Протокол ISAKMP/Oakley

Задание алгоритмов IPSec - дело непростое, для этого требуется протокол управления сеансом. Протокол ISAKMP (Internet Security Association Key Management Protocol) является рамочной основой для такого протокола, а протокол Oakley -- это уже конкретная реализация его на этой основе, предназначенная для совместного использования с IPSec.

Протокол Oakley имеет более широкий набор функциональных возможностей, чем необходимо для управления IPSec-сеансами. Реализация ISAKMP/Oakley представляет собой функциональное подмножество, достаточное, чтобы обеспечить безопасный способ сообщения аутентификационных данных для генерации ключей и SA-параметров. Обмен по протоколу ISAKMP/Oakley происходит в двух режимах (фазах): основном и быстром. В соответствии с протоколом Oakley, обмен начинается в основном и продолжается в быстром режиме. В первом режиме устанавливаются соглашения SA для обмена данными по протоколу Oakley, а во втором - по протоколу IPSec.

На один обмен в основном режиме может приходиться несколько обменов в быстром, так как время существования SA-соглашения для протокола Oakley может быть более длительным, чем для протокола IPSec. Благодаря ограниченному сроку существования SA-соглашений комбинирование в сеансе основного и быстрого режимов обеспечивает очень мощный защитный механизм обмена ключами.

Обмен ключами в основном режиме осуществляется по методу Диффи-Хелмана (D-H), который требует интенсивного использования вычислительных ресурсов. Этот метод является механизмом распределения открытых ключей для безопасного обмена секретной информацией без применения какой-либо информации, заранее известной обеим сторонам. Поэтому им активно пользуются для установления безопасных сеансов связи в тех случаях, когда необходима динамическая защита и когда оконечные системы не принадлежат одной и той же системе административного управления. Например, метод D-H можно использовать в электронной коммерции при установлении соединения для передачи транзакций между двумя компаниями.

Хотя этот метод и требует больших вычислительных ресурсов, при его применении возможен компромисс между криптостойкостью алгоритма (при использовании менее длинных открытых ключей) и необходимым объемом вычислений. Обмен ключами в быстром режиме не требует большого объема вычислений, так как здесь используется набор простых математических операций. Существует ограничение допустимого числа быстрых фаз, превышение которого ведет к тому, что ключи, сгенерированные в основной фазе, а затем используемые в быстрых фазах, окажутся под угрозой вскрытия.

В основном режиме оба участника обмена устанавливают SA-соглашения для безопасного общения друг с другом по протоколу Oakley. В быстром режиме SA-соглашения устанавливаются уже "от лица" протокола IPSec или любой другой службы, которой необходимы данные для генерации ключей или согласования параметров.

Протокол ISAKMP/Oakley не был специально разработан для совместного использования с протоколом IPSec, поэтому возникает необходимость в так называемой области интерпретации (Domain Of Interpretation - DOI), которая обеспечила бы совместную работу протоколов IPSec и ISAKMP/Oakley. Чтобы другие протоколы также могли использовать ISAKMP/Oakley, они должны иметь собственные DOI-области. В настоящий момент таких областей для других протоколов не существует, но ситуация может измениться на очередной конференции группы IETF или в том случае, если частный разработчик, например фирма Netscape, решит использовать этот механизм.

В основном режиме между сторонами согласуются методы шифрования, хэширования, аутентификации и так называемая группа D-H (их всего четыре), которая определяет криптографическую стойкость алгоритма открытого распределения ключей. Первая группа D-H характеризуется высокой стойкостью и позволяет использовать стандарт DES, в то время как для второй и третьей групп следует применять Triple DES. Поскольку в основном режиме иногда требуется передавать до шести пакетов, то, например, при использовании космического сегмента с большой временной задержкой, DES лучше применять с более сильной группой D-H. Тогда перед выполнением очередного основного режима, сопряженного с интенсивными вычислениями и обменом пакетами, удастся выполнить больше обменов в быстром режиме.

Когда SA-соглашение для обмена по протоколу Oakley устанавливается в основном режиме, создается цепочка случайных битов, которую используют для генерации ключей. Также определяется продолжительность (по времени или количеству переданных данных) "жизни" SA-соглашения Oakley и данные для генерации ключей до того, как потребуется следующий обмен в основном режиме.

Быстрый режим проще основного, и согласование SA для IPSec осуществляется с помощью трех пакетов. IPSec-ключи создаются посредством простых операций возведения в степень переданных в основном режиме данных. В быстром режиме согласуются также алгоритмы шифрования и сроки существования SA для IPSec-сеансов.

Согласно этим срокам определяется, как скоро, в зависимости от времени или объема переданных данных, потребуется новое согласование в быстром режиме. Есть два разных срока существования SA-соглашения. Основной режим задает его для протокола Oakley, а быстрый - для обмена по протоколу IPSec.

При генерации ключей в основном режиме сеанс можно принудительно прервать на основании отзыва сертификата. Сертификаты оконечных узлов используются только во время основного режима. Таким образом, при аннулировании одного из сертификатов обмен прервется только в основном режиме. Временные ограничения, согласованные в основном и быстром режимах, значительно отличаются друг от друга и зависят от типа данных и транзакций, использующих IPSec-соединение. Для правильного определения этих ограничений с учетом, с одной стороны, объема вычислений и нагрузки на сеть, а с другой - вероятности нарушения защиты данных, требуется некоторый анализ.