基于NAT-PT的转换网络的安全机制的研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要与IPv4相比，IPv6作为下一代互联网的基础协议，具有很多优势，首先，IPv6解决了IP地址数量短缺的问题；其次，IPv6对IPv4协议中诸多不完善之处进行了较大的改进，其中最为显著的就是将IPsec集成到协议内部，利用IPsec实现网络层的加密和认证，使IPsec不再单独存在，而是作为IPv6协议固有的一部分贯穿于IPv6的各个应用领域。IPv6协议的一个重要设计目标就是实现与IPv4的兼容。由于IPv6和IPv4共存到完全过渡将是一个逐步实现的长期过程，因此IPv6地址域的节点不可避免地要和IPv4地址域的节点实现互相通信，由于两种协议报文无论在地址空

2、间还是在报头格式上都不兼容，因此纯IPv4节点和纯IPv6节点之间必须经过网络地址和协议的转换（NAT-PT）才能实现通信。但是经研究发现，基于NAT-PT转换网关的过渡网络体系存在极大的安全漏洞，一个重要的原因就是IPsec安全机制不能应用于基于NAT-PT的过渡网络中。因此，为了保障下一代互联网过渡期间信息的安全，研究基于NAT-PT过渡网络中的安全机制是很现实的，也是非常有必要的。本文首先详细分析了IPv6协议的安全特征，IPsec安全协议的特点和实现机理，结合IPv4/IPv6过渡阶段的需求以及存在的安全问题，提出了NAT-PT转换网关集成IPsec保障过渡网络的安全的设想。在随后

3、的分析中，作者提出了实现AH认证是NAT-PT兼容Ipsec最好的解决方式，并指出密钥交换协议（IKE）是解决IPsec集成到NAT-PT转换网关的关键。本文重新设计了一个的IKE密钥交换协议，还自定义了两个ISAKMP负载：转换网关查询载荷（NATPT-Q）和转换网关应答载荷（NATPT-R）。然后，本文提出了集成IPsec具有AH认证功能的NAT-PT转换网关的模型以及在此上的IPsec入包和IPsec出包处理算法。论文最后论述了在Linux平台下Netfilter框架下实现整个模型的流程和各个模块，并给出了部分实现的数据结构和核心代码。以下两个方面是本文论述的重点：第一，重新设计的I

4、KE密钥交换协议以及它所交换的两个新负载；第二，集成IPsec具有AH认证能力的转换网关的模型。关键词：IPv6，IP安全协议(IPsec)，网络地址协议转换(NAT-PT)，密钥交换协议(IKE)，认证报头(AH)，netfilterI重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTAsabaseprotocoloftheNextGenerationInternet(NGI),comparedwithIPv4,IPv6hasmanyadvantages.First,IPv6hassolvedthelackingproblemofIPaddresses;then,ithascoveredsom

5、anyshortagesofIPv4protocol.ThemostremarkableofallistheintegrationofIPsecintheprotocol.,SinceIPsecisusedtorealizeencryptionandauthenticationofnetworklayer,itisinherentinIPv6protocol.，Thusimpenetratingineveryapplication,IPsecdoesnotexistaloneanylonger.OneofthemostimportantpurposesofIPv6isitscompatib

6、ilitywithIPv4.It’sinevitablethatcoexistenceofbothprotocolsandgradualtranslationfromIPv4toIPv6willlastquitealongtime.IPv6nodesmayinevitablykeepcommunicationwithIPv4nodes.Becauseoftheincompatibilityofthoseprotocolpacketsonneitheraddressspacenortheheadformat,itisonlythroughnetworkaddresstranslationan

7、dprotocoltranslation(NAT-PT)thatthenodeinpureIPv4areacanaccomplishcommunicationwithitscounterpartinpureIPv6.Whereas,researchesshowthathugesecurityabusesexistintranslationnetworkbasedonNAT-PT,acrucialpointofwhichi