Rfc5996(internet key exchange protocol version 2 (ik ev2))

RFC 5996
Internet Key Exchange Protocol Version 2 (IKEv2)
by 長谷川

もくじ
• IPsecの概要
• Introduction(Section 1)
– 用語、Exchangeの概要
• Exchanges and Payloads(Appendix C)
• IKE Protocol Details and Variations(Section 2)
– 細かいところ
• RFC 4306(旧IKEv2のRFC)との差分
• Header and Payload Formats(Section 3)
• まとめやすさ重視でRFCと順番を変えている。

IPsecの概要（1/7）
• 関連するRFCが多い
カテゴリ RFC タイトル
アーキテクチャ RFC 4301 Security Architecture for the Internet Protocol
IKEプロトコル RFC 5996 (新 IKEv2) Internet Key Exchange Protocol
Version 2 (IKEv2)
RFC 4306 (旧 IKEv2) Internet Key Exchange (IKEv2)
Protocol
RFC 2409 (IKEv1) The Internet Key Exchange (IKE)
IKE関連 RFC 3526 More Modular Exponential (MODP) Diffie-
Hellman groups for Internet Key Exchange (IKE)
RFC 4307 Cryptographic Algorithms for Use in the
Internet Key Exchange Version 2 (IKEv2)
セキュリティプロトコル RFC 4302 IP Authentication Header(AH)
RFC 4303 IP Encapsulating Security Payload (ESP)
セキュリティプロトコル関連 RFC 4305など大量にある

• IPsecとIKEv2は独立したもの。
※IKEv2がなくても手動で鍵管理ができればIPsecできる。
• IPsec
– AH/ESPによるIPパケットの暗号化、認証
• IKEv2
– 暗号化鍵の管理
• パケットの暗号化、完全性保証
• パケットの認証、通信相手の認証
• 秘密鍵の共有

• IPsecの動作（トンネルモードの例）
送信PC 受信PC
ローカルIP リモートIP プロト
コル
動作
(PROTECT/BYPASS/DISCARD)
セキュリ
ティプロ
トコル
モード
送信PC 受信PC ANY PROTECT(IPsec適用) ESP トンネル
192.168.1.1 10.0.0.10 ANY BYOASS(IPsec非適用) - -
Selector
RT#1のSPD(Security Policy Database)
①RT#1はSPDのSelectorを検索し、IPsec適用/非適用/破棄を判断する。
RT#1 RT#2
IPパケット
処理

暗号化
(SPI=1)
送信PC 受信PC
SPI ローカルIP リモートIP プロトコルセキュリ
ティプロ
トコル
暗号化ア
ルゴリズ
ム
鍵
1 送信PC 受信PC ANY ESP 3DES 2938417
Selector
RT#1のSAD(Security Association Database)
②RT#1はSelectorでSADを検索し、IPsecに適用するパラメータを判断する。
③RT#1はSADのパラメータに従ってパケットを暗号化し、送信する。
RT#1 RT#2
IPパケット
パラメータ
IPパケット

送信PC 受信PC
SPI ローカルIP リモートIP プロトコルセキュリ
ティプロ
トコル
暗号化ア
ルゴリズ
ム
鍵
1 受信PC 送信PC ANY ESP 3DES 2938417
Selector
RT#2のSAD(Security Association Database)
④RT#2はSPIでSADを検索し、IPsecに適用するパラメータを判断する。
⑤RT#2はSADのパラメータに従ってパケットを復号する。
RT#1 RT#2
パラメータ
IPパケット
暗号化
(SPI=1)
IPパケット

送信PC 受信PC
ローカルIP リモートIP プロト
コル
動作
(PROTECT/BYPASS/DISCARD)
セキュリ
ティプロ
トコル
モード
送信PC 受信PC ANY PROTECT(IPsec適用) ESP トンネル
192.168.1.1 10.0.0.10 ANY BYOASS(IPsec非適用) - -
Selector
RT#2のSPD(Security Policy Database)
⑥RT#2はSPDのSelectorを検索し、転送/破棄を判断する。
RT#1 RT#2
IPパケット
処理

• 以上の手順中でのIKEv2の役割
– SPD、SAD作成のための情報のやりとり
– SADの鍵管理

Introduction（1/11）
• 用語
• Exchangeの種類と用途
用語意味
Child SA IKE SAで設定されるESP/AHのためのSA。
Exchange Response/Requestのペア。すべてのIKE通信はExchangeである。
Exchange 用途
IKE_SA_INIT IKE SAパラメータのネゴシエーション。IKEの最初のexchange。
IKE_AUTH 認証。Child SAの確立。
CREATE_CHILD_SA Child SAの追加。Rekey。
INFORMATIONAL housekeeping。SAの削除。エラー通知。

