CN101499972B - Ip安全报文转发方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明为IP安全报文转发方法及装置。应用在至少包含两个设备的组网，第一设备具有固定公网IP地址，在每个设备上增加IPSec SA接口，为每个IPSec SA接口分配同一网段的私网IP地址；将每个IPSec SA接口与公网接口绑定，在非第一设备上配置的IPSec对等体信息为第一设备的公网IP地址，在每个IPSec SA接口上启用动态路由协议；非第一设备的IPSec SA接口上始发报文，与第一设备进行IPSec SA协商，双方建立包括IPSec连接标识、对端设备的IPSec SA接口的IP地址的IPSec报文转发表项；设备根据所述转发表项对报文进行加密封装。本发明扩大了IPSec隧道的应用范围。

Description

IP安全报文转发方法及装置

技术领域

本发明涉及IP安全技术领域，具体涉及IP安全报文转发方法及装置。

背景技术

IP安全(IPSec，IP Security)是国际互联网工程工作组(IETF，InternetEngineering Task Force)制定的三层隧道加密协议，它为因特网上传输的数据提供了高质量、可互操作、基于密码学的安全保证。IPSec策略启用在实际接口上，对该接口上转发的特定报文进行加密和封装，并发送到IPSec对等体(IKE-Peer)，IPSec对等体对该报文进行解封装和解密，再将该报文按照目的IP进行转发。

IPSec基本配置的实现如下：通过IPSec，对等体之间即：设备及其对端能够对不同的数据流实施不同的安全保护如：认证、加密或两者同时使用，数据流的区分通过配置访问控制列表(ACL，Access Control List)来进行；安全保护所用到的安全协议、认证算法和加密算法、封装模式等通过配置IPSec提议来进行；数据流和IPSec提议的关联即：定义对何种数据流实施何种保护、安全联盟(SA，Security Association)的协商方式、对等体IP地址的设置即：保护路径的起/终点、所需要的密钥和SA的生存周期等通过配置安全策略来进行；最后在设备接口上实施安全策略即完成了IPSec的配置，若通过软件实现，则在接口上应用安全策略即可；若通过加密卡实现，则除了在接口上应用安全策略，还需将安全策略绑定到加密卡上。

图1给出了基于ACL的IPSec组网图，如图1所示，在两端设备：设备A、B的公网接口上配置IPSec策略，IPSec策略包含3个要素，IPSec对等体、加密算法、加密ACL。对于设备A的公网接口上转发或者始发的报文，首先将该报文与已有的IPSEC SA匹配，若匹配到，则使用该IPSec SA对报文进行加密封装发送到设备B；若未匹配到，则将该报文与加密ACL匹配，若匹配上，则设备A向设备B发起IPSec SA协商，IPSec SA协商成功，IPSsec SA建立，使用新建立的IPSec SA对该报文进行加密封装后送到对端设备A。

为保证SA的成功建立，需要将IPSec对等体上的ACL镜像配置，即保证两端要保护的数据流范围是镜像的。图2给出了一个镜像配置ACL的示例图。在建立IPSec SA时，对于要加密的流两端最后要协商成镜像方式，这样，对于组播和广播报文都不可能建立IPSec SA。因为：对于组播或广播报文，其目的地址为组播或广播地址，若要ACL镜像配置，则对端设备的ACL配置的源地址需要为组播或广播地址，这种报文实际上是不存在的；另外，对于组播或广播报文，即使两端设备完成了ACL镜像配置，组播或广播报文被送到了对端设备，但是由于两端设备的公网接口不在同一网段，无法建立邻居关系，因此无法实现路由，也就导致IPSec隧道两端不能启用动态路由和组播协议。

思科(CISCO)公司提出的静态虚拟隧道接口(VTI，Virtual TunnelInterface)使用隧道接口，VTI上配置了本端和对端的公网IP地址、加密算法，并指定接口的封装方式为IPSec封装，设备使用隧道接口上配置的对端的公网IP地址作为IPSec对等体的地址发起IPSec连接。图3为静态VTI组网图，如图3所示，设备A的隧道接口上配置的对端公网IP地址为1.2.1.1，则设备A的VTI上有报文始发或者转发时，检查是否有与VTI上配置的对端公网IP地址对应的IPSec SA，若有，则使用该IPSec SA对该报文进行加密封装；若没有，则向设备B发起IPSec SA协商，协商成功IPSec SA建立，设备A使用建立的IPSEC SA对报文进行加密封装后发送到设备B。

设备A、B上建立的IPSec SA如下：

！

crypto isakmp policy 1

encr 3 des

authentication pre-share

group 2

crypto isakmp key Cisco 12345 address 0.0.0.0 0.0.0.0

crypto IPsec transform-set T1 esp-3des esp-sha-hmac

crypto IPsec profile P1

set transform-set T1

！

interface Tunnel0

ip address 192.168.0.1 255.255.255.0

ip ospf mtu-ignore

load-interval 30

tunnel source 1.1.1.1

tunnel destination 1.2.1.1

tunnel mode IPsec ipv4

tunnel protection IPsec profile P1

由于CISCO的静态VTI为隧道接口，两端设备的VTI的IP地址可以配置在同一个网段中，一个设备的VTI上的任何报文都会通过IPSec隧道送到对端设备的VTI上，这样，一个VTI上发出的组播或广播报文也会送到对端设备的VTI，因此，两端设备能建立起动态路由邻居关系，实现路由。

