus: portaal-tot-portaal kommunikasiesekuriteit te verskaf waar die sekuriteit van pakketverkeer verskaf word aan verskeie masjiene (selfs aan die hele LAN) deur 'n enkele nodus.

IPsec kan gebruik word om Private Skynnetwerke (en: Virtual Private Network of VPN) in beide modusse te skep.  Neem egter kennis dat die sekuriteitsimplikasies tussen die twee bedryfsmodusse báie verskil.

Eindpunt-tot-eindpunt kommunikasesekuriteit op 'n internetwye skaal het stadiger ontwikkel as wat baie mense aanvanklik verwag het.  Die rede daarvoor is deels dat daar geen universele of universele vertroude Openbare sleutel-infrastruktuur (en: Public Key Infrastructure of PKI) ontwikkel het nie (DNSSEC is oorspronklik daarvoor beoog); andersyds dat baie mense nie hul behoeftes of die beskikbare opsies goed genoeg verstaan het om die insluiting daarvan in handelaars se produkte te bevorder nie.

Aangesien die Internet Protokol nie inherent sekuriteitsvermoëns insluit nie, is IPSec bekendgestel om sekuriteitsdienste te bied soos:
Verkeersversluiering (enkriptering - sodat die data nie gelees kan word tydens versending nie) 
Integriteitsbevestiging (Verseker dat verkeer in die versendingspad nie verander is nie).
Bevestiging deur eweknieë (Beide kante maak seker dat hul met 'n betroubare eenheid kommunikeer waarvoor die dataverkeer bedoel was).
Anti-Herhaling (Beskerm teen herhalings van sessies)

Tegniese besonderhede

Bevestigingshoof (AH) 
Die bevestigingshoof is daarop gemik om te verseker dat verbindinglose integriteit asook en die bevestiging van die oorsprong van data in IP-datagramme.  Verder kan dit ook indien verlang word beskerm teen herhalingsaanvalle deur gebruik te maak van die skuiwende venster tegniek en die wegdoen van ou pakkette.  AH probeer om al die velde van die IP-datagram te beskerm.  Slegs velde wat veranderlik is tydens die oordrag van 'n IP-pakket word uitgesluit.  AH werk direk bo-op IP deur gebruik te maak van IP-protokol nommer 51.

'n AH-pakket diagram:

Veldbetekenisse:
 Volgende Hoof  Identifiseer die protokol van die data oorgedra.
 Vraglengte  Grootte van die AH-pakket.
 GERESERVEER Gereserveer vir toekomstige gebruik (almal nul tot dan).
 Sekuriteitsparamatersindeks (SPI)  Identifiseer die sekuriteitsparameters in kombinasie met die IP-adres.
 Volgnommer  'n Monotoon toenemende getal, wat gebruik word om herhalingsaanvalle te voorkom.
 Bevestigingsdata  Bevat die data wat benodig word om die identiteit van die pakket te bevestig.

Ingeslote Sekuriteitsvrag (ESP) 

Die ingeslote sekuriteitsvrag (ESP) uitbredingshoof verskaf bevestiging van oorsprong, integriteit en vertroulikheid van 'n pakket.  Anders as die bevestigingshoof, word daar nie voorsiening gemaak vir die IP-pakethoof nie.  ESP werk direk bo-op IP deur gebruik te maak van IP-protokol nommer 50.

Diagram van 'n ESP-pakket

   
Veld betekenisse:
 Sekuriteitsparametrsindeks (SPI)  Identifiseer die sekuriteitsparameters in kombinasie met die IP-adres.
 Volgnommer  'n Monotoon toenemende getal, word gebruik om herhalingsaanvalle te voorkom.
 Vragdata  Die data wat oorgedra moet word.
 Stopsel  Gebruik met sekere bloksyfers om die data op te vul om 'n vollengte blok te lewer.
 Stoplengte  Grootte van die stopsel in grepe.
 Volgende Hoof  Identifiseer die protokol van die data oorgedra.
 Bevestigingsdata  Bevat die data wat benodig word om die identiteit van die pakket te bevestig.

Implementerings 
IPsec ondersteuning word gewoonlik in die kernel ingebou saam met sleutelbestuur en ISAKMP/IKE onderhandeling wat uitgevoer word vanaf die gebruikerruimte.  Bestaande IPsec implementerings neig om beide van die funksionaliteite in te sluit.  Dit is egter moontlik om die kern IPsec-stapel te beheer deur van sleutelbestuurprogramme vanaf 'n ander implementering gebruik te maak omdat daar 'n standaard koppelvlak vir sleutelbestuur bestaan.

