IKE(Internet Key Exchange : 鍵交換)

暗号化アルゴリズムを決定し、暗号化鍵を動的に生成する鍵プロトコルで、暗号化通信を行う
UDP/500
パケット構成
IKEv1 の主な機能と動作
- 通信相手の認証
- SA の作成と管理
  - ISAKMP SA, IPsec SA の順番で SA を作成
  - パケットの交換方法によって幾つかの交換タイプ(Exchange type) がある
    - ISAKMP SA の作成にはメインモードかアグレッシブモード
      - メインモード
        
        ネゴシエーション
        
        イニシエータが ISAKMP パラメタ(暗号化アルゴリズム、ハッシュアルゴリズム、認証方式など) を提案し、レスポンダがその中から受諾可能なパラメタを選択
        
        秘密対称鍵の生成・交換
        
        イニシエータとレスポンダが DH 鍵交換アルゴリズムによって秘密鍵を共有し、そららをもとにそれぞれ次の 4 つの秘密対称鍵を生成
        
        SKEYID
        
        SKEYID_d
        
        SKEYID_a
        
        SKEYID_e
        
        相手の認証
        
        ID と認証用のハッシュ値により相手を認証し、ISAKMP SA が確立
        
        ID と認証用のハッシュ値は SKEYID_e によって暗号化される
        
        メインモードで事前共有鍵認証を行う場合、3 で ID を交換する前に 2 において通信相手の事前共有鍵を特定する必要がある
        
        これを行なうには、通信相手の IP アドレスを頼りにするしかない
        
        そのため 3 の ID には IP アドレスしか使用できない制約がある
        
        毎回動的に IP がかわる環境では事前共有鍵が特定できなくなるため、この組み合わせ(事前共有鍵認証によるメインモードでは使用できない)
      - アグレッシブモード
        
        イニシエータが ISAKMP パラメタ、DH 公開値、ID, 認証用乱数を送信
        
        メインモードとは異なり、秘密対称鍵を生成する前に最初のパケット ID を送るため、暗号化はされない
        
        レスポンダが、受諾するパラメタ、DH 公開値、ID, 認証用乱数、認証用ハッシュ値を送信
        
        これによりイニシエータとレスポンダが DH 秘密鍵を共有し、メインモードと同様に 4 つの秘密対称鍵を生成
        
        イニシエータが、認証用のハッシュ値をレスポンダに送信
        
        これによりレスポンダはイニシエータを認証し、ISAKMP SA が確立
        
        事前共有鍵認証を行う場合、ID は暗号化されないが、最初に送信されるため、ID に FQDN などを使用して事前共有鍵との対応付を行なうことができる
        
        IP が動的に変更されても問題ない
        
        IKEv2 ではメインモード、アグレッシブモードが統合化され、動的に設定される IP アドレスにも標準で対応
    - IPsec SA の作成にはクイックモードが使用
      - イニシエータとレスポンダが 1 往復半のパケット交換によって IPsec SA を作成する
      - この通信は前フェーズで確立された ISAKMP SA を使用して行われるため、パケットのペイロード部分が暗号化される
      - IPsec SA で使用される秘密対称鍵の生成には、前フェーズで生成された SKEYID_d が使用されるため、通常は DH 鍵交換アルゴリズムによる新たな秘密対称鍵の生成は行わない
      1. イニシエータが IPSec SA パラメタ、認証用乱数、認証用ハッシュ値を送信
        
        これらのデータは前フェーズで生成した SKEYID_e によって暗号化される
      2. レスポンダが、受諾するパラメタ、認証用乱数、認証用ハッシュ値を送信
        
        イニシエータとレスポンダは、SKEYID_d, SPI, イニシエータ認証用乱数、レスポンダ認証用乱数などから IPsec SA で使用する秘密対称鍵を生成する
      3. イニシエータが、認証用のハッシュ値をレスポンダに送信
    - 一般的な事前共有鍵(Pre-Shared Key) による認証