由于CISCO的静态VTI方式继承了GRE的思想，隧道接口上配置的对端地址只能是对端设备的公网IP地址，就导致了如下缺点：

一、如果一端的公网IP地址是动态获取的，则该方法不能使用；同时，如果运营商网络中有网络地址转换(NAT，Network Address Transfering)设备存在时，该方法也不能使用。

二、隧道接口上只能配置一个公网IP地址，因此该方法不支持一对多的组网，如果企业有多个分支需要通过虚拟专网(VPN，Virtual PrivateNetwork)接入到总部，则总部需要建立多个隧道接口进行一一对应。

发明内容

本发明提供IPSec报文转发方法及装置，以扩大IPSec隧道的应用范围。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种IP安全报文转发方法，应用在至少包含两个设备的组网中，其中，第一设备具有固定公网IP地址，在每个设备上增加一个IP安全联盟IPSec SA接口，为每个IPSec SA接口分配处于同一网段的IP地址；将每个设备的IPSec SA接口与公网接口绑定，在非第一设备上配置的IPSec对等体信息为第一设备的公网IP地址，在每个设备的IPSec SA接口上启用动态路由协议；该方法包括：

非第一设备的IPSec SA接口上始发报文，与第一设备进行IPSec SA协商，协商成功，双方设备建立IPSec报文转发表项，所述IPSec报文转发表项至少包括：IPSec连接标识、对端设备的IPSec SA接口的IP地址；

设备根据所述IPSec报文转发表项对报文进行加密封装并转发出去。

所述非第一设备的IPSec SA接口上始发报文之后、与第一设备进行IPSec协商之前进一步包括：

非第一设备判断自身是否已建立IPSec SA，若是，直接采用该IPSec SA对报文加密封装后发送出去；否则，执行所述与第一设备进行IPSec SA协商的动作。

所述设备根据所述IPSec报文转发表项对报文进行加密封装并转发出去包括：

设备要转发一个单播报文，根据报文的目的IP地址查找单播路由表项，将单播路由表项中的下一跳与IPSec报文转发表项中的对端设备的IPSec SA接口的IP地址匹配，若匹配上，则根据IPSec报文转发表项中的IPSec连接标识查找到IPSec SA，使用该IPSec SA对该报文进行加密封装后转发出去；

或者，设备要转发一个组播报文或广播报文，则根据各IPSec报文转发表项中的IPSec连接标识查找到IPSec SA，分别使用各IPSec SA对该报文进行加密封装，将各封装后的报文通过各自的IPSec隧道转发出去。

所述非第一设备不具有固定公网IP地址，且所有非第一设备具有一个通用IKE本地名，

所述方法进一步包括：在第一设备上配置IPSec对等体信息为所有非第一设备的通用IKE本地名。

所述组网为一对多的组网，所述第一设备为中心设备。

所述方法进一步包括：中心设备的IPSec SA接口上始发报文，在自身查找已建立的IPSec SA，判断是否查找到，若是，分别采用各IPSec SA对报文加密封装，将封装后的各报文通过各自的IPSec隧道发送出去；否则，丢弃该报文。

所述IPSec报文转发表项进一步包括：IPSec本端地址、IPSec对端地址、本端IPSec SA地址，其中，IPSec本端地址为本设备的公网IP地址，IPSec对端地址为对端设备的公网IP地址，本端IPSec SA地址为本设备的IPSec SA接口的IP地址。

一种IPSec报文转发装置，应用在IPSec对等体具有固定公网IP地址的设备上，该装置包括：

IPSec接口配置模块，在本设备上增加一个IPSec SA接口，将该IPSec SA接口与公网接口绑定，该IPSec SA接口的IP地址与IPSec对等体的IPSec SA接口的IP地址处于同一网段内，在本设备上配置的IPSec对等体信息为对端设备的固定公网IP地址，在本设备的IPSec SA接口上启用动态路由协议；

IPSec协商模块，发现IPSec SA接口上始发报文，与对端设备进行IPSec SA协商，协商成功，建立IPSec报文转发表项，所述IPSec报文转发表项至少包括：IPSec连接标识、对端设备的IPSec SA接口的IP地址；

报文转发模块，将要发送一个报文，根据IPSec协商模块建立的所述IPSec报文对报文进行加密封装并转发出去。

所述报文转发模块包括：

表项查找模块，将要发送一个报文，若为单播报文，则根据报文的目的IP地址查找单播路由表项，将单播路由表项中的下一跳与IPSec报文转发表项中的对端设备的IPSec SA接口的IP地址匹配，若匹配上，将IPSec报文转发表项中的IPSec连接标识发送给封装模块；若为组播或广播报文，则将所有IPSec报文转发表项中的IPSec连接标识发送给封装模块；

封装模块，根据IPSec连接标识找到IPSec SA，使用找到的IPSec SA对报文进行加密封装，将封装后的报文通过对应的IPSec隧道发送出去。

一种IPSec报文转发装置，应用在具有固定公网IP地址的设备上，该装置包括：

IPSec接口配置模块，在本设备上增加一个IPSec SA接口，将该IPSec SA接口与公网接口绑定，该IPSec SA接口的IP地址与IPSec对等体的IPSec SA接口的IP地址处于同一网段内，在本设备上配置的IPSec对等体信息为对端设备的IKE本地名，在本设备的IPSec SA接口上启用动态路由协议；