Om hierdie rede bestaan daar baie verwarring oor die oorsprong van die IPsec implementering wat in die Linux kern ingebou is.  Die FreeS/WAN projek het die eerste volledige oopbron implementering van IPsec vir Linux daargestel.

Dit bestaan uit 'n kern IPsec-stapel (KLIPS), asook 'n agtergrondprogram (daemon) (pluto en ander bevelslynprogramme.  Die FreeS/WAN projek is in Maart van 2004 ontbind.  Openswan en strongSwan is projekte wat gemik is op die verdere ontwikkeling van FreeS/WAN.  Die KAME-projek het ook volledige IPsec ondersteuning vir NetBSD en FreeBSD daargestel.  Die agtergrondprogram vir sleutelbestuur hiervoor word racoon genoem.  OpenBSD het hul eie ISAKMP/IKE agtergrondprogram geskep, wat eenvoudig isakmpd genoem word (dié program is ook uitgevoer na ander stelsels, insluitend Linux).

Geeneen van die kern IPsec stapels is egter in die Linux kern ingebou nie.  Alexey Kuznetsov en David S. Miller het 'n kern IPSec implementering van die grond af oorgeskryf vir die Linux kern aan die einde van 2002.  Hierdie stapel is daarna vrygestel as deel van Linux 2.6 en word na verwys as "NETKEY".

Daar bestaan 'n aantal implementerings van IPsec en ISAKMP/IKE protokolle.  Dit sluit in:

 NRL   IPsec, een van die oorspronklike bronne van IPsec-kode  
 OpenBSD, met sy eie kode wat afgelei is van NRL IPsec
 dieKAME stapel, wat ingesluit is in Mac OS X, NetBSD en FreeBSD 
 "IPsec" in Cisco IOS Programmatuur 
 "IPsec" in Microsoft Windows, wat Windows XP, Windows 2000, en Windows 2003 insluit
 SSH Sentinel   (nou deel van SafeNet ) wat verskeie hulpmiddele insluit
 IPsec in Solaris 
 IBM AIX bedryfstelsel
 IBM z/OS
 IPsec en IKE in HP-UX (HP-UX IPSec)
 "IPsec en IKE" in VxWorks

Sien ook 
 Beveiliging van inligting
 Laag 2 tonnelprotokol (L2TP)

Oorsig van IPsec verwante kommentaarversoeke 
 RFC 2367 PF_KEY koppelvlak
 RFC 2401 Sekuriteitsargitektuur vir die Internet Protokol
 RFC 2402 Bevestigingshoof
 RFC 2403 Die gebruik van HMAC-MD5-96 in ESP en AH
 RFC 2404 Die gebruik van HMAC-SHA-1-96 in ESP en AH
 RFC 2405 Die ESP DES-CBC Versluieringsalgoritme met Explicit IV
 RFC 2406 Ingeslote sekuriteitsvrag (ESP)
 RFC 2407 IPsec Interpretasiedomein vir ISAKMP (IPsec DoI)
 RFC 2408 Internet Sekuriteitassosiëring en Sleutelbestuurprotokol (ISAKMP)
 RFC 2409 Internet sleuteluitruiling (IKE)
 RFC 2410 Die NULL versluieringsalgoritme en die gebruik daarvan met IPsec
 RFC 2411 IP Sekuriteit Dokument padkaart vir ontwikkeling 
 RFC 2412 Die OAKLEY Sleutelbepalingsprotokol
 RFC 2451 Die ESP CBC-Modus Versluieringsalgoritmes
 RFC 2857 Die gebruik van HMAC-RIPEMD-160-96 in ESP en AH
 RFC 3526 Modulêre Eksponensiële Diffie-Hellman groepe vir Internet Sleuteluitruiling (IKE)

Eksterne skakels 
 Kame-projek
 racoon en ipsec-hulpmiddele
 IETF IPsec WG is ontbind, argief van die blad kan hier gevind word
 IPsec WG bevat steeds belangrike aktiewe konsep-dokumente
 Alle IETF aktiewe sekuriteit WGs
 Die beveiliging van data tydens versending met IPsec
 Free S/WAN projek se tuisblad.
 Openswan-projek se tuisblad.
 strongSwan-projek se tuisblad.
 Die VPN Konsortium.
 'n Geïllustreerde gids tot IPsec
 'n Minimale IPsec-implementering vir ingeboude stelsels
 ipsec(4) man page vir OpenBSD
 IPsec in VoIP Netwerke 
 Windows XP IPSec Gids

Rekenaarnetwerke