防火墙IPSec VPN实验

原理概述:

指采用IPSec协议来实现远程接入的一种VPN技术，IPSec全称为Internet Protocol Security，是由Internet Engineering Task Force (IETF) 定义的安全标准框架，在公网上为两个私有网络提供安全通信通道,通过加密通道保证连接的安全——在两个公共网关间提供私密数据封包服务

IPSEC是一套比较完整成体系的VPN技术，它规定了一系列的协议标准。

VPN作为一项成熟的技术，广泛应用于组织总部和分支机构之间的组网互联，其利用组织已有的互联网出口，虚拟出一条“专线”，将组织的分支机构和总部连接起来，组成一个大的局域网。

VPN用户访问内网资源还需为拨入到UTM25的用户分配一个虚拟的私有IP，使SSL VPN客户端的用户可以像局域网用户一样能正常访问局域网内的资源。

由于IP报文本身并不集成任何安全特性，恶意用户很容易便可伪造IP报文的地址、修改报文内容、重播以前的IP数据包以及在传输途中拦截并查看数据包的内容。因此，传统IP层协议不能担保收到的IP数据包的安全。在应用层保证网络安全的方法只对特定的应用有效，不够通用。人们迫切需要能够在IP层提供安全服务的协议，这样可以使TCP/IP高层的所有协议受益。IPSec（Internet Protocol Security）正是用来解决IP层安全性问题的技术。IPSec被设计为同时支持IPv4和IPv6网络。

IPSec是Internet工程任务组（IETF）制定的一个开放的网络层安全框架协议。它并不是一个单独的协议，而是一系列为IP网络提供安全性的协议和服务的集合。IPSec主要包括安全协议AH（Authentication Header）和ESP（Encapsulating Security Payload），密钥管理交换协议IKE（Internet Key Exchange）以及用于网络认证及加密的一些算法等。

IPSec两种封装模式

封装模式是指将AH或ESP相关的字段插入到原始IP报文中，以实现对报文的认证和加密，封装模式有传输模式和隧道模式两种。

传输封装:是将ESP/AH封装在原始IP和数据之间。

隧道封装:是将ESP/AH封装在原始IP头部外围,在ESP/AH的外围再封装一层新IP头部。

ESP为网络层协议,协议号:50。

AH为网络层协议，协议号为:51。

ESP数据加密:加密范围为ESP头内所有数据，不包含ESP头部。

ESP数据认证:包含ESP头部和尾部，不包含ESP外围的IP头部，因此ESP可以支持NAT穿越。

AH认证范围:可以对整个网络进行认证，AH不支持NAT穿越。

UDP500、4500是什么端口？

UDP 500 是ISAKMP互联网安全关联和钥匙管理协议的服务端口

UDP 4500 是GET VPN使用的端口如果中间设备有nat的话 使用的就是这个端口

IPSec 协议的基本工作原理解读：

发送方在发送数据前对数据实施加密，然后把密文数据发送到网络中去，开始传输。在整个传输过程中，数据都是以密文方式传输的，直到数据到达目的节点，才由接收方对密文进行解密，提取明文信息。

IPSec 协议对网络层的通信使用了加密技术，它不是加密数据包的头部和尾部信息（如源地址、目的地址、端口号、CRC 校验值等），而是对数据包中的数据进行加密。由于加密过程发生在 IP 层，因此可在不改变 HTTP 等上层应用协议的情况下进行网络协议的安全加密，为通信提供透明的安全传输服务。

IPSec 协议中使用端到端的工作模式，掌握加密、解密方法的只有数据的发送方和接收方，两者各自负责相应的数据加密、解密处理，而网络中其他节点只负责转发数据，无须支持 IPSec，从而可以实现加密通信与传输媒介无关，保证机密数据在公共网络环境下的适应性和安全性。因此，IPSec 可以应用到非常广泛的环境中，能为局域网、拨号用户、远程站点、Internet 之上的通信提供有力的保护，而且还能用来筛选特定数据流，还可以用于不同局域网之间通过互联网的安全互联。

IPSec 协议不是一个单独的协议，它包括应用于 IP 层上网络数据安全的一整套协议，主要包括 AH（Authentication Header，IP 认证头部协议）、ESP（Encapsulating Security Payload，封装安全负载协议）、IKE（Internet Key Exchange，Internet 密钥交换协议）和用于网络认证及加密的一些算法等。

实验目的:

了解IPSec VPN的理论知识

理解IPSec VPN的配置原理

掌握防火墙web页面的配置

实验背景:

防火墙FW1为北京分部的网关设备，防火墙FW2为深圳的网关设备，路由为ISP的设备，使用IPSec VPN实现不同公司分支互通

实验拓扑:

配置防火墙web页面：

[FW1]web-manager enable 
[FW1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.1.10.1 255.255.255.0
[FW1-GigabitEthernet0/0/0]service-manage all permit 

登录WEB页面：

华为防火墙默认密码是Admin@123

输入地址：https://10.1.10.1:8443

配置接口：

划分接口：

FW1:

将G1/0/1划分到防火墙trust区域，将G1/0/0划分到untrust区域

FW2：

将G1/0/1划分到防火墙trust区域，将G1/0/0划分到untrust区域

配置接口IP地址：

FW1:

#
interface GigabitEthernet1/0/0
 undo shutdown
 ip address 11.1.1.1 255.255.255.0
#
interface GigabitEthernet1/0/1
 undo shutdown
 ip address 10.1.1.254 255.255.255.0

FW2:

#
interface GigabitEthernet1/0/0
 undo shutdown
 ip address 12.1.1.2 255.255.255.0
#
interface GigabitEthernet1/0/1
 undo shutdown
 ip address 10.1.2.254 255.255.255.0

配置静态路由：

默认目的地址为缺省路由

下一跳为11.1.1.254

优先级默认为60

配置自定义服务：

UDP500

配置目的端口为500

配置完成后，点击确认按钮

配置IPSec VPN：

添加源安全区域：local、untrust

添加目的安全区域：local、untrust

添加源地址为：11.1.1.1/24、12.1.1.2/24

添加目的地址为：12.1.1.2/24、11.1.1.1/24

选择服务为esp和udp500

配置数据VPN：

添加安全区域：trust、untrust

添加目的安全区域：trust、untrust

添加源地址为10.1.1.0/24、10.1.2.0/24

添加目的地址为10.1.1.0/24、10.1.2.0/24

FW2同理：

ISP配置:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 11.1.1.254 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 12.1.1.254 255.255.255.0 

配置完成后，测试其连通性

连通性正常

抓包分析

使用的封装协议为ESP协议

抓包只显示外网地址，ISP对于我们的私网地址一概不知，数据从北京分支发往深圳分支，数据包进行了二次封装，进行了加密，ISP只能看到我们数据包外层的源地址和目的地址，从而进行转发，实现了私网数据，在公网中进行转发。

实验结束；

备注：如有错误，请谅解！

此文章为本人学习笔记，仅供参考！如有重复！！！请联系本人