12-8 IPSec ESP 協定
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12-8-1 IPSec 協定簡介 VIDEO
IPSec 另一個安全協定為『封裝安全承載』（ Encapsulation Security Payload, ESP），同樣包含 IPv4 與 IPv6 兩種規範。 ESP 協定是將原來封包所承載的資料經過加密處理之後，再重新封裝一個新的封包（ ESP 封包）才傳送給接收端；接收端拆解 ESP 封包後，先將資料解密，再組合回原封包格式，故稱之為『封裝安全承載』，其特性歸納如下：
ESP 提供資料的隱密性、 資料來源認證、非連接方式完整性、反重播攻擊能力、以及有限度的流量機密性等功能。
具有傳輸模式（ Transport Mode） 和通道模式（ Tunnel Mode） 等兩種封包格式。
利用封包序號作為防禦重播攻擊 （如同 IPSec AH）。
對所承載的資料可進行加密， 以達到隱密性功能。一般都採用對稱加密法，針對加 /解密所需的秘密金鑰，以及加密演算法皆是由 SA 參數而定。基本規範有 DES 的 CBC 模式與 NULL 編碼演算法。
可利用 ICV 驗證整個封包資料，以達到資料來源驗證 。認證的範圍（亦是所選用的欄位）可由雙方協議的 SA 參數而定，認證演算法有 HMAC-MD5、 HMAC-SHA-1以及 NULL。
必須採用通道模式才具『有限度的流量機密性』 的功能。
可配合 AH 協定使用 ，以達到較完整的封包標頭驗證，與資料隱密性的功能。
相較於 AH， ESP 好像增加了資料隱密性和有限的流量機密性功能，但對於資料來源的認證，就沒有 AH 協定那麼完整。簡單的說， AH 協定主要是提供封包標頭的認證，任何有修改或偽裝封包將被偵測出來，但對於資料是否認證功能，完全取決於所選用的認證欄位而定；當然 ESP 協定除了提供簡單的封包標頭認證之外，並將所承載的資料加密，以達到資料隱密性的功能。
12-8-2 ESP 封包格式 VIDEO
ESP 封包格式與 AH 有很大的不同點， AH 是將認證標頭插入原封包標頭的後面或前面，基本上還是保留原來的封包格式；然而 ESP 為了達到資料的隱密性，會將原封包所承載的資料重新包裝成另一個『 ESP 封包格式』，並依照操作模式（傳輸或通道模式）處理原封包標頭。譬如，傳輸模式就是將 ESP 封包放置於原封包標頭的後面；而通道模式是新建立一個的封包標頭，放置於最前面（容後詳細介紹）。
圖 12-15 IPSec ESP 封包格式
圖 12-12 為 ESP 封包格式（未包含原封包標頭），它是將原封包所承載資料經過加密（或未加密）後，再重新包裝的格式。一般將 SPI 與 Sequence Number 稱之為『 ESP 標頭』（ ESP Header），而 Payload Length 與 Next Header 兩個欄位稱之為『 ESP 標尾』（ ESP Trailer），各欄位功能如下：
安全參數索引（ Security Parameter Index, SPI） ： 32 位元長度。 SPI 的功能和 AH 協定中的 SPI 相同，都是雙方事先協議完成安全關聯（ SA）的索引值，但它必須配合目的位址和安全協定（ AH 或 ESP）來查詢相關安全參數。
序號（ Sequence Number） ： 32 位元長度。如 AH 協定中的序號一樣，都是作為反重播攻擊使用（ 12-4-1 節介紹）。
承載資料（ Payload Data） ：為不定長度的欄位。當有啟動隱密性資料功能時（ SA 參數決定）， ESP 協定先將原來 IP 封包所承載的資料（ TCP、 UDP 或其他協定），經過某一加密演算法編碼後，再存入此欄位上傳送；如果沒有啟動隱密性功能，則填入原來 IP 所承載的資料。另一方面，如所選用的加密演算法需要『初始向量』（ Initial Vector, IV）的話，則必須將 IV 值填入此欄位。基本上，無論是只有密文或密文附帶 IV 值，資料都必須是一個可以被 8 整除的長度。
填補（ Padding）： 此欄位是選項的不定長度。主要作用於對齊資料長度是否是 32 位元長的整數倍，但它的長度可以由 0 到 255 位元組。
填補長度（ Pad Length） ： 8 位元長度。此欄位是表示所加入的填補資料的長度，有效值是 0 ~ 255 之間。
下一個標頭（ Next Header） ： 8 位元長度。此欄位是用來辨識封包裡所承載資料的協定，譬如， Next Header = 6，表承載資料為 TCP 協定的資料封包。
認證資料（ Authentication Data） ：不定長度欄位。此欄位所存放的是『完整性檢查值』（ ICV），認證範圍可以由 SPI 到 Next Header 欄位，這可由雙方協議的 SA 參數而定。
由上述的介紹，可以分辨出 AH 和 ESP 兩協定之間最大的不同點， AH 協定較著重於封包標頭認證，因此對於封包來源認證功能較強；然而 ESP 協定則偏重於承載資料的隱密性及認證，對於資料的保護較為嚴密。使用者可依照環境需求選擇 AH 或 ESP 協定，甚至也可以整合 AH 與 ESP 協定使用。