• シーケンス上の略称
表記 Payload
AUTH Authentication
CERT/CERTREQ Certificate/Certificate Request
CP Configuration
D Delete
EAP Extensible Authentication
HDR IKE header
IDi/IDr Initiator’s Identification/Responder’s Identification
KE Key Exchange
Ni/Nr Nonce
N Notify
SA Security Asscociation
SK Encrypted and Authentication
TSi/TSr Initiator’s Traffic Selector/Responder’s Traffic Selector
V Vendor ID

• Initial Exchanges（1/3）
– IKEの開始時に実行されるexchange
Initiator Responder
HDR SAi1 KEi Ni
【HDR】SPI、バージョンなど【SAi1】サポートする暗号化アルゴリズム
【KEi】InitiatorのDiffie-Hellman値
HDR SAr1 KEr Nr
[CERTREQ]
option
①InitiatorがIKEを開始する。
②ResponderはSAi1から暗号化アルゴリズムを決定し、SAr1に設定する。
IKE_SA_INIT Response
③Initiator、ResponderはKEi/KEr/Ni/NrからIKE SA、Child SAのKeyを算出する。
以降のメッセージは暗号化/完全性保証される。
IKE_SA_INIT Request

– IKEの開始時に実行されるexchange
Initiator Responder
HDR IDi
[CERT]
option
SK
暗号化→
[CERTREQ]
option
[IDr]
option
AUTH SAi2 TSi TSr
【SAi2】Child SA用のSA 【IDr】ResponderのIDを指定する場合に使用。
④IDと認証データ(AUTH)を送信する。
⑤ResponderはIDの通知と認証をする。
IKE_AUTH Response
⑥Child SAの作成完了。
IKE_AUTH Request
HDR IDr
[CERT]
option
SK
暗号化→
[IDr]
option
AUTH SAr2 TSi TSr

– 最小で4メッセージ(2 exchange)で完了する。
– IKE_AUTHでChild SA作成が失敗した場合でもIKE SAを維
持してよい。
– IKE_AUTHで通知されるNotify Message。詳細は後述。
• NO_PROPOSAL_CHOSEN
• TS_UNACCEPTABLE
• SINGLE_PAIR_REQUIRED
• INTERNAL_ADDRESS_FAILURE
• FAILED_CP_REQUIRED

• CREATE_CHILD_SA Exchange
– 2つの役割
• 新しいChild SAの作成
• IKE SA/Child SAのrekey(*1)
– IKEv1のPhase 2 exchangeに相当
– IKE SAの確立後、どちらから開始してもよい
– 実装はCREATE_CHILD_SA Requestを拒否してよい
*1：古いSAを削除し、代わりに新しいSAを生成すること

• Creating New Child SA(CREATE_CHILD_SA Exchange)
– 新しいChild SAを作成する。
Initiator Responder
SAは複数要求することが可能。
①Initiatorがexchangeを開始する。開始した方がInitiator。
②Responderは応答する。KEiが含まれていた場合KErを送信。
CREATE_CHILD_SA Response
Child SA作成に失敗した場合でもIKE SAは削除しないこと。
CREATE_CHILD_SA Request
HDR SA Ni
SK
暗号化→
TSi TSr
[KEi]
option
HDR SA Nr
SK
暗号化→
TSi TSr
[KEr]
option
③Child SAの作成完了。

• Rekeying IKE SA(CREATE_CHILD_SA Exchange)
– IKE SAをrekeyする。
Initiator Responder
HDR SA Ni
SK
暗号化→
KEi
ResponderはIKE SA Rekey用のCREATE_CHILD_SA requestを受信したIKE SAで新規にCREATE_CHILD_SA exchangeを
開始しないこと。
①Initiatorがrekeyを開始する。開始した方がInitiator。
②Responderは応答する。
③IKE SAのrekey完了。
HDR SA Nr
SK
暗号化→
KEr
新しいInitiatorのIKE SA SPIはSA
のSPI filedに設定する。

