Архитектура безопасности для IP (часть 2)

Фаза 2 – Quick Mode

Quick Mode сам по себе законченным обменом не является (это означает, что он связан с фазой 1 обмена), он используется как часть процесса переговоров SA (фаза 2) для получения материала ключа и обсуждений разделяемой политики для не-ISAKMP SAs. Информация, которой обмениваются в Quick Mode, должна быть защищена ISAKMP SA, т.е. все содержимые за исключением заголовка ISAKMP должны быть зашифрованы. В Quick Mode содержимое HASH должно непосредственно следовать за заголовком ISAKMP и содержимое SA должно непосредственно следовать за HASH. Данный HASH аутентифицирует сообщение и обеспечивает доказательство существования.

Quick Mode проводит переговоры об SA и обменивается nonces, которые обеспечивают защиту от повторов. Nonces используются для создания нового материала ключа и предотвращения replay-атак, создающих ложные SA. Можно произвести обмен дополнительным содержимым KE, чтобы допустить дополнительный обмен экспонентами Диффи-Хеллмана при Quick Mode.

Базовый Quick Mode (без содержимого KE ) обновляет материал ключа, полученный из экспоненты в Фазе 1. Это не обеспечивает PFS. При использовании дополнительного содержимого KE вычисляется дополнительная экспонента и тем самым обеспечивается PFS для материала ключа.

Все предложения, сделанные в течение Quick Mode, являются логически взаимосвязанными и должны быть согласованы. Например, если послано содержимое KE, атрибут, описывающий группу Диффи-Хеллмана, должен быть включен в каждый Transform каждой Proposal каждой SA, о которой ведутся переговоры. Аналогично, если используются идентификации клиента, они должны применяться к каждой SA, о которой ведутся переговоры.

Quick Mode определяется согласно рис.24.25.

Рис. 24.25. Определение Quick Mode

Где:

HASH (1) есть prf поверх сообщения id (M-ID) из ISAKMP заголовка, присоединенного ко всему сообщению.

HASH (2) идентичен HASH (1) за исключением nonce инициатора – Ni, минус заголовок содержимого – который добавляется после M-ID, но перед завершенным сообщением. Добавление nonce в HASH (2) сделано для доказательства существования.

HASH (3) – для доказательства существования – является prf поверх нулевого значения, представленного одним октетом, за которым следует конкатенация id сообщения и два nonces – инициатора и получателя – минус заголовок содержимого. Другими словами, хэши предыдущего обмена есть:

HASH (1) = prf (SKEYID_a, M-ID | SA | Ni [ | KE ] [ | IDci | IDcr ])

HASH (2) = prf (SKEYID_a, M-ID | Ni_b | SA | Nr [ | KE ] [ | IDci | IDcr ])

HASH (3) = prf (SKEYID_a, 0 | M-ID | Ni_b | Nr_b)

За исключением содержимых HASH, SA и необязательных ID, не существует содержимых, для которых определены ограничения упорядоченности в Quick Mode. HASH (1) и HASH (2) могут отличаться от приведенных выше, если порядок содержимых в сообщении отличается от приведенного выше или если в сообщение включены дополнительные содержимые.

Если PFS не является необходимой и обмен содержимым KE не выполняется, то новый материал ключа определяется как

KEYMAT = prf (SKEYID_d, protocol | SPI | Ni_b | Nr_b)

Если PFS требуется и участники обмениваются содержимым KE, то новый материал ключа определяется как

KEYMAT = prf (SKEYID_d, g (qm) ^xy | protocol | SPI | Ni_b | Nr_b)

Где g (qm) ^xy является разделяемым секретом из одноразового обмена Диффи-Хеллмана для данного Quick Mode.

В любом случае protocol и SPI берутся из ISAKMP Proposal Payload, содержащим Transform, о котором договариваются.

Единственным результатом переговоров SA являются две безопасные ассоциации – одна входящая и одна выходящая. Различные SPIs для каждой SA (один выбирается инициатором, другой получателем) гарантируют различные ключи для каждого направления. SPI, выбираемые получателем, используются для получения KEYMAT для данной SA.

В ситуации, когда количество требуемого материала ключа больше, чем предлагается prf, KEYMAT расширяется конкатенацией результатов до тех пор, пока не будет получено необходимое количество материала ключа. Другими словами

KEYMAT = K1 | K2 | K3 | ѕ

Где

K1 = prf (SKEYID_d, [g (qm) ^xy | ] protocol | SPI | Ni_b | Nr_b)

K2 = prf (SKEYID_d, K1 | [g (qm) ^xy | ] protocol | SPI | Ni_b | Nr_b)

K3 = prf (SKEYID_d, K2 | [g (qm) ^xy | ] protocol | SPI | Ni_b | Nr_b)

Данный материал ключа (с PFS или без, полученный непосредственно или с помощью конкатенации) должен использоваться в SA, о которой ведутся переговоры. Это определяет ключи, которые получаются из материала ключа.

Используя Quick Mode, за один обмен можно договориться о нескольких SAs и ключах согласно рис.24.26.

Рис. 24.26. Определение SAs и ключей при использовании Quick Mode