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IPSec その1

(所属カテゴリー:ネットワークセキュリティ---投稿日時:2007年11月25日)

IPSecとは

IPSecとは、ネットワーク層レベルでパケットの暗号化や認証を行い安全な通 信を行うためのプロトコルです。ネットワーク層レベルでのセキュリティ技術 なので、IPSecを利用すると、アプリケーションに依存せずにすべてのIPパケ ットのセキュリティを確保することができます。IPSecは、RFCで標準化されて おり、インターネット上で安全に通信をするための、インターネットVPNを実 現するための技術として、広く利用されています。IPSecによるインターネッ トVPNは、IPSec-VPNとも呼ばれます。

IPSecのプロトコルと動作モード

IPSecによる通信では、実際には、いくつかのプロトコルが組み合わさって動 作します。その中でも重要なものが次の3つです。

  • ESP(Encapsulating Security Payload)
  • AH(Authentication Header)
  • IKE(Internet Key Exchange)

ESPはパケットの暗号化、接続先の認証およびパケットが改ざんされていない ことの認証といった機能を提供します。つまり、データの機密性とデータの完 全性を提供することができます。
AHは暗号化せずに、接続先およびパケットが改ざんされていないことの認証を 行います。

また、IPSecには、「トランスポートモード」と「トンネルモード」という2つ のモードがあります。これにはESP、AHまたは両方の組み合わせのパターンが あります。
トランスポートモードは、元のIPヘッダはそのまま残します。データ部分だけ を暗号化の対象としています。ホスト間の接続を行うときにトランスポートモ ードを利用します。
トンネルモードは、元のIPヘッダとデータ部分をすべて暗号化の対象としてい ます。そして、新しくIPヘッダを付加します。VPNゲートウェイによって、LAN 間接続を行うときにトンネルモードを利用します。新しいIPヘッダはVPNゲー トウェイのIPアドレスの情報が記載されることになります。

AHのトランスポートモード、トンネルモードのカプセル化の様子は次の図のよ うになります。

また、ESPのトランスポートモード、トンネルモードのカプセル化の様子は次 の図のようになります。

以上のように、IPSecにはAH、ESPのプロトコルと、トランスモード、トンネル モードの動作モードがあり、暗号化の必要性やどのような用途に利用するかに よって、これらを組み合わせて利用します。
たとえば、インターネットVPNを利用して拠点間を接続するには、ESPトンネル モードでパケットの暗号化と認証を行います。社内LANなどのコンピュータ間 の通信では、AHトランスポートモードやESPトランスポートモードを利用しま す。

IKEは後述します。

IKE(Internet Key Exchange)

IPSecで通信を行うためには、VPNゲートウェイ間または、VPNゲートウェイと VPNクライアント間といったVPN装置間でコネクション(トンネル)を設定する必 要があります。そのコネクションを「SA(Security Association)」といいま す。

SAを確立するためには、IPSecのプロトコルやモードの他に暗号化する際の暗 号化アルゴリズムや認証アルゴリズムを双方でネゴシエーションします。なお、 SAは片方向のトンネルであるため、IPSecでパケットを送受信するためには、 対向のVPN装置との間に2つのSAが必要となります。
このSAを確立するために一般的に、「IKE(Internet Key Exchange)」という 鍵交換プロトコルが利用されます。ここでいう鍵とは、暗号化に使う鍵だけで なく、認証に使う鍵も含まれており、IKEによって鍵の生成と交換、鍵の更新 を自動的に行うことができます。

IKEを利用してIPSecのSAを確立するためには、フェーズ1とフェーズ2の2つの 段階を踏みます。
フェーズ1は、IKE自身が安全に情報を交換するためにISAKMP SA (Internet Security Association and Key Management Protocol SA)を確立し ます。そして、フェーズ2で実際にパケットを転送するためのIPSec SAを確立 します。

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