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第四章 IPSec: IKE
除了前一章介绍的两个核心的 AH 和 ESP 协议之外，IPSec 另外一个重要的方面是密钥
管理。而AH和 E vSP的工作过程是建立在相应的密钥，操作规范以及相应的安全关联（SA）
已经成功协商和建立的基础之上的。上一章我们也提到在发送端，当安全策略要求使用 IPSec
处理，但没有合适的 SA 时，需要通过调用 IKE 来创建一个。本章将主要描述 IKE（Internet
Key Exchange，Internet 密钥交换）协议，IKE 的目的是通过某种长期密钥（共享密钥、签
名密钥对中的公钥、加密密钥对中的公钥）进行双向认证并建立共享的会话密钥，并生成相
应的 IPSec SA，并构建与之相适应的安全策略。
4.1 什么是 IKE？
从前面的章节中我们知道：一个典型的同时使用 AH 和 ESP 的通信双方之间的通信需
要四个密钥：分别用于两端发送的完整性密钥和加密密钥，这些密钥都必须在实际的需要保
护的数据传输之前协商好。因此从功能上来讲，密钥管理（Key management）是 IPsec 运行
的重要基础和保证。IPsec 的体系结构文档中要求支持两种形式的密钥管理：手动类型
（manual）和自动类型（automated）。 手动方式不仅繁琐而且不可靠容易出错，IKE 的优势
和区别即在与此，可 以 使用某种长期密钥（共享密钥、只用于签名的密钥、用于加密的密钥）
进行双向认证并建立会话密钥，并基于受保护的方式动态协商相关密钥以及构建 IPSec 安全
关联。除了使用的密钥类型可能多种多样之外，在 IKE 中用户需要的安全特性也可能不同，
例如，是否能够协商密钥算法等。在设计协议时，需要在这些安全特性与需要额外增加的消
息数量之间进行折中考虑。IKE 的基本内容大致包括：（1）协商：通信参数，安全特性；（2）
认证通信对端；（3）保护实体；（4）用安全的方法产生、交换和建立密钥；（5）管理、删除
安全关联（SA）。
目前存在两个版本的 IKE 协议（IKEv1 和 IKEv2）。 IKEv1 实际上是一个混合的协议，
包括：（1）Internet 安全关联和密钥交换协议（Internet Security Association and Key Management
Protocol, ISAKMP，RC2408）；（2）Internet 密钥交换协议（Internet Key Exchange, IKE，
RFC2409）；（3）IPSec 解释域（IPSec Domain of Interpretation, DOI，RFC2407）。其 中 ，ISAKMP
是一个为互联网密钥管理建立的安全框架，IKE 协议一定程度上是 ISAKMP 的细化，例如
进一步定义各个域、选择某些选项的等，在 ISAKMP 框架下采用 Oakley 密钥确定协议。DOI
是 ISAKMP 中的一个重要概念，代表了了 ISAKMP 中的特定用法，对于每个 DOI 域，有一
个与之相对应的规范，以定义所有与该值有关的参数。因此要如何实现 IKEv1，必须至少理
解 RFC 2407、RFC 2408、RFC2409。作为一个混合协议，复杂性一直是其争论较多的问题
之一。后来随着安全需要的不断增强，又有 NAT 穿越（Negotiation of NAT-Traversal in the
IKE，RFC3947）、EAP 中使用的 Legacy Authentication、移动场景下的远程地址获取（MOBIKE
协议）等又被陆续考虑进 IKE 混合协议体系当中，使得整个协议越来越庞杂，为理解和工