IPSec协商模块，接收对端设备发来的IPSec协议报文，与对端设备进行IPSec SA协商，协商成功，建立IPSec报文转发表项，所述IPSec报文转发表项至少包括：IPSec连接标识、对端设备的IPSec SA接口的IP地址；

报文转发模块，将要发送一个报文，根据IPSec协商模块建立的所述IPSec报文转发表项对报文进行加密封装并转发出去。

所述报文转发模块进一步用于，从IPSec SA接口上始发报文，查找本设备已建立的IPSec SA，判断是否查找到，若是，分别采用各IPSec SA对报文加密封装，将封装后的各报文通过各自的IPSec隧道发送出去；否则，丢弃该报文。

与现有技术相比，本发明对于至少包含两个设备且第一设备具有固定公网IP地址的组网，在每个设备上增加一个IPSec SA接口，将每个设备的IPSec SA接口与公网接口绑定，为每个IPSec SA接口分配处于同一网段的私网IP地址；在非第一设备上配置的IPSec对等体信息为第一设备的公网IP地址，在每个设备的IPSec SA接口上启用动态路由协议；当非第一设备的IPSec SA接口上始发报文时，与第一设备进行IPSec SA协商，协商成功，双方设备建立IPSec报文转发表项，所述IPSec报文转发表项至少包括：IPSec连接标识、对端设备的IPSec SA接口的IP地址；设备根据所述IPSec报文转发表项转发报文。本发明适用于动态路由协议和组播协议，且对于一端设备的公网IP地址是动态获取的或者网络中包含NAT设备的情况，都可以建立IPSec连接，扩大了IPSec隧道的应用范围；

另外，本发明中，将具有公网IP地址的设备上的IPSec对等体信息配置为对端设备的通用IKE本地名，这样，对于一对多的组网，只需在中心设备上配置一个IPSec SA接口即可。

附图说明

图1为现有的基于ACL的IPSec组网图；

图2为现有的镜像配置ACL的示例图；

图3为现有的静态VTI的组网图；

图4为本发明实施例一提供的IPSec报文转发流程图；

图5为本发明实施例一的应用示例图；

图6为本发明实施例二提供的IPSec报文转发流程图；

图7为本发明实施例二的应用示例图；

图8为本发明实施例提供的IPSec报文转发装置的组成图；

图9为本发明实施例提供的报文转发模块的组成图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图4为本发明实施例一提供的IPSec报文转发流程图，本实施例针对的是一对一的组网情形，即：对于一个设备A来说，其只有一个IPSec对等体：设备B，且，设定设备B具有固定公网IP地址，如图4所示，其具体步骤如下：

步骤401：分别在设备A、B上新增加一个IPSec SA接口，分别为设备A、B的IPSec SA接口分配处于同一网段的私网IP地址，将设备A、B的IPSec SA接口与公网接口绑定，在设备A、B的IPSec SA接口上启用动态路由协议，在设备A上配置IPSec对等体信息为设备B的公网IP地址，在设备B上配置IPSec对等体信息为设备A的IKE本地名(IKE Local Name)，在设备A、B的IPSec SA接口上配置IPSec提议。

IPSec SA接口实际上为一个虚拟接口，将其与公网接口绑定后，公网接口接收到的或者要发送的报文都会转到该IPSec SA接口上来处理。

图5为本发明实施例一的一个应用示例，如图5所示，设定设备B的公网IP地址为1.2.1.1，设定设备A的IPSec SA接口的IP地址为192.168.0.1，设定设备B的IPSec SA接口的IP地址为192.168.0.2。

步骤402：设备A的IPSec SA接口始发一个报文。

由于设备A的IPSec SA接口启用了动态路由协议，因此，设备A的IPSecSA接口上始发的报文或者为组播报文或者为广播报文。

步骤403：设备A判断自身是否建立了IPSec SA信息，若是，执行步骤407；否则，执行步骤404。

步骤404：设备A查找自身配置的IPSec对等体信息，发起一个IPSec协商报文，该报文的目的IP地址为IPSec对等体信息即：设备B的公网IP地址。

步骤405：设备B接收该报文，发现该报文为IPSec协商报文，与设备A进行IPSec SA协商过程。

步骤406：IPSec SA协商成功，设备A和设备B建立IPSec SA信息和IPSec报文转发表项。

IPSec SA信息主要包括：接口标识；路径MTU；IPSec策略名称；IPSec连接ID；封装模式；隧道信息包括：本端地址、对端地址；流信息包括：源地址、源端口号、源协议类型、目的地址、目的端口号、目的协议类型；等等。

设定本实施例中，设备A和设备B协商的IPSec连接ID为50，设定设备A、B的组网如图5所示，则本实施例中，设备A上建立的IPSec SA信息如下：

接口标识：IPSec SA；路径MTU：1500；IPSec策略名称：“IPSec SA1”；IPSec连接ID：50；封装模式：隧道；隧道信息：本端地址：1.1.1.1，对端地址：1.2.1.1；流信息：源地址：0.0.0.0/255.255.255.255，源端口号：0，协议类型：IP，目的地址：0.0.0.0/255.255.255.255，目的端口号：0，协议类型：IP。

