IPSce的金鑰管理方法

在IP AH和IP ESP中所用到的認證與加密金鑰，如何交換與管理呢!一把金鑰是否一直使用呢!這些問題都尚末提及，這些問題對IPSec而言是非常重要的課題。

如果是幾臺主機，可以用人工的方式來交換金鑰，例如打電話或E-mail，但是主機數目一多，或者是主機數據常更改，這時侯就需要一套安全且正式的協議來做這件事情了。

目前主要的金鑰管理協議的參考規范有:(1)SKIP(Simple Key-management for IP)(2)ISAKMP/Oakley(Internet Security Association Key Management Protocol /Oakley )。上述兩種方法都可應用在IPv4與IPv6中，SKIP較為簡單，而ISAKMP/Oakley則可以應用于較多的協議。事實上，IP層的金鑰交換協議尚有Photuris和SKEME等。

1.SKIP:

SKIP是由Sun Microsystem所發展，目有三種版本:Sun， TIK，和ELVIS+SKIP。SKIP金鑰管理的觀念是階層式的金鑰管理，如圖所示。通訊的雙方真正共享的密鑰是Kij(這是利用Diffie Hellman的公開金鑰對而達到共享的)。為了安全的考量，公開金鑰應至憑證管理中心(Certificate Authority;CA)申請憑證。因此IPSec的使用也需要每一國家的公開金鑰基礎建設(Public Key Infrastructure;PKI)來配合。

使用Kij推導而得Kijn=MD5(Kij/n)，其中n是現在時間距離1995年1月1日零點的時數，Kijn是一個長期金鑰(每隔1小時更換一次)，利用Kijn這把金鑰將短期金鑰Kp(每隔2分鐘更換一次)加密后插入SKIP Header送到對方。接收端收到后利用Kijn解回Kp。接下來雙方使用E_Kp=MD5(Kp/0)及A_Kp=MD5(Kp/2)導出加密金鑰E_Kp和認證金鑰A_Kp。由于金鑰推導過程是一層一層的，因SKIP稱之為階層式的金鑰管理架構。

我們一樣使用第五節的例子:"當主機yang.chtti.com.tw欲與主機yang.csie.ndhu.edu.tw啟動通訊"，來討論SKIP協議，圖是SKIP封包內容的描述。

SKIP原欲與ISAKMP整合考量，但失敗了。因為IPv6已決定使用ISAKMP與Oakley金鑰交換的合并協議，也就是ISAKMP/Oakley(現已稱作IKE;Internet Key Exchange)。所以SKIP并非IPSec強制規定的金鑰管理方法。

2.ISAKMP/Qakley(IKE):

Oakley金鑰交換協議是由亞利桑那大學所提出，它與SEKME有相當多的共同部份(注:SEKME則是Photuris的延伸)。

ISAKMP有兩個操作階段。第一階段中，相關的一些安全屬性經過協商，并產生一些金鑰，…等。這些內容構成第一個SA，一般稱作ISAKMP SA，與IPSec SA不一樣的是它是雙向的。第二階段則是以ISAKMP SA的安全環境來建立AH或ESP的SA。

IKE則是ISAKMP使用Oakley的一些模式和SKEME快速rekey的觀念合并而成，它有(1)Main Mode (2)Aggressive Mode (3)Quick Mode(4)New group mode等四種模式。

IPSec在VPN上的應用

在了解IPSec協議的工作原理后，我們來看它不同的用場合，值得注意的是在網絡層提供安全機制，對應用層而言是完全透通的(trarsparent)。IPSec可以裝設在gateway或主機上，或是兩者同時，若IPSec裝在gateway上，則可在不安全的Internet上提供一個安全的信道，若是裝在主機，則能提供主機端對端的安全性。分別是gateway對gateway，主機對gateway，主機對主機三種可能的應用狀況。