IPsec の概要

Junos VPN Site Secure は、マルチサービス ライン カード(MS-DPC、MS-MPC、MS-MIC)でサポートされる IPsec 機能の一種で、13.2 より前の Junos リリースでは IPsec サービスと呼ばれていました。Junos OSリリース13.2以降では、IPsec機能という用語は、アダプティブサービスおよび暗号化サービスPICでのIPsec実装を指すためにのみ使用されます。このトピックでは、以下のセクションで構成されています。Junos VPN Site Secure の概要を説明します。

• Ipsec
• セキュリティ アソシエーション
• Ike
• NAT-Tの非サポート
• ES PICでのIPsecとマルチサービスラインカードでのJunos VPNサイトセキュアの比較

[edit security ipsec]
proposal {...}

[edit services ipsec-vpn ipsec]
proposal {...}

[edit security ipsec]
policy {...}

[edit services ipsec-vpn ipsec]
policy {...}

[edit security ipsec]
security-association sa-dynamic {...}

[edit services ipsec-vpn rule rule-name]
term term-name match-conditions {...}
then dynamic {...}]

[edit security ipsec]
security-association sa-manual {...}

[edit services ipsec-vpn rule rule-name]
term term-name match-conditions {...}
then manual {...}]

[edit security ike]
proposal {...}

[edit services ipsec-vpn ike]
proposal {...}

[edit security ike]
policy {...}

[edit services ipsec-vpn ike]
policy {...}

[edit services ipsec-vpn]
rule-set {...}

[edit services ipsec-vpn]
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[edit interfaces es-fpc/pic/port]
tunnel source address

[edit services ipsec-vpn service-set set-name ipsec-vpn local-gateway address]

[edit interfaces es-fpc/pic/port]
tunnel destination address

[edit services ipsec-vpn rule rule-name]
remote-gateway address

認証は、送信者の身元を確認するプロセスです。認証アルゴリズムは、共有キーを使用して IPsec デバイスの信頼性を検証します。Junos OSは、以下の認証アルゴリズムを使用します。

• Message Digest 5(MD5)は、一方向ハッシュ関数を使用して、任意の長さのメッセージを 128 ビットの固定長メッセージ ダイジェストに変換します。変換プロセスのため、元のメッセージを結果のメッセージ ダイジェストから逆算して計算することは数学的に不可能です。同様に、メッセージ内の 1 文字を変更すると、非常に異なるメッセージ ダイジェスト番号が生成されます。

  メッセージが改ざんされていないことを確認するために、Junos OS は計算されたメッセージ ダイジェストを、共有鍵で復号化されたメッセージ ダイジェストと比較します。Junos OSは、追加レベルのハッシュを提供するMD5ハッシュメッセージ認証コード(HMAC)バリアントを使用します。MD5 は、AH(認証ヘッダー)、ESP(セキュリティ ペイロードのカプセル化)、IKE(インターネット鍵交換)で使用できます。

• セキュア ハッシュ アルゴリズム 1(SHA-1)は、MD5 よりも強力なアルゴリズムを使用します。SHA-1 は、長さが 264 ビット未満のメッセージを受け取り、160 ビットのメッセージ ダイジェストを生成します。ラージ・メッセージ・ダイジェストは、データが変更されていないこと、およびデータが正しいソースから発信されたことを保証します。Junos OS は、追加レベルのハッシュを提供する SHA-1 HMAC バリアントを使用します。SHA-1 は、AH、ESP、IKE で使用できます。

• SHA-256、SHA-384、および SHA-512 (SHA-2 という名前でグループ化されることもあります) は SHA-1 のバリアントであり、より長いメッセージ ダイジェストを使用します。Junos OSは、AES(高度暗号化規格)、DES(データ暗号化規格)、3DES(トリプルDES)暗号化のすべてのバージョンを処理できるSHA-2のSHA-256バージョンをサポートしています。

暗号化によってデータが安全な形式にエンコードされるため、権限のないユーザーがデータを解読することはできません。認証アルゴリズムと同様に、共有キーは暗号化アルゴリズムとともに使用され、IPsecデバイスの信頼性を検証します。Junos OSは、以下の暗号化アルゴリズムを使用します。

• データ暗号化標準暗号ブロック連鎖 (DES-CBC) は、対称秘密鍵ブロック アルゴリズムです。DES は 64 ビットの鍵サイズを使用し、8 ビットはエラー検出に使用され、残りの 56 ビットは暗号化を提供します。DES は、置換や置換など、共有キーに対して一連の単純な論理操作を実行します。CBC は、DES から出力の 64 ビットの最初のブロックを取得し、このブロックを 2 番目のブロックと結合し、これを DES アルゴリズムにフィードバックし、後続のすべてのブロックに対してこのプロセスを繰り返します。

• トリプル DES-CBC (3DES-CBC) は、DES-CBC に似た暗号化アルゴリズムですが、168 ビット (3 x 56 ビット) 暗号化に 3 つのキーを使用するため、はるかに強力な暗号化結果が得られます。3DES は、最初のキーを使用してブロックを暗号化し、2 番目のキーを使用してブロックを復号化し、3 番目のキーを使用してブロックを再暗号化します。