其中，源地址：0.0.0.0/255.255.255.255，源端口号：0，目的地址：0.0.0.0/255.255.255.255，目的端口号：0，用于表示对所有流都加密。

设备B上建立的IPSec SA信息与设备A的不同之处如下：

本端地址：1.2.1.1，对端地址：1.1.1.1。

IPSec报文转发表项包括：IPSec连接ID，IPSec本端地址，IPSec对端地址，本端IPSec SA地址，对端IPSec SA地址。

则设备A上建立的IPSec报文转发表项如下：

IPSec连接ID：50，IPSec本端地址：1.1.1.1，IPSec对端地址：1.2.1.1，本端IPSec SA地址：192.168.0.1，对端IPSec SA地址：192.168.0.2。

设备B上建立的IPSec报文转发表项如下：

连接标识：50，IPSec本端地址：1.2.1.1，IPSec对端地址：1.1.1.1，本端IPSec SA地址：192.168.0.2，对端IPSec SA地址：192.168.0.1。

步骤407：设备A根据自身建立的IPSec SA信息，对IPSec SA接口上始发的报文进行加密封装后发送给设备B。

步骤408：设备B接收报文，对该报文进行隧道解封装、解密处理。

步骤409：设备A和设备B通过已建立的IPSec隧道交互动态路由协议报文，建立单播路由表项。

IPSec SA协商成功，设备A、B之间的IPSec隧道建立。

单播路由表项包括：目的地址/掩码，协议类型，优先级、路径消耗、下一跳、接口标识。

设定设备A、B的组网如图5所示，设备A上建立的单播路由表项为：目的地址/掩码：10.2.1.1/24，协议类型：开放最短路径优先(OSPF，OpenShortest Path First)，优先级：10，路径消耗：11，下一跳：192.168.0.2，接口标识：IPSec SA。

设备B上建立的单播路由表项为：目的地址/掩码：10.1.1.1/24，协议类型：OSPF，优先级：10，路径消耗：11，下一跳：192.168.0.1，接口标识：IPSec SA。

步骤410：设备A要转发单播数据报文，或者要从自身的非IPSec SA接口始发单播数据报文，在自身查找与报文的目的IP地址对应的单播路由表项。

步骤411：设备A判断是否查找到，若是，执行步骤413；否则，执行步骤412。

步骤412：设备A将报文丢弃，本流程结束。

步骤413：设备A发现单播路由表项中的接口为IPSec SA，则根据单播路由表项中的下一跳查找IPSec报文转发表项。

步骤414：设备A根据IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，查找到IPSec SA，采用该IPSec SA对报文进行加密封装后发送给设备B。

步骤415：设备B接收报文，对该报文进行隧道解封装、解密处理。

同样，设备B要转发单播数据报文，或者要从自身的非IPSec SA接口始发单播数据报文时，也要在自身查找与报文的目的IP地址对应的单播路由表项，若未查找到，则丢弃；若查找到，且发现单播路由表项中的接口为IPSec SA，则根据单播路由表项中的下一跳查找IPSec报文转发表项，然后根据IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，查找到IPSec SA，采用该IPSecSA对报文进行加密封装后发送给设备A。

若设备A、B要转发组播报文或广播报文，则直接查找自身建立的IPSec报文转发表项，根据每一个IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，分别找到对应的IPSec SA，分别使用每一个IPSec SA对报文进行加密封装，将得到的每个报文分别通过各自的IPSec隧道转发出去。即：对于设备A，若设备A建立了m(m为整数且m≥1)条IPSec报文转发表项，则设备A会分别使用m个IPSec SA对报文进行加密封装，得到m个加密后的隧道报文，将每个隧道报文通过各自的IPSec隧道发送出去。

另外，对于设备B来说，当设备B的IPSec SA接口上始发第一个报文时，若此时设备B还未与任何设备IPSec协商成功，即，设备B上还未保存任何IPSec SA信息，则由于设备B配置的IPSec对等体信息为设备A的IKE本地名而非一个固定的公网IP地址，设备B无法触发IPSec SA协商，因此，此时设备B会将该报文丢弃。

从图4所示实施例可以看出，对于设备A、B，只要有一方具有固定公网IP地址，就可建立IPSec连接。例如：设备B具有固定公网IP地址，设备A只具有私网IP地址或者其公网IP地址是动态获取的，则在设备A上配置的IPSec对等体信息为：设备B的公网IP地址，而在设备B上配置的IPSec对等体信息为设备A的IKE本地名即可，由于设备A的IPSec SA接口上启动了动态路由协议，这样，设备A的IPSec SA接口上始发的报文就会触发IPSec协商过程，促使设备A、B之间建立IPSec隧道。可见，本发明实施例一在一端设备的公网地址是动态获取的、或者网络中存在NAT设备的情况下，都可以建立IPSec隧道。

图6为本发明实施例二提供的IPSec报文转发流程图，本实施例针对的是一对多的组网情形，即：对于一个设备B来说，其具有多个IPSec对等体，将设备B称为中心设备，将设备B的各IPSec对等体称为分设备，且，中心设备具有固定公网IP地址，所有分设备具有一个通用IKE本地名，如图6所示，其具体步骤如下：

