基于PKI与GRE的IPSec VPN系统的设计与实现

论文摘要

为了保障数据能在公共网络上安全可靠的传输,本文详细介绍IPSec （Internet Protocol Security）安全架构,它的基本思想就是在公共网络上通过身份认证、访问控制、数据加密、数据完整性保护等措施来构建自己的虚拟专用网络。本文首先阐述了VPN （Virtual Private Network）的定义、优势及分类,通过IPSec与VPN相关联,以保护VPN中传输的数据安全性。本文重点对IPSec体系架构,功能组件、工作方式进行分析研究,并对IPSec中的算法进行了简单的介绍。在了解了IPSec中涉及的算法的基础上,通过对ECC （Elliptic Curve Cryptosystems）算法的研究,对其加密解密过程的分析,从现有的IKE协议出发,对身份认证的密钥协商算法Diffie-Hellman采用ECC改进。当身份认证采用数字证书时,数字证书运用ECC算法对其进行改进,ECC生成数字签名与验证数字签名过程。比较ECC与其他公钥加密算法的优势。本文简要介绍了PKI（Public-Key Infrastructure）的组成及认证方式,运用PKI改进IPSec网络方案,在IKE （Internet Key Exchange）中引入PKI对证书实施管理,证书则进行身份的验证,阐述PKI对IPSec VPN的改进方案及优势所在。IPSec隧道不支持多播或广播包的加密,本文利用GRE （Generic Routing Encapsulation）加以改进IPSec,用于承载组播与路由协议,应对不断增长的网络规模。使用dynamips搭建仿真实验台,SecureCRT作为配置工具,完成系统环境部署、系统安装,实现GRE over IPSec配置实现,更好的理解GRE over IPSec在实际中的运用,并对其连通性与状态进行测试分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外VPN发展与研究
• 1.2.1 VPN发展综述
• 1.2.2 国内外VPN产品
• 1.2.3 IPSec VPN相关课题研究现状
• 1.3 本文研究目的及意义
• 1.4 论文的组织结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 IPSec VPN概述
• 2.1 VPN定义及优势
• 2.2 VPN的分类
• 2.3 VPN的基本功能特征
• 2.4 IPSec体系结构
• 2.5 AH认证头协议
• 2.5.1 AH协议头格式
• 2.5.2 AH模式
• 2.6 ESP
• 2.6.1 ESP协议包格式
• 2.6.2 ESP模式
• 2.7 IKE
• 2.7.1 IKE的认证方式
• 2.7.2 ISAKMP
• 2.7.3 IKE消息格式
• 2.7.4 IKE的交换模式
• 2.8 安全关联
• 2.8.1 SA的定义
• 2.8.2 SA数据库
• 2.9 IPSec工作原理
• 2.10 本章小结
• 第三章 IPSec VPN加密技术
• 3.1 对称加密算法
• 3.2 非对称算法
• 3.3 RSA密码系统
• 3.4 Diffie-Hellman密钥交换
• 3.5 数字签名
• 3.6 杂凑函数
• 3.7 本章小结
• 第四章 IPSec VPN加密算法改进
• 4.1 ECC算法概述
• 4.1.1 椭圆曲线相关概念
• 4.1.2 椭圆曲线定义定理
• 4.1.3 椭圆曲线密码加解密流程结
• 4.1.4 椭圆曲线密码加解密算法
• 4.2 IPSec VPN算法改进实现
• 4.2.1 ECC应用于Diffie-Hellman密钥交换
• 4.2.2 ECC应用于数字签名
• 4.3 安全性对比
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于PKI的IPSec VPN
• 5.1 PKI简介
• 5.2 PKI认证技术
• 5.2.1 证书管理
• 5.2.2 数字证书
• 5.2.3 数字签名
• 5.3 VPN在IPSec的运用
• 5.3.1 传统的IPSec VPN实施
• 5.4 基于PKI的IPSec VPN
• 5.4.1 问题的提出
• 5.4.2 IPSec VPN身份认证过程
• 5.5 IPSec在Windows下的配置
• 5.5.1 预定义策略
• 5.5.2 查看本地IPSec策略
• 5.5.3 授权内部证书颁发策略
• 5.6 本章小结
• 第六章 GRE over IPSec系统
• 6.1 IPSec VPN与动态路由协议
• 6.2 GRE概述
• 6.2.1 GRE数据包结构
• 6.2.2 GRE配置
• 6.2.3 IPSec上的GRE隧道
• 6.3 GRE over IPSec配置实例
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录一 缩写词表
• 附录二 本文对应图表
• 作者简介