개요
- 보안에 취약한 구조를 가진 IP의 보안을 위하여 국제 인터넷 기술 위원회(IETF)에서 설계한 표준(RFC2401)
- IPv4에선 보안이 필요한 경우에만 선택적으로 사용하였지만 IPv6부턴 기본 스펙에 포함됨
2+1 프로토콜
- AH (Authentication Header)는 IP Extension Header로서 IP Packet에 대한 인증을 제공한다.
- 메세지 인증 코드(MAC)를 이용하며 무결성(Data Integrity)과 인증(Authentication) 기능 제공
- 암호화는 제공되지 않음
- 구성
- Next Header(8bit) : Payload의 Data Type 으로 TCP는 6, UDP는 17
- Payload Length(8bit) : Payload의 length
- SPI(Security Parameters Index) : SA를 구분하기 위한 Index 값
- Authentication Data : SHA, Keyed MD5, HMAC-MD5-96, HMAC-SHA-1-96등의 인증 정보
ESP(Encapsulating Security Payload)
- 새로운 데이터 IP Packet을 만들고 기존 IP Packet을 Data Payload에 넣어 감싸는 방식
- AH가 가진 무결성과, 인증도 제공하고 추가적으로 대칭키 암호화를 통해 기밀성(Confidentiality) 제공
- 구성
- SPI(Security Parameters Index) : SA를 구분하기 위한 Index 값
- IV(Initialization Vector) : CBC Encryption에 사용되는 초기 벡터
- Padding : Payload Data 와 Authentication Data를 구분하기 위한 패딩
- Pad Length : Padding의 Length
- Next Header(8bit) : Payload의 Data Type 으로 TCP는 6, UDP는 17
- Authentication Data : authentication value. AH와는 달리 authentication service가 선택되었을 경우에만 존재한다.
IKE(Internet key Exchange)
- IPSec에서 키 교환에 사용되는 프로토콜
- UDP 500 포트를 사용한다.
- 종류
- Manual Key Exchange : 관리자가 수동으로 각 종단에 키를 설치해둠
- Simple Key Interchange : Sun Microsystems에서 제안. 표준으로 채택되지 않아 많이 사용하지 않음. 쉬운 구현이 장점.
- Internet Security Association : 표준 채택
2가지 동작 모드
전송 모드(Transport Mode)
- 보호 범위
- IP 패킷 전체를 보호하는 것이 아니라 IP 헤더를 제외한 IP 패킷의 페이로드(Payload)만을 보호
- IP 헤더는 암호화하지 않으므로 트래픽 경로는 노출된다.
- 보호 구간
- 일반적으로 종단 노드(End Node) 구간의 IP 패킷 보호를 위해 사용한다.
AH의 경우
| Original IP Header
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AH
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Original Payload
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- 기존 IP Header는 그대로 있고 기존 Payload 앞에 AH가 붙어서 새로운 Payload가 된다.
ESP의 경우
| Original IP Header
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ESP Header
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Original Payload(암호화)
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ESP Trailer
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ESP Authentication
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- 기존 IP Header는 그대로 있고 기존 Payload를 ESP로 감싼 것이 새로운 Payload가 된다.
- Original Payload는 암호화된 상태이다.
- Original Payload, ESP Trailer 에 대한 인증정보가 ESP Authentication에 들어간다.
터널 모드(Tunneling Mode)
- 보호 범위
- IP 패킷 전체를 보호하는 모드로 패킷 전체를 보호한다.
- 암호화된 패킷에 IP 패킷에 IPSec 헤더를 추가하여 라우팅을 수행한다.
- IPSec 헤더는 구간 간 이동에 대한 정보만 있으므로 종단 정보(출발지, 목적지)와 트래픽 경로는 보호된다.
- 보호 구간
- 일반적으로 터널/보안 게이트웨이 구간 또는 종단 노드와 터널/보안 게이트웨이 구간의 IP 패킷 보호를 위해 사용한다.
AH의 경우
| New IP Header
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AH
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Original IP Header
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Original Payload
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- IP Header가 새로 생성되고 기존 IP Packet전체가 Payload가 된다.
ESP의 경우
| New IP Header
|
ESP Header
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Original IP Header(암호화)
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Original Payload(암호화)
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ESP Trailer
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ESP Authentication
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- IP Header가 새로 생성되고 기존 IP Packet전체를 암호화하여 ESP로 감싼 것이 새로운 Payload가 된다.
- Original IP Header와 Original Payload 는 암호화된 상태이다.
- Original IP Header, Original Payload, ESP Trailer 에 대한 인증정보가 ESP Authentication에 들어간다.
보안성
- 기밀성 : 메시지가 도청되어도 암호화되어 있어서 내용을 알 수 없다.
- 비연결형 무결성 : 메시지 인증 코드를 이용해 패킷별로 무결성을 검증한다.
- 데이터 인증 : 메시지 인증 코드를 이용해 올바른 송신자로부터 온 것임을 검증한다.
- 재전송 공격 방지 : SA별로 일련번호를 유지하여 재전송 공격을 방지한다.
- 접근 제어
- 제한된 트래픽 기밀성
- 터널링 모드일땐 원본 IP패킷 전체를 암호화하여 출발지 목적지의 기밀성을 유지할 수 있다.
- 단 새로운 IP 헤더를 통해 게이트웨이 구간 정보는 노출된다.
- 전송 모드 사용 시 데이터만 암호화되며 트래픽 흐름 기밀성은 제공되지 않는다.