步骤601：在中心设备B和每个分设备上分别新增加一个IPSec SA接口，分别为每个IPSec SA接口分配处于同一网段的私网IP地址，将每个设备的IPSec SA接口与公网接口绑定，在每个设备的IPSec SA接口上启用动态路由协议，在每个分设备上配置的IPSec对等体信息为中心设备的公网IP地址，在中心设备B上配置的IPSec对等体信息为分设备的通用IKE本地名，在每个设备的IPSec SA接口上配置IPSec提议。

所有分设备具有一个通用IKE本地名，该通用IKE本地名可以预先设定。

步骤602：一个分设备(设为设备A)的IPSec SA接口始发一个报文。

由于分设备的IPSec SA接口上启用了动态路由协议，因此，分设备的IPSec SA接口上发出的报文或者为组播报文或者为广播报文。

步骤603：分设备A判断自身是否建立了IPSec SA信息，若是，执行步骤607；否则，执行步骤604。

步骤604：分设备A查找自身配置的IPSec对等体信息，发起一个IPSec协商报文，报文的目的IP地址为IPSec对等体信息即：中心设备B的公网IP地址，协议类型为：IPSec。

步骤605：中心设备B接收该报文，发现该报文为IPSec协商报文，与分设备A进行IPSec SA协商过程。

步骤606：IPSec SA协商成功，分设备A和中心设备B建立IPSec SA信息和IPSec报文转发表项。

设定设备A、B的组网如图7所示，则设备A、B上建立的IPSec SA信息、IPSec报文转发表项与步骤406相同。

步骤607：分设备A根据自身建立的IPSec SA信息，对IPSec SA接口上始发的报文进行加密封装后发送给中心设备B。

步骤608：中心设备B接收报文，对该报文进行隧道解封装、解密处理。

步骤609：分设备A和中心设备B通过已建立的IPSec隧道交互动态路由协议报文，建立单播路由表项。

设定设备A、B的组网如图7所示，则设备A、B上建立的单播路由表项与步骤409相同。

步骤610：一个分设备C要转发单播数据报文，或者要从非IPSec SA接口始发单播数据报文，在自身查找与报文的目的IP地址对应的单播路由表项。

步骤611：分设备C判断是否查找到，若是，执行步骤613；否则，执行步骤612。

步骤612：分设备C将报文丢弃，本流程结束。

步骤613：分设备C发现单播路由表项中的接口为IPSec SA，则根据表项中的下一跳查找IPSec报文转发表项。

步骤614：分设备C根据IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，查找到IPSec SA，采用该IPSec SA对报文进行加密封装后发送给中心设备B。

步骤615：中心设备B接收报文，对该报文进行隧道解封装、解密处理。

可见，对于每个分设备来说，该分设备上只会建立一条IPSec报文转发表项和一条IPSec SA信息，而对于中心设备来说，针对每台分设备，该中心设备会建立一条IPSec报文转发表项和一条IPSec SA信息。

当中心设备要转发单播数据报文，或者从自身的非IPSec SA接口上始发单播数据报文时，查找与该报文的目的IP地址对应的单播路由表项，若发现单播路由表项中的接口为IPSec SA，则根据单播路由表项中的下一跳查找IPSec报文转发表项，根据IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，查找到对应的IPSec SA信息，根据该IPSec SA信息对报文进行加密封装后发送出去。

若中心设备和任意一个分设备要转发组播报文或广播报文，则直接查找自身建立的IPSec报文转发表项，根据每一个IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，分别找到对应的IPSec SA，分别使用每一个IPSec SA对报文进行加密封装，将得到的每个报文分别通过各自的IPSec隧道转发出去。即：对于设备B，若设备B建立了m(m为整数且m≥1)条IPSec报文转发表项，则设备B会分别使用m个IPSec SA对报文进行加密封装，得到m个加密后的隧道报文，将每个隧道报文通过各自的IPSec隧道发送出去。

另外，对于中心设备B来说，当设备B的IPSec SA接口上始发第一个报文时，若此时设备B还未与任何分设备IPSec协商成功，即，设备B上还未保存任何IPSec SA信息，则由于设备B配置的IPSec对等体信息为设备A的IKE本地名，设备B无法触发IPSec SA协商，因此，此时设备B会将该报文丢弃。

从图6所示实施例可以看出：对于一对多的组网，由于中心设备上配置的IPSec对等体信息为：所有分设备的通用IKE本地名，因此，中心设备上只需建立一个IPSec SA接口即可。

从图4、6所示实施例可以看出：本发明同样适用于两端设备都具有固定的公网IP地址的情形，此时，任意一端设备都可以发起IPSec协商过程。

图7为本发明具体实施例二的一个应用示例，如图7所示，设备B为中心设备，其固定公网IP地址为：1.2.1.1，设备A、C为分设备，在设备A、B、C上分别增加一个IPSec SA接口，将设备A、B、C的IPSec SA接口分别与公网接口绑定，设定设备A、B、C的IPSec SA接口的IP地址为：192.168.0.1、192.168.0.2、192.168.0.3，在设备A、C上配置的IPSec对等体信息为：设备B的公网IP地址，在设备B上配置的IPSec对等体信息为：设备A、C的通用IKE本地名，

