遠程平安策略管理

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［摘要］VPN技術應用日益廣泛，IPSec已成為實現(xiàn)VPN的主要方式。文章對IPSec相關協(xié)議進行分析的基礎上，針對IPSec協(xié)議族在平安策略方面的不足，提出在遠程訪問模型中使用集中試策略管理并對該管理系統(tǒng)進行了探究。

［］PSecVPN；平安策略數(shù)據(jù)庫；平安關聯(lián)數(shù)據(jù)庫；平安策略

1引言

隨著Internet等公共網(wǎng)絡的迅速發(fā)展和國際經(jīng)濟一體化的發(fā)展趨向，企業(yè)內(nèi)部及企業(yè)間通過網(wǎng)絡傳遞信息的需求越來越多。如何以最低的費用保障通信的平安和高效，是企業(yè)極其關注的新問題。流行的解決方案是利用隧道技術，在Internet等不平安的公共網(wǎng)絡上建立平安的虛擬專用網(wǎng)絡，即虛擬專用網(wǎng)（VPN）。

IPSec是實現(xiàn)VPN的一種協(xié)議，正在得到越來越廣泛的應用，將成為虛擬專用網(wǎng)的主要標準。盡管IPSec已經(jīng)是一種包容極廣、功能極強的IP平安協(xié)議，但卻仍然不能算是適用于所有配置的一套極為完整的方案，其中仍然存在一些需要解決的新問題。本文對IPSec相關協(xié)議進行分析的基礎上，針對IPSec協(xié)議族在平安策略方面的不足，提出在遠程訪問模型中使用集中試策略管理，并對該管理系統(tǒng)進行了探究。

2IPSecVPN

IPSec協(xié)議為IPv4和IPv6提供可互操作的、高質(zhì)量的、基于加密體制的平安方案。包括訪問控制、無連接的完整性、數(shù)據(jù)源認證、防止重播攻擊、信息加密和流量保密等平安服務。所有這些服務都建立在IP層，并保護上層的協(xié)議。這些服務通過使用兩個平安協(xié)議摘要：認證頭AH[RFC2402和封裝平安載荷ESP[RFC2406，以及通過使用加密密鑰管理過程和協(xié)議來實現(xiàn)。這些加密密鑰管理過程和協(xié)議包括Internet平安聯(lián)盟（SA）和密鑰管理協(xié)議（ISAKMP）[RFC2408以及Internet密鑰交換協(xié)議（IKE）[RFC2409。

2.1認證頭（AH）協(xié)議。協(xié)議的目的是用來增加IP數(shù)據(jù)包的平安性。AH協(xié)議提供無連接的完整性、數(shù)據(jù)源認證和抗重播保護服務。

2.2封裝平安載荷（ESP）協(xié)議。協(xié)議的目的和認證頭（AH）一樣，是用于提高IP的平安性。ESP提供數(shù)據(jù)保密、數(shù)據(jù)源認證、無連接完整性、抗重播服務和有限的數(shù)據(jù)流保護。

AH和ESP協(xié)議都支持兩種工作模式摘要：傳輸模式和隧道模式。傳輸模式為上層協(xié)議提供平安保護，保護的是IP包的有效載荷或者說保護的是上層協(xié)議（如TCP、UDP和ICMP）。隧道模式是為整個IP包提供保護。

2.3Internet平安聯(lián)盟密鑰管理協(xié)議（ISAKMP）。協(xié)議定義了協(xié)商、建立、修改和刪除SA的過程和包格式。ISAKMP提供了一個通用的SA屬性格式框架和一些可由不同密鑰交換協(xié)議使用的協(xié)商、修改、刪除SA的方法。ISAKMP被設計為密鑰交換無關的協(xié)議；并沒有讓它受限于任何具體的密鑰交換協(xié)議、密碼算法、密鑰生成技術或認證機制。

