VPN中IKE安全方案的研究与实现

论文摘要

VPN是针对IPv4存在的安全问题，提出的一种标准的、健壮的以及包容广泛的安全机制，可用它为IP及上层协议提供安全保证。到目前为止，它依然存在缺陷，尤其密钥交换(IKE)的安全问题，已成为研究热点之一。本文首先介绍了网络安全现状、存在的安全隐患。详细分析在网络层提供安全服务的IPSec安全体系结构及其安全协议，深入分析了IKE协议，包括IKE协议的组成、IKE协商的过程和IKE消息的格式。在对相关的理论分析和研究的基础上，对IKE应用中存在的几种攻击提出了改进意见。设计一个方案，采用一种新的Cookie来抵御中间人攻击。在很多场合用户使用的是动态IP地址，本文对预共享密钥认证做了改进以支持动态IP。论文描述了该方案的各个模块的设计思想和功能划分，对运行流程进行介绍。最后在局域网环境搭建一个VPN模拟平台，对系统进行模拟实验，实验结果表明该方案增强抵御中间人攻击的能力和支持动态IP地址。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 研究现状
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 论文主要工作
• 1.4 论文编排
• 第二章 IPSEC VPN技术研究
• 2.1 网络的安全问题
• 2.1.1 网络系统本身的安全
• 2.1.2 信息安全
• 2.2 TCP/IP协议及其安全性分析
• 2.2.1 整体构架分析
• 2.2.2 TCP/IP安全性分析
• 2.3 IPSEC安全体系结构
• 2.4 IPSEC的组成
• 2.4.1 认证头
• 2.4.2 封装安全有效负载
• 2.5 本章小结
• 第三章 IKE协议研究
• 3.1 IKE协议组成
• 3.1.1 载荷定义
• 3.1.2 ISAKMP头格式
• 3.1.3 通用载荷头
• 3.1.4 载荷类型
• 3.2 IKE密钥生成
• 3.3 本章小结
• 第四章 IKE协议的安全性分析与改进
• 4.1 DIFFIE-HELLMAN协议
• 4.2 预共享密钥认证的安全分析与改进
• 4.2.1 预共享密钥认证过程分析
• 4.2.2 缺陷分析
• 4.2.3 改进方案
• 4.3 数字签名认证的安全分析与改进
• 4.3.1 数字签名认证过程分析
• 4.3.2 缺陷分析
• 4.3.3 改进方案
• 4.4 标准公钥加密认证的安全分析与改进
• 4.4.1 标准公钥加密认证过程分析
• 4.4.2 缺陷分析
• 4.4.3 改进方案
• 4.5 本章小结
• 第五章 IKE设计方案及其原型系统实现
• 5.1 IKE系统结构设计
• 5.1.1 IPSec VPN系统总体结构模型
• 5.1.2 IKE系统具体设计框图
• 5.2 用户管理与配置模块
• 5.3 内核消息处理模块面向内核接口的实现
• KEY'>5.3.1 通信协议PF_KEY
• 5.3.2 套接字的建立
• 5.3.3 相关函数描述
• 5.4 时钟消息处理模块
• 5.5 网络消息处理模块
• 5.6 状态库与消息验证处理模块
• 5.6.1 IKE状态库模块
• 5.6.2 消息验证处理模块
• 5.7 改进方案在本系统的体现
• 5.8 模拟实验
• 5.8.1 模拟平台
• 5.8.2 Sniffer抓包分析
• 5.8.3 改进方案比较
• 5.9 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士阶段发表的论文