在设备A、B、C上的IPSec SA接口上启动动态路由协议，则设备A的IPSec SA接口上始发第一个组播报文或广播报文时，设备A、B开始IPSec SA协商过程，协商成功，设备A、B上建立IPSec SA信息和IPSec报文转发表项，此后，设备A、B交互动态路由协议报文，建立单播路由表项；同样，当设备C的IPSec SA接口上始发第一个组播报文或广播报文时，设备C与设备B开始IPSec SA协商过程，协商成功，设备C、B上建立IPSec SA信息和IPSec报文转发表项，此后，设备C、B交互动态路由协议报文，建立单播路由表项。

设备A上建立的IPSec SA信息如下：

接口标识：IPSec SA，路径MTU：1500，IPSec策略名称：“IPSec SA1”，IPSec连接ID：50，封装模式：隧道，隧道本端地址：1.1.1.1，对端地址：1.2.1.1，流：源地址：0.0.0.0/255.255.255.255，源端口号：0，协议类型：IP，目的地址：0.0.0.0/255.255.255.255，目的端口号：0，协议类型：IP。

设备A上建立的IPSec报文转发表项如下：

IPSec连接ID：50，IPSec本端地址：1.1.1.1，IPSec对端地址：1.2.1.1，本端IPSec SA地址：192.168.0.1，对端IPSec SA地址：192.168.0.2。

设备A上建立的单播路由表项如下：

目的地址/掩码：10.1.1.1/24，协议号：OSPF，优先级：10，路径消耗：11，下一跳：192.168.0.2，接口标识：IPSec SA。

设备C上建立的IPSec SA信息如下：

接口标识：IPSec SA，路径MTU：1500，IPSec策略名称：“IPSec SA1”，IPSec连接ID：51，封装模式：隧道，隧道本端地址：1.3.1.1，隧道对端地址：1.2.1.1，流：源地址：0.0.0.0/255.255.255.255，源端口号：0，协议类型：IP，目的地址：0.0.0.0/255.255.255.255，目的端口号：0，协议类型：IP。

设备C上建立的IPSec报文转发表项如下：

IPSec连接ID：51，IPSec本端地址：1.3.1.1，IPSec对端地址：1.2.1.1，本端IPSec SA地址：192.168.0.3，对端IPSec SA地址：192.168.0.2。

设备C上建立的单播路由表项如下：

目的地址/掩码：10.3.1.1/24，协议号：OSPF，优先级：10，路径消耗：11，下一跳：192.168.0.2，接口标识：IPSec SA。

设备B上建立了两条IPSec SA信息，分别为：

接口标识：IPSec SA，路径MTU：1500，IPSec策略名称：“IPSec SA1”，IPSec连接ID：50，封装模式：隧道，隧道本端地址：1.2.1.1，对端地址：1.1.1.1，流：源地址：0.0.0.0/255.255.255.255，源端口号：0，协议类型：IP，目的地址：0.0.0.0/255.255.255.255，目的端口号：0，协议类型：IP。

接口标识：IPSec SA，路径MTU：1500，IPSec策略名称：“IPSec SA1”，IPSec连接ID：51，封装模式：隧道，隧道本端地址：1.2.1.1，对端地址：1.3.1.1，流：源地址：0.0.0.0/255.255.255.255，源端口号：0，协议类型：IP，目的地址：0.0.0.0/255.255.255.255，目的端口号：0，协议类型：IP。

设备B上建立两条IPSec报文转发表项，分别如下：

IPSec连接ID：50，IPSec本端地址：1.2.1.1，IPSec对端地址：1.1.1.1，本端IPSec SA地址：192.168.0.2，对端IPSec SA地址：192.168.0.1。

IPSec连接ID：51，IPSec本端地址：1.2.1.1，IPSec对端地址：1.3.1.1，本端IPSec SA地址：192.168.0.2，对端IPSec SA地址：192.168.0.3。

设备B上建立两条单播路由表项，分别如下：

目的地址/掩码：10.1.1.1/24，协议号：OSPF，优先级：10，路径消耗：11，下一跳：192.168.0.1，接口标识：IPSec SA。

目的地址/掩码：10.3.1.1/24，协议号：OSPF，优先级：10，路径消耗：11，下一跳：192.168.0.3，接口标识：IPSec SA。

当设备A要转发一个单播数据报文时，先查单播路由表项，发现接口标识为IPSec SA，则根据单播路由表项中的下一跳：192.168.0.2，在IPSec报文转发表项中查找到IPSec连接ID：50，然后使用50对应的IPSec SA对报文进行加密封装后发送出去。

当设备B的IPSec SA接口上始发一个报文时，设备B先看自身是否保存了IPSec SA信息，若保存了，则分别采用每个IPSec SA对该报文进行加密封装，然后通过各自的IPSec隧道发送出去。即：若设备B上针对设备A、C分别建立了IPSec SA，则设备B先采用设备A对应的IPSec SA对报文进行加密封装后通过设备B、A之间的IPSec隧道发送出去，然后采用设备C对应的IPSec SA对报文进行加密封装后通过设备B、C之间的IPSec隧道发送出去。