2.4IKE。IKE是一個以受保護的方式為SA協(xié)商并提供經(jīng)認證的密鑰信息的協(xié)議。IKE是一個混合協(xié)議，它使用到了三個不同協(xié)議的相關部分摘要：Internet平安聯(lián)盟和密鑰管理協(xié)議（ISAKMP）[MSST98、Oakley密鑰確定協(xié)議[Orm98和SKEME[Kra96。IKE為IPSec雙方提供用于生成加密密鑰和認證密鑰的密鑰信息。同樣，IKE使用ISAKMP為其他IPSec（AH和ESP）協(xié)議協(xié)商SA。

2.5平安聯(lián)盟(SA)。SA的概念是IPSec密鑰管理的基礎。AH和ESP都使用SA，而且IKE協(xié)議的主要功能就是建立和維護SA。SA是兩個通信實體經(jīng)過協(xié)商建立起來的一種簡單的“連接”，規(guī)定用來保護數(shù)據(jù)的IPSec協(xié)議類型、加密算法、認證方式、加密和認證密鑰、密鑰的生存時間以及抗重播攻擊的序列號等，為所承載的流量提供平安服務。

IPSec的實現(xiàn)必須維護以下兩個和SA相關的數(shù)據(jù)庫摘要：平安策略數(shù)據(jù)庫（SPD），指定給IP數(shù)據(jù)流提供的平安服務，主要根據(jù)源地址、目的地址、入數(shù)據(jù)還是出數(shù)據(jù)等確定。SPD有一個排序的策略列表，針對入數(shù)據(jù)和出數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)項。這些數(shù)據(jù)項可以指定某些數(shù)據(jù)流必須繞過IPSec處理，一些必須被丟棄或經(jīng)過IPSec處理等策略；平安聯(lián)盟數(shù)據(jù)庫（SAD）,包含每一個SA的參數(shù)信息，如AH或ESP算法和密鑰、序列號、協(xié)議模式以及SA的生命周期。對于出數(shù)據(jù)的處理，有一個SPD數(shù)據(jù)項包含指向某個SAD數(shù)據(jù)項的指針。也就是說，SPD決定了一個特定的數(shù)據(jù)包使用什么樣的SA。對于入數(shù)據(jù)的處理，由SAD來決定如何對特定的數(shù)據(jù)包作處理。

3IPSec策略管理分析和設想

3.1IPSecVPN中的策略管理

在一個IPSec中，IPSec功能的正確性完全依據(jù)平安策略的正確制定和配置。傳統(tǒng)的方法是通過手工配置IPSec策略，這種方式在大型的分布式網(wǎng)絡中存在效率低、易出錯等新問題。而一個易出錯的策略將可能導致通訊的阻塞和嚴重的平安隱患。而且，既使每個平安域策略的制訂是正確的，也可能會在不同的平安域中，由于策略之間的交互，出現(xiàn)在局部范圍內(nèi)平安策略的多樣性，從而造成端到端間通訊的嚴重新問題。

根據(jù)以上協(xié)議建立起來的基于IPSec的VPN，當主機使用動態(tài)地址接入，發(fā)起VPN連接時。主機將使用協(xié)商好的SA處理的數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)關。網(wǎng)關接收到數(shù)據(jù)包后，使用相應的SA處理數(shù)據(jù)包，而后進行載荷校驗。這時，在載荷校驗過程中，會因為沒有將新協(xié)商而建立起來的SA的數(shù)據(jù)項和SPD連接在一起，而造成不能通過載荷校驗。而且，當網(wǎng)關需要給主機發(fā)送數(shù)據(jù)時，并不能在SPD中通過使用目的地址檢索到相應的平安策略。因為，主機是動態(tài)地址，每次發(fā)送時使用的地址都有可能變化。假如發(fā)生這樣的狀況，那么由傳輸層交給IPSec模塊的數(shù)據(jù)包將會被丟棄。也就是說，網(wǎng)關將不能通過VPN隧道向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。這個新問題顯然是由于SPD數(shù)據(jù)的更新新問題所引起的。因此，必須構建一個平安策略系統(tǒng)來系統(tǒng)地管理和驗證各種IPSec策略。

3.2遠程訪問模型中策略系統(tǒng)的構想

構建一個策略系統(tǒng)，需要解決策略的定義、存取、管理、交換、驗證、發(fā)現(xiàn)機制等新問題以及系統(tǒng)自身的平安性新問題。其中策略的表示和策略在動態(tài)交換中的平安性新問題是系統(tǒng)的核心新問題。目前RFC尚未制定有關策略系統(tǒng)的標準，因此還沒有成熟的實現(xiàn)方案。

現(xiàn)在較為流行的方案是摘要：策略系統(tǒng)由四個部分組成——平安策略倉庫、策略服務器、平安網(wǎng)關、策略客戶端。其中平安策略倉庫（Repository）用于存儲策略信息，能對系統(tǒng)中的策略進行匯總。它可以是目錄服務器或數(shù)據(jù)庫服務器，除了儲存管理員已經(jīng)編輯好的策略信息，還可以存儲其它的網(wǎng)絡信息和系統(tǒng)參數(shù)。策略決策點（PolicyDecisionPoint，PDP）通常也被稱為策略服務器，是整個系統(tǒng)的決策中心。它負責存取策略倉庫中的策略，并根據(jù)策略信息做出決策，然后將相應的策略分配至策略執(zhí)行點。策略決策點還能檢測策略的變化和沖突，從而采取應對辦法。策略執(zhí)行點（PolicyEnforcementPoint，PEP）是接受策略管理的網(wǎng)絡實體，通常也被稱作策略客戶端。它可以是路由器、交換機、防火墻等網(wǎng)絡設備，負責執(zhí)行由策略決策點分配來的策略。同時它還向策略決策點發(fā)送信息，使策略決策點知道網(wǎng)絡的變化以及策略的執(zhí)行情況。服務器利用LDAP（輕量級目錄訪問協(xié)議）和數(shù)據(jù)庫交互，平安網(wǎng)關通過COPS（普通開放式策略服務協(xié)議）和服務器交互，策略服務器之間以及服務器和客戶端之間通過SPP（平安策略協(xié)議）進行通訊。

而在遠程訪問的模式下，只有公司總部一端設置了平安網(wǎng)關和策略服務器。所以可以把前面提到的方案進行改進，應用到遠程訪問模型中。

因此，可以將平安策略倉庫放置在策略服務器上，而策略服務器和平安網(wǎng)關相連。平安策略倉庫中存儲了一些永久信息，策略服務器可以依據(jù)這些信息做出相關的策略決定。平安策略倉庫最好采用LDAP這一類的標準目錄機制來進行策略存。策略服務器負責使用策略決議方法來完成策略制訂。

把平安網(wǎng)關和遠程訪問主機作為策略客戶端。當策略客戶端啟動的時候，需要自動訪問策略服務器，讀取有關自己的平安策略。此外，當策略服務器改變了某些平安策略時，就需要通知相關的策略客戶端訪問策略服務器來更新策略。策略客戶端必須實行本地保存策略，這是因為它必須知道哪些數(shù)據(jù)包實施了平安保護，哪些沒有。假如策略沒有進行本地保存，內(nèi)核的各個數(shù)據(jù)包就會找不到這個策略，內(nèi)核就必須調(diào)用策略客戶端（這個客戶機必須依次和存儲中心聯(lián)系）和密鑰管理協(xié)議。另外，還要更新內(nèi)核策略。這樣，就會導致最初幾個數(shù)據(jù)包出現(xiàn)令人難以接受的延遲。

策略分配機制必須是平安的。策略下載的服務器應該是通過驗證的。除此以外，對該服務器的訪問也應該是有限制的。假如這一條遭到破壞，網(wǎng)絡的平安就會大受威脅。我們?nèi)匀皇褂肅OPS在客戶端和策略服務器之間交換策略信息。

4結語

由于IPSecVPN出色的平安特性，使它越來越受到有著相對較高平安要求的企業(yè)或部門的青睞。本文提出的策略管理系統(tǒng)能夠很好的完成IPSec遠程訪問VPN系統(tǒng)的策略管理。隨著IPSecVPN的廣泛使用，更加復雜的VPN系統(tǒng)會相繼出現(xiàn)。因此，其平安策略管理的新問題將逐步凸現(xiàn)，這方面的探究也將受到重視。