• 高度暗号化標準(AES)は、ベルギーの暗号学者であるJoan Daemen博士とVincent Rijmen博士によって開発されたRijndaelアルゴリズムに基づく次世代の暗号化方法です。128 ビット ブロックと 3 つの異なるキー サイズ (128、192、および 256 ビット) を使用します。鍵サイズに応じて、アルゴリズムは、バイト置換、列混合、行シフト、およびキー追加を含む一連の計算 (10、12、または 14 ラウンド) を実行します。AES と IPsec の組み合わせは、RFC 3602, The AES-CBC Cipher Algorithm and Its Use with IPsec で定義されています。

• Junos OS リリース 17.3R1 以降、MS-MPC および MS-MIC では、ガロア/カウンター モード(AES-GCM)の高度暗号化規格がサポートされます。しかし、Junos FIPSモードでは、AES-GCMはJunos OSリリース17.3R1ではサポートされていません。Junos OS リリース 17.4R1 以降、AES-GCM は Junos FIPS モードでサポートされます。AES-GCM は、認証とプライバシーの両方を提供するように設計された認証済み暗号化アルゴリズムです。AES-GCMは、バイナリガロアフィールド上でユニバーサルハッシュを使用して認証された暗号化を提供し、数十Gbpsのデータレートで認証された暗号化を可能にします。

IPsec プロトコルは、ルーターによって保護されているパケットに適用される認証と暗号化の種類を決定します。Junos OS は、以下の IPsec プロトコルをサポートしています。

• AH—RFC 2402で定義されているAHは、IPv4およびIPv6パケットのコネクションレスの整合性とデータ送信元の認証を提供します。また、リプレイに対する保護も提供します。AH は、IP ヘッダーに加え上位プロトコル データをできる限り認証します。ただし、一部の IP ヘッダー フィールドがトランジットで変更される場合があります。これらのフィールドの値は送信者から予測可能ではないため、AH によって保護できません。IP ヘッダーでは、AH は IPv4 パケットのフィールドと Next Header IPv6 パケットのフィールドの の値51Protocolで識別できます。AHが提供するIPsec保護の例を図1に示します。

  メモ：

  AH は、T シリーズ、M120、および M320 ルーターではサポートされていません。

図1:AHプロトコル

• ESP—RFC 2406で定義されているESPは、暗号化と制限されたトラフィックフローの機密性、またはコネクションレスの整合性、データ送信元の認証、およびアンチリプレイサービスを提供できます。IPヘッダーでは、ESPはIPv4パケットのフィールドとNext Header IPv6パケットのフィールドでの値50Protocolで識別できます。ESP が提供する IPsec 保護の例を図 2 に示します。

図 2: ESP プロトコル

• バンドル:AH と ESP を比較する場合、両方のプロトコルにいくつかの利点と欠点があります。ESPは適切なレベルの認証と暗号化を提供しますが、IPパケットの一部に対してのみ提供します。逆に、AH は暗号化を提供しませんが、IP パケット全体の認証を提供します。このため、Junos OSでは、プロトコルバンドルと呼ばれる第3の形式のIPsecプロトコルを提供しています。バンドル オプションは、AH 認証と ESP 暗号化のハイブリッドな組み合わせを提供します。

IPsec は 2 つのピア間にセキュア トンネルを提供し、IPsec カプセル化パケットには変更されないトンネル エンドポイント IP を含む IP ヘッダーが含まれます。これにより、 図 3 に示すように、ピア間で単一の転送パスが選択されます。IPsecトラフィックが数千のホストを持つデータセンター間を流れる場合、この単一のパス選択がスループットを制限します。

図 3: 1 つの転送パス を持つ IPsec

この問題は、図 4 に示すように、ESP ヘッダーの後に UDP ヘッダーを追加する IPsec パケットの UDP カプセル化を有効にすることで解決できます。これにより、レイヤー 3 とレイヤー 4 の情報が中間ルーターに提供され、IPsec パケットが複数のパスで転送されます (図 5 参照)。サービス セットの UDP カプセル化を有効にするとします。

図4:追加されたUDPヘッダー

図 5: 複数の転送パス を持つ IPsec

UDP 宛先ポートを構成するか、既定値の 4565 を使用できます。4500はNATトラバーサルの既知のポートであるため、宛先ポートとして設定することはできません。

Junos OSは、以下のデータを操作するハッシュ関数によって送信元UDPポートを生成します。

• 送信元 IP アドレス

• 宛先 IP アドレス

• トランスポートプロトコル

• トランスポート送信元ポート

• トランスポート宛先ポート

• 乱数

結果のハッシュの最後の 2 バイトのみが使用されるため、内部 IP ヘッダーの詳細は非表示になります。

NAT-T が検出されると、NAT-T UDP カプセル化のみが行われ、IPsec パケットの UDP カプセル化は行われません。

1 つ以上の MS-MPC、MS-MIC、または DPC を装備したルーターでは、カナダおよび米国バージョンの Junos OS は、実質的に以下の RFC をサポートしています。これらの RFC は、IPsec(IP セキュリティ)および IKE(インターネット鍵交換)の標準を定義しています。