当设备B要转发一个单播数据报文或者从非IPSec SA接口上始发一个单播数据报文时，设备B先根据目的IP地址查找单播路由表项，若发现单播路由表项中的接口为IPSec SA，则根据单播路由表项中的下一跳查找IPSec报文转发表项，然后根据IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，使用该IPSec连接ID对应的IPSec SA对报文进行加密封装后发送出去。

图8为本发明实施例提供的IPSec报文转发装置的组成图，该装置应用在IPSec对等体具有固定公网IP地址的设备上，如图8所示，其主要包括：IPSec接口配置模块81、IPSec协商模块82和报文转发模块83，其中：

IPSec接口配置模块81：在本设备上增加一个IPSec SA接口，将该IPSec SA接口与公网接口绑定，为该IPSec-SA接口分配私网IP地址，该私网IP地址与IPSec对等体的IPSec SA接口的私网IP地址处于同一网段内，在本设备上配置的IPSec对等体信息为对端设备的固定公网IP地址，在本设备的IPSec SA接口上启用动态路由协议，在该IPSec SA接口上配置IPSec提议，将IPSec SA接口的配置信息发送给IPSec协商模块82。

IPSec协商模块82：当发现IPSec SA接口上始发一个报文时，判断自身是否建立了IPSec SA信息，若是，分别使用各IPSec SA信息对报文进行加密封装，将封装后的各报文通过各自的IPSec隧道转发给对端设备；否则，与对端设备进行IPSec SA协商，协商成功，建立IPSec SA信息和IPSec报文转发表项，所述IPSec报文转发表项包括：IPSec连接ID，IPSec本端地址，IPSec对端地址，本端IPSec SA地址，对端IPSec SA地址，使用建立的IPSec SA信息对IPSecSA接口上始发的报文进行加密封装后发送给对端设备。

报文转发模块83：将要发送一个报文，根据IPSec协商模块82建立的所述IPSec报文转发表项转发该报文。

如图9所示，报文转发模块83可包括：表项查找模块831和封装模块832，其中：

表项查找模块831：将要发送一个报文，若为单播报文，则根据报文的目的IP地址查找单播路由表项，根据单播路由表项中的下一跳查找IPSec报文转发表项，将IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID发送给封装模块832；若为组播或广播报文，则将所有IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID发送给封装模块832。

封装模块832：根据表项查找模块831发来的IPSec连接ID找到IPSec SA，使用找到的IPSec SA对报文进行加密封装，将封装后的报文通过对应的IPSec隧道发送出去。

以下为本发明实施例提供的另一IPSec报文转发装置，该装置应用在具有固定公网IP地址的设备上，其主要包括：

IPSec接口配置模块：在本设备上增加一个IPSec SA接口，将该IPSec SA接口与公网接口绑定，为该IPSec SA接口分配私网IP地址，该私网IP地址与IPSec对等体的IPSec SA接口的私网IP地址处于同一网段内，在本设备上配置的IPSec对等体信息为对端设备的IKE本地名，在本设备的IPSec SA接口上启用动态路由协议，在IPSec SA接口上配置IPSec提议，将IPSec SA接口的配置信息发送给IPSec协商模块。

IPSec协商模块：接收对端设备发来的IPSec协议报文，与对端设备进行IPSec SA协商，协商成功，建立IPSec SA信息和IPSec报文转发表项，所述IPSec报文转发表项包括：IPSec连接ID，IPSec本端地址，IPSec对端地址，本端IPSecSA地址，对端IPSec SA地址。

报文转发模块：从IPSec SA接口上始发报文，查找本设备已建立的IPSecSA，判断是否查找到，若是，分别采用各IPSec SA对报文加密封装，将封装后的各报文通过各自的IPSec隧道发送出去；否则，丢弃该报文；将要转发一个单播报文或者从自身的非IPSec SA接口上始发单播数据报文时，查找与该报文的目的IP地址对应的单播路由表项，若发现单播路由表项中的接口为IPSec SA，则根据单播路由表项中的下一跳查找IPSec协商模块建立的IPSec报文转发表项，根据IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，查找到对应的IPSec SA信息，根据该IPSec SA信息对报文进行加密封装后发送出去；要转发组播报文或广播报文，则直接查找IPSec协商模块建立的IPSec报文转发表项，根据每一个IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，分别找到对应的IPSec SA，分别使用每一个IPSec SA对报文进行加密封装，将得到的每个报文分别通过各自的IPSec隧道转发出去。

以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种IP安全报文转发方法，应用在至少包含两个设备的组网中，其中，第一设备具有固定公网IP地址，其特征在于，在每个设备上增加一个IP安全联盟IPSec SA接口，为每个IPSec SA接口分配处于同一网段的IP地址；将每个设备的IPSec SA接口与公网接口绑定，在非第一设备上配置的IPSec对等体信息为第一设备的公网IP地址，在每个设备的IPSec SA接口上启用动态路由协议；该方法包括：

非第一设备的IPSec SA接口上始发报文，与第一设备进行IPSec SA协商，协商成功，双方设备建立IPSec报文转发表项，所述IPSec报文转发表项至少包括：IPSec连接标识、对端设备的IPSec SA接口的IP地址；

