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CN102868686A - 一种基于esp封装、强化数据加密的方法 - Google Patents

一种基于esp封装、强化数据加密的方法 Download PDF

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CN102868686A
CN102868686A CN201210319697XA CN201210319697A CN102868686A CN 102868686 A CN102868686 A CN 102868686A CN 201210319697X A CN201210319697X A CN 201210319697XA CN 201210319697 A CN201210319697 A CN 201210319697A CN 102868686 A CN102868686 A CN 102868686A
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江泽鑫
梁志宏
周强峰
石炜君
梁毅成
骆书剑
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Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
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Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
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Abstract

一种基于ESP封装、强化数据加密的方法：S1发送方通过使用等式（2）和（3）对需要进行加密的数据进行预处理：若IPSec VPN采用传输模式，则拆分原始数据包中的原始IP头和包数据，原始IP头作为ESP数据包的IP头，对需要加密的包数据按照等式（2）变换；若IPSec VPN采用隧道模式，则原始数据包被全部加密存放在ESP数据包中的负载数据中并做变换；S2接受方接受到数据以后，对数据包进行解密，并同样根据公式（2）及（3）对数据进行变换和验证。本发明通过对需要加密的数据进一步处理，达到信息的深度隐藏，加大攻击者破解的难度，实现强化数据加密的目的。

Description

一种基于ESP封装、强化数据加密的方法
技术领域
本发明涉及一种数据加密的方法，尤其是涉及一种基于IPSec VPN协议，针对其ESP封装方式的强化数据加密的方法。
背景技术
近年来，网络安全问题日益突出，黑客入侵以及网络攻击现象日益增多，而随着计算机网络技术的不断普及，公众使用计算机的次数越来越多，特别是公用信息基础设施建设推动了政府、企业日益依赖信息系统，一些涉及国计民生的业务、系统受到了前所未有的安全挑战，如维基解密网站泄漏了大量政府的机密信息；花旗集团受黑客攻击导致36多万的客户账户信息被窃取；CSDN网站被攻击导致600余万用户资料被泄漏等。这些事故充分说明网络安全对国家、政府和企业的重要性。
国家、政府、企业的信息系统涉及到国家的安全、企业机密及公民的切身利益，其数据的安全性、准确性必须得到充分的保障。为了加强信息系统的安全保护，国家、政府、企业大量使用专网、局域网、VPN等技术进行防护，起到了良好的效果。
IPSec VPN是一种成熟的网络传输技术，IPSec VPN有两种隧道封装协议：ESP封装和AH封装。ESP封装主要用于提供数据的完整性校验、数据加密、防重放攻击等安全服务。在IPSec VPN中，ESP进行加密的内容进行了规定，以保证数据的机密性。
现有的I PSec VPN的网络传输模式有两种：隧道模式和传输模式，隧道模式主要用于点对站(end-to-site)或者站对站（site-to-site）的通信，而传输模式主要用于点对点(end-to-end)的通信，不同的网络传输模式对ESP封装的格式亦不同，IPSec VPN数据包格式和原始数据包格式的映射关系如图1所示。
若用户采用传输模式，则原始数据包中的原始IP头和包数据将被拆分，其中原始IP头作为ESP数据包的IP头，包数据被加密存放在ESP数据包中的负载数据中；
若用户用隧道模式，则原始数据包被全部加密，存放在ESP数据包中的负载数据中。
传输模式和隧道模式的主要差别在于：传输模式仅将原始数据包中的包数据加密，并采用原始的IP头；隧道模式将原始数据包全部加密，并构造出新IP头。在实际应用当中，用户根据应用环境选择合适的网络传输模式。
ESP封装数据包的格式如图2所示。
图2为ESP数据包格式示意图，其中安全参数索引和序列号对应于图1中的ESP报头；认证数据对应于图1中的ESP认证；负载数据、填充、填充长度和下一头部对应于图1中加密数据，加密数据的计算方式如公式1所示；ESP认证对应于图2中的认证数据。
加密数据=ESP(负载数据||填充||填充长度||下一头部)            （1）
由于现有的IPSec VPN是公开标准，大多数攻击者对加密前后数据报文的格式、需要加密的内容均非常熟悉，攻击者有可能通过对比前后文等方式破译密钥。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于ESP封装、强化数据加密的方法，可进一步增强数据的机密性。
解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种基于ESP封装、强化数据加密的方法，具体包括以下步骤：
S1发送方通过使用等式（2）和（3）对需要进行加密的数据进行预处理：
若IPSec VPN采用传输模式，则拆分原始数据包中的原始IP头和包数据，原始IP头作为ESP数据包的IP头，对需要加密的包数据做如下变换：
其中ESP（*）是指加密算法，
Figure BDA00002085033600022
代表对数据X进行取反操作，||代表数据连接运算。根据序列号和4取余的结果，对需要加密的包数据进行相应处理；
若IPSec VPN采用隧道模式，则原始数据包被全部加密存放在ESP数据包中的负载数据中，做如下变化：
Figure BDA00002085033600023
S2接受方接受到数据以后，对数据包进行解密，并同样根据公式（2）及（3）对数据进行变换和验证。
有益效果：由于序列号在建立会话时随机产生，因此需要加密的数据将被进一步隐藏，这无疑会增加攻击者分析的难度，实现强化数据加密的目的。
采用本发明，通过对需要加密的数据进一步处理，达到信息的深度隐藏，加大攻击者破解的难度，实现强化数据加密的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
图1为原始数据包两种传输模式与ESP包数据包的映射关系示意图；
图2为ESP数据包格式示意图。
具体实施方式
本发明的基于ESP封装，强化数据加密的方法实施例，具体包括以下步骤：
S1发送方通过使用等式（2）和（3）对需要进行加密的数据进行预处理：
若用户采用传输模式，则拆分原始数据包中的原始IP头和包数据，其中原始IP头作为ESP数据包的IP头，包数据被加密存放在ESP数据包中的负载数据中，加密为：
其中ESP（*）是指加密算法，
Figure BDA00002085033600032
代表对数据X进行取反操作，||代表数据连接运算。根据序列号和4取余的结果，对需要加密的包数据进行相应处理；
若用户用隧道模式，则原始数据包被全部加密，存放在ESP数据包中的负载数据中，加密为：
Figure BDA00002085033600033
S2接受方接受到数据以后，对数据包进行解密，并同样根据公式（2）及（3）对数据进行变换和验证。
在实际应用当中，用户根据应用环境需要选择合适的网络传输模式。

Claims (1)

1.一种基于ESP封装、强化数据加密的方法，包括以下步骤：
S1发送方通过使用等式（2）和（3）对需要进行加密的数据进行预处理：
若IPSec VPN采用传输模式，则拆分原始数据包中的原始IP头和包数据，原始IP头作为ESP数据包的IP头，对需要加密的包数据做如下变换：
Figure FDA00002085033500011
其中ESP（*）是指加密算法，
Figure FDA00002085033500012
代表对数据X进行取反操作，||代表数据连接运算。根据序列号和4取余的结果，对需要加密的包数据进行相应处理；
若IPSec VPN采用隧道模式，则原始数据包被全部加密存放在ESP数据包中的负载数据中，做如下变化：
Figure FDA00002085033500013
S2接受方接受到数据以后，对数据包进行解密，并同样根据公式（2）及（3）对数据进行变换和验证。
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