IPSec
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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
보안성
| 특징 | 설명 | 적용기술 |
|---|---|---|
| 기밀성 | 암호화된 트래픽을 통해 데이터 노출 방지 |
|
| 비연결형 무결성 | 메시지가 위변조되지 않았음을 보장 | AH의
메시지 인증 코드(MAC) |
| 데이터 원천 인증 | 정상 사용자로부터 송신된 데이터임을 보장 | AH의
메시지 인증 코드(MAC) |
| 재전송 공격 방지 | 순서 번호를 유지하여 재전송 공격 방지 | 보안 연관(Security Association)의
순서 번호(Sequence Number) |
| 접근제어 | 패킷의 허용, 폐기 보호 등 적용 | 보안 정책(Security Policy) |
| 제한된 트래픽 흐름의 기밀성 | 패킷의 출발지와 목적지에 대한 정보를 제한적으로 암호화 | ESP프로토콜/터널 모드 |
아키텍처
SA(Security Association)
- IPSec을 사용하는 두 Peer간의 협약
- 주요 요소
- Sequence Number Counter : 패킷의 일련번호 카운터
- Anti-Replay Window : 재전송 공격을 방어하기 위한 윈도우 값
- AH/ESP : 프로토콜 정보
- Lifetime : 세션 만료 기간
- Mode : 동작모드(전송/터널)
- Path MTU : 경로의 MTU 값
SP(Security Policy)
- 일종의 패킷 필터링 정책
- Incoming Traffic과 Outgoing Traffic으로 구분하여 정책을 지정한다.
- IP Packet의 허용/우회(Bypass), 폐기(Discard), 보호(Protection) 등을 지원한다.
- 주요 요소
- Source/Destination IP Address
- Source/Destination Port
- Name : DNS 식별자, X500 이름 등의 식별자를 적는다.
- Transport Layer Protocol : TCP 또는 UDP
2+1 프로토콜
AH(Authentication Header)
- 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)
- 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 | AH | Original Payload |
|---|
- 기존 IP Header는 그대로 있고 기존 Payload 앞에 AH가 붙어서 새로운 Payload가 된다.
ESP의 경우
| Original IP Header | ESP Header | Original Payload(암호화) | ESP Trailer | ESP Authentication |
|---|
- 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 보호
- 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 | AH | Original IP Header | Original Payload |
|---|
- IP Header가 새로 생성되고 기존 IP Packet전체가 Payload가 된다.
ESP의 경우
| New IP Header | ESP Header | Original IP Header(암호화) | Original Payload(암호화) | ESP Trailer | ESP Authentication |
|---|
- 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.