• Rekeying Child SA(CREATE_CHILD_SA Exchange)
– Child SAをrekeyする。
Initiator Responder
HDR N(REKEY_SA)
SK
暗号化→
SA Ni
[KEi]
option
TSi TSr
RekeyされるSAはNotification payloadのSPI filedで識別する。
①Initiatorがrekeyを開始する。開始した方がInitiator。
②Responderは応答する。KEiが含まれていた場合KErを送信。
③Child SAのrekey完了。
HDR SA Nr
SK
暗号化→
[KEr]
option
TSi TSr

• INFORMATIONAL Exchange
– 役割
• エラー、状態の通知
• housekeeping（payloadを含まないRequest/Responseで実現）
– 0以上のNotification/Delete/Configuration payloadを含む
– 応答がない場合、再送する
HDR
[N]
option
SK
暗号化→
[D]
option
[CP]
option
処理内容はpayloadによって決まる。
①Initiatorが送信。開始した方がInitiator。
②Responderが応答。
INFORMATIONAL Response
INFORMATIONAL Request
Initiator Responder
HDR
[N]
option
SK
暗号化→
[D]
option
[CP]
option

• Deleting SA(INFORMATIONAL Exchange)
– Child SAを削除する場合、双方のSAを同一のexchangeで削除すること。
– INFORMATIONAL exchange（Delete payloadで削除SPIを指定）で削除
する。
（exchange=双方向のメッセージのやりとりで削除される）
– IKE SAを削除する場合、そのIKE SAでネゴシエーションされたChild SA
も同時に削除すること。
– Half-close connection、送受信不可能になった場合でも上記の方法で
SAを削除すること。

Exchanges and Payloads（1/10）
• IKEv2 exchangeのpayload確認用。
• Vendor ID（V） payloadはすべてのメッセージ
の任意の場所に含まれてよい。
• 以降のexchangeでは最適な場所に記載され
ている。
• [X]はpayload Xがoptionであることを示す。

• IKE_SA_INIT Exchange（Request/Response）
[N(COOKIE)],
SA, KE, Ni,
[N(NAT_DETECTION_SOURCE_IP)+,
N(NAT_DETECTION_DESTINATION_IP)],
[V+][N+]
Request
SA, KE, Nr,
[N(NAT_DETECTION_SOURCE_IP),
N(NAT_DETECTION_DESTINATION_IP)],
[[N(HTTP_CERT_LOOKUP_SUPPORTED)], CERTREQ+],
[V+][N+]
Response
（cookieなし）
N(COOKIE),
[V+][N+]
Response
（cookieあり）
N(INVALID_KE_PAYLOAD),
[V+][N+]
異なる
Diffie-Hellman groupの要求

• IKE_AUTH Exchange without EAP（Request）
IDi, [CERT+],
[N(INITIAL_CONTACT)],
[IDr],
AUTH,
[CP(CFG_REQUEST)],
[N(IPCOMP_SUPPORTED)+],
[N(USE_TRANSPORT_MODE)],
[N(ESP_TFC_PADDING_NOT_SUPPORTED)],
[N(NON_FIRST_FRAGMENTS_ALSO)],
SA, TSi, TSr,
[V+][N+]
Request

• IKE_AUTH Exchange without EAP（Response）
IDr, [CERT+],
AUTH,
[CP(CFG_REPLY)],
[N(IPCOMP_SUPPORTED)],
SA, TSi, TSr,
[N(ADDITIONAL_TS_POSSIBLE)],
[V+][N+]
Response
Child SA作成に失敗
IDr, [CERT+],
AUTH,
N(error),
[V+][N+]

• IKE_AUTH Exchange with EAP（Request/Response）
IDi,
[N(INITIAL_CONTACT)],
[IDr],
[CP(CFG_REQUEST)],
SA, TSi, TSr,
[V+][N+]
Request
IDr, [CERT+], AUTH,
EAP,
[V+][N+]
最初のResponse

• IKE_AUTH Exchange with EAP（Request/Response）
EAP
Request
AUTH
最後のResponse
EAP
Response
… 1～N回繰り返し
最後のRequest
AUTH,
[CP(CFG_REPLY)],
SA, TSi, TSr,
[N(ADDITIONAL_TS_POSSIBLE)],
[V+][N+]

• CREATE_CHILD_SA Exchange for Creating or Rekeying Child SAs（Request）
[N(REKEY_SA)],
[CP(CFG_REQUEST)],
SA, Ni, [KEi], TSi, TSr
[V+][N+]
Request

• CREATE_CHILD_SA Exchange for Creating or Rekeying Child SAