VPN中IKE安全方案的研究与实现

摘要

VPN是针对IPv4存在的安全问题,提出的一种标准的、健壮的以及包容广泛的安全机制,可用它为IP及上层协议提供安全保证.到目前为止,它依然存在缺陷,尤其密钥交换(IKE)的安全问题,已成为研究热点之一. 本文首先介绍了网络安全现状、存在的安全隐患.详细分析在网络层提供安全服务的IPSec安全体系结构及其安全协议,深入分析了IKE协议,包括IKE协议的组成、IKE协商的过程和IKE消息的格式. 在对相关的理论分析和研究的基础上,对IKE应用中存在的几种攻击提出了改进意见.设计一个方案,采用一种新的Cookie来抵御中间人攻击.在很多场合用户使用的是动态IP地址,本文对预共享密钥认证做了改进以支持动态IP.论文描述了该方案的各个模块的设计思想和功能划分,对运行流程进行介绍.最后在局域网环境搭建一个VPN模拟平台,对系统进行模拟实验,实验结果表明该方案增强抵御中间人攻击的能力和支持动态IP地址.

目录

文摘

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致谢

第一章概述

1.1研究现状

1.2研究目的和意义

1.3论文主要工作

1.4论文编排

第二章IPSEC VPN技术研究

2.1网络的安全问题

2.1.1网络系统本身的安全

2.1.2信息安全

2.2 TCP/IP协议及其安全性分析

2.2.1整体构架分析

2.2.2 TCP/IP安全性分析

2.3 IPSec安全体系结构

2.4 IPSec的组成

2.4.1认证头

2.4.2封装安全有效负载

2.5本章小结

第三章IKE协议研究

3.1 IKE协议组成

3.1.1载荷定义

3.1.2 ISAKMP头格式

3.1.3通用载荷头

3.1.4载荷类型

3.2 IKE密钥生成

3.3本章小结

第四章IKE协议的安全性分析与改进

4.1 Diffie-Hellman协议

4.2预共享密钥认证的安全分析与改进

4.2.1预共享密钥认证过程分析

4.2.2缺陷分析

4.2.3改进方案

4.3数字签名认证的安全分析与改进

4.3.1数字签名认证过程分析

4.3.2缺陷分析

4.3.3改进方案

4.4标准公钥加密认证的安全分析与改进

4.4.1标准公钥加密认证过程分析

4.4.2缺陷分析

4.4.3改进方案

4.5本章小结

第五章IKE设计方案及其原型系统实现

5.1 IKE系统结构设计

5.1.1 IPSec VPN系统总体结构模型

5.1.2 IKE系统具体设计框图

5.2用户管理与配置模块

5.3内核消息处理模块面向内核接口的实现

5.3.1通信协议PF_KEY

5.3.2套接字的建立

5.3.3相关函数描述

5.4时钟消息处理模块

5.5网络消息处理模块

5.6状态库与消息验证处理模块

5.6.1 IKE状态库模块

5.6.2消息验证处理模块

5.7改进方案在本系统的体现

5.8模拟实验

5.8.1模拟平台

5.8.2 Sniffer抓包分析

5.8.3改进方案比较

5.9本章小结

第六章结束语

参考文献

攻读硕士阶段发表的论文