基于无线通信下IPSec协议的研究与实现
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IP协议,不仅应用于互联网,而且正在迅速成为所有无线系统网络层的普遍协议。如何保障信息在基于IP的网络中安全传输,成为人们日益关注的焦点。IPSec协议是网络安全方面最核心的技术之一,IPSec可以为IP及上层协议提供完整性、数据源身份认证、抗重播攻击、数据内容的机密性和有限通信流量机密性等安全服务。在基于IP的网络中应用IPSec协议,可以避免数据信息在处理、存储、和使用时存在的安全隐患。本文首先对IPSec体系结构,主要是IKE协议和ESP协议进行了详细地研究。其次在软件上实现了IKE协议,比较了ESP协议中的DES算法在软件架构和硬件架构实现上的不同,并完成了在嵌入式操作系统VxWorks下DES算法硬件的驱动程序。最后在基于IP的无线网络中对IPSec模块进行了集成与测试,测试结果能够满足系统对安全性的需求,成果已经在产品中应用。
| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4页 |
| 第一章 绪论 | 第7-11页 |
| 1.1 课题背景 | 第7页 |
| 1.2 应用场景 | 第7-8页 |
| 1.3 IPSec相关技术 | 第8-9页 |
| 1.4 国内外研究现状 | 第9-10页 |
| 1.5 本文章节安排 | 第10-11页 |
| 第二章 IPSec协议 | 第11-25页 |
| 2.1 IPSec协议概述 | 第11-15页 |
| 2.1.1 IPSec体系结构 | 第11-13页 |
| 2.1.2 IPSec在TCP/IP协议族中的位置 | 第13页 |
| 2.1.3 IPSec的实施方式 | 第13-14页 |
| 2.1.4 IPSec的操作模式 | 第14-15页 |
| 2.2 AH协议 | 第15-17页 |
| 2.2.1 AH协议的头部格式 | 第15-16页 |
| 2.2.2 AH协议的操作模式 | 第16-17页 |
| 2.3 ESP(Encapsulating Security Payload)协议 | 第17-20页 |
| 2.3.1 ESP协议的格式 | 第17-19页 |
| 2.3.2 ESP协议的操作模式 | 第19-20页 |
| 2.4 安全关联和安全数据库 | 第20-25页 |
| 2.4.1 安全关联SA(Security Association) | 第20-21页 |
| 2.4.2 安全策略数据库SPD | 第21-22页 |
| 2.4.3 安全关联数据库SADB | 第22-25页 |
| 第三章 终端侧IKE协议实现 | 第25-43页 |
| 3.1 Internet密钥交换协议(IKE) | 第25-31页 |
| 3.1.1 IKEv2消息格式 | 第25-28页 |
| 3.1.2 IKEv2消息交换过程 | 第28-31页 |
| 3.2 应用操作系统简介 | 第31-32页 |
| 3.3 IPSec实施系统结构 | 第32页 |
| 3.4 IKE的设计与实现 | 第32-37页 |
| 3.4.1 IKE系统socket消息机制 | 第33页 |
| 3.4.2 IKE系统管理模块 | 第33-34页 |
| 3.4.3 IKE消息处理模块 | 第34-36页 |
| 3.4.4 PF_KEY接口功能模块 | 第36-37页 |
| 3.5 SPD与SADB的实现 | 第37-39页 |
| 3.6 IPSec数据包接收/发送的实现 | 第39-43页 |
| 第四章 ESP协议实现 | 第43-51页 |
| 4.1 应用系统简介 | 第43页 |
| 4.2 硬件简介 | 第43-45页 |
| 4.3 驱动在协议栈中的位置 | 第45-46页 |
| 4.4 SEC硬件驱动的软件架构及实现 | 第46-48页 |
| 4.5 加密算法DES的软件实现 | 第48-51页 |
| 第五章 IPSec的集成与测试 | 第51-53页 |
| 5.1 IPSec测试环境 | 第51页 |
| 5.2 IPSec测试 | 第51-52页 |
| 5.3 测试分析及总结 | 第52-53页 |
| 结束语 | 第53-55页 |
| 致谢 | 第55-57页 |
| 参考文献 | 第57-59页 |
| 附录 A | 第59-60页 |
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