• RFC 2085、HMAC-MD5 IP 認証(リプレイ防御機能付き)

• RFC 2401、 インターネットプロトコルのセキュリティアーキテクチャ (RFC 4301 に置き換え)

• RFC 2402、 IP認証ヘッダー (RFC 4302に置き換え)

• RFC 2403 、 ESPおよびAH内でのHMAC-MD5-96の使用

• RFC 2404 、 ESPおよびAH内でのHMAC-SHA-1-96の使用 (RFC 4305に置き換え)

• RFC 2405、 明示的IVを使用したESP DES-CBC Cipher Algorithm

• RFC 2406、 IPカプセル化セキュリティペイロード(ESP)( RFC 4303およびRFC 4305に置き換え)

• RFC 2407 、 ISAKMP の解釈のインターネット IP セキュリティ ドメイン (RFC 4306 に置き換え)

• RFC 2408、 Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP) ( RFC 4306 に置き換え)

• RFC 2409、 インターネット鍵交換(IKE)( RFC 4306 に置き換え)

• RFC 2410、 IPsecでのNULL暗号化アルゴリズムとその使用

• RFC 2451、 ESP CBCモード暗号アルゴリズム

• RFC 2560、 X.509インターネット公開キーインフラストラクチャオンライン証明書ステータスプロトコル - OCSP

• RFC 3193、 IPsecを使用したL2TPの保護

• RFC 3280、 インターネット X.509 公開キー インフラストラクチャ証明書および証明書失効リスト (CRL) プロファイル

• RFC 3602、 AES-CBC暗号アルゴリズムとそのIPsecでの使用

• RFC 3948、 IPsec ESPパケットのUDPカプセル化

• RFC 4106 、 IPsec ESP(カプセル化セキュリティペイロード)でのガロア/カウンターモード(GCM)の使用

• RFC 4210、 インターネット X.509 公開キー インフラストラクチャ証明書管理プロトコル(CMP)

• RFC 4211、 インターネット X.509 公開キー基盤証明書要求メッセージ形式 (CRMF)

• RFC 4301、 インターネットプロトコルのセキュリティアーキテクチャ

• RFC 4302、 IP認証ヘッダー

• RFC 4303、 IPカプセル化セキュリティペイロード(ESP)

• RFC 4305、 セキュリティペイロード(ESP)と認証ヘッダー(AH)をカプセル化するための暗号化アルゴリズム実装要件

• RFC 4306、 インターネット鍵交換(IKEv2)プロトコル

• RFC 4307、 インターネット鍵交換バージョン2(IKEv2)で使用するための暗号化アルゴリズム

• RFC 4308、 IPsecの暗号スイート

  Junos OS では、Suite VPN-A のみがサポートされています。

• RFC 4754、 楕円曲線デジタル署名アルゴリズム(ECDSA)を使用したIKEおよびIKEv2認証

• RFC 4835、 セキュリティペイロード(ESP)と認証ヘッダー(AH)をカプセル化するための暗号化アルゴリズム実装要件

• RFC 5996、 インターネット鍵交換プロトコルバージョン2(IKEv2)( RFC 7296に置き換え)

• RFC 7296、 インターネット鍵交換プロトコル バージョン 2(IKEv2)

• RFC 8200、 インターネットプロトコル、バージョン6(IPv6)仕様

Junos OS は、IPsec と IKE に関する以下の RFC を部分的にサポートしています。

• RFC 3526、 インターネット鍵交換(IKE)のためのより多くのモジュラー指数(MODP)Diffie-Hellman グループ

• RFC 5114、 IETF標準で使用するための追加のDiffie-Hellmanグループ

• RFC 5903、 IKEおよびIKEv2の素数(ECPグループ)をモジュロとする楕円曲線グループ

以下の RFC およびインターネット ドラフトでは、標準は定義されていませんが、IPsec、IKE、および関連テクノロジに関する情報が提供されています。IETF は、これらを「情報提供」として分類しています。

• RFC 2104、 HMAC: メッセージ認証のキー付きハッシュ

• RFC 2412 、 OAKLEY Key Decision Protocol

• RFC 3706、 死んだ インターネット鍵交換(IKE)ピアを検出するトラフィックベースの方法

• インターネットドラフトdraft-eastlake-sha2-02.txt、 米国のセキュアハッシュアルゴリズム(SHAおよびHMAC-SHA) (2006年7月終了)

ジュニパーネットワークスのJunosオペレーティングシステム(Junos OS)は、IPsecをサポートしています。このトピックには、ACXシリーズユニバーサルメトロルーターでのIPsecの設定に関する背景情報を提供する以下のセクションが含まれています。

Junos OS でサポートされている IPsec および IKE 標準の一覧については、 Junos OS の階層と RFC リファレンスを参照してください。

• Ipsec
• セキュリティ アソシエーション
• Ike