设备要转发一个单播报文，根据报文的目的IP地址查找单播路由表项，将单播路由表项中的下一跳与IPSec报文转发表项中的对端设备的IPSec SA接口的IP地址匹配，若匹配上，则根据IPSec报文转发表项中的IPSec连接标识查找到IPSec SA，使用该IPSec SA对该报文进行加密封装后转发出去；

或者，设备要转发一个组播报文或广播报文，则根据各IPSec报文转发表项中的IPSec连接标识查找到IPSec SA，分别使用各IPSec SA对该报文进行加密封装，将各封装后的报文通过各自的IPSec隧道转发出去。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非第一设备的IPSec SA接口上始发报文之后、与第一设备进行IPSec协商之前进一步包括：

非第一设备判断自身是否已建立IPSec SA，若是，直接采用该IPSec SA对报文加密封装后发送出去；否则，执行所述与第一设备进行IPSec SA协商的动作。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述非第一设备不具有固定公网IP地址，且所有非第一设备具有一个通用因特网密钥交换IKE本地名，

所述方法进一步包括：在第一设备上配置IPSec对等体信息为所有非第一设备的通用IKE本地名。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述组网为一对多的组网，所述第一设备为中心设备。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：中心设备的IPSec SA接口上始发报文，在自身查找已建立的IPSec SA，判断是否查找到，若是，分别采用各IPSec SA对报文加密封装，将封装后的各报文通过各自的IPSec隧道发送出去；否则，丢弃该报文。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述IPSec报文转发表项进一步包括：IPSec本端地址、IPSec对端地址、本端IPSec SA地址，其中，IPSec本端地址为本设备的公网IP地址，IPSec对端地址为对端设备的公网IP地址，本端IPSec SA地址为本设备的IPSec SA接口的IP地址。

7.一种IPSec报文转发装置，应用在IPSec对等体具有固定公网IP地址的设备上，其特征在于，该装置包括：IPSec接口配置模块、IPSec协商模块和报文转发模块，其中：

IPSec接口配置模块，在本设备上增加一个IPSec安全联盟SA接口，将该IPSec SA接口与公网接口绑定，该IPSec SA接口的IP地址与IPSec对等体的IPSec SA接口的IP地址处于同一网段内，在本设备上配置的IPSec对等体信息为对端设备的固定公网IP地址，在本设备的IPSec SA接口上启用动态路由协议；

IPSec协商模块，发现IPSec SA接口上始发报文，与对端设备进行IPSec SA协商，协商成功，建立IPSec报文转发表项，所述IPSec报文转发表项至少包括：IPSec连接标识、对端设备的IPSec SA接口的IP地址；

报文转发模块，将要发送一个报文，根据IPSec协商模块建立的所述IPSec报文转发表项对报文进行加密封装并转发出去；

所述报文转发模块包括：表项查找模块和封装模块：

表项查找模块，将要发送一个报文，若为单播报文，则根据报文的目的IP地址查找单播路由表项，将单播路由表项中的下一跳与IPSec报文转发表项中的对端设备的IPSec SA接口的IP地址匹配，若匹配上，将IPSec报文转发表项中的IPSec连接标识发送给封装模块；若为组播或广播报文，则将所有IPSec报文转发表项中的IPSec连接标识发送给封装模块；

封装模块，根据IPSec连接标识找到IPSec SA，使用找到的IPSec SA对报文进行加密封装，将封装后的报文通过对应的IPSec隧道发送出去。

8.一种IPSec报文转发装置，应用在具有固定公网IP地址的设备上，其特征在于，该装置包括：IPSec接口配置模块、IPSec协商模块和报文转发模块，其中：

IPSec接口配置模块，在本设备上增加一个IPSec安全联盟SA接口，将该IPSec SA接口与公网接口绑定，该IPSec SA接口的IP地址与IPSec对等体的IPSec SA接口的IP地址处于同一网段内，在本设备上配置的IPSec对等体信息为对端设备的因特网密钥交换IKE本地名，在本设备的IPSec SA接口上启用动态路由协议；

IPSec协商模块，接收对端设备发来的IPSec协议报文，与对端设备进行IPSec SA协商，协商成功，建立IPSec报文转发表项，所述IPSec报文转发表项至少包括：IPSec连接标识、对端设备的IPSec SA接口的IP地址；

报文转发模块，从IPSec SA接口上始发报文，查找本设备已建立的IPSecSA，判断是否查找到，若是，分别采用各IPSec SA对报文加密封装，将封装后的各报文通过各自的IPSec隧道发送出去；否则，丢弃该报文；将要转发一个单播报文或者从自身的非IPSec SA接口上始发单播数据报文时，查找与该报文的目的IP地址对应的单播路由表项，若发现单播路由表项中的接口为IPSecSA，则根据单播路由表项中的下一跳查找IPSec协商模块建立的IPSec报文转发表项，根据IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，查找到对应的IPSec SA信息，根据该IPSec SA信息对报文进行加密封装后发送出去；要转发组播报文或广播报文，则直接查找IPSec协商模块建立的IPSec报文转发表项，根据每一个IPSec报文转发表项中的IPSec连接ID，分别找到对应的IPSec SA，分别使用每一个IPSec SA对报文进行加密封装，将得到的每个报文分别通过各自的IPSec隧道转发出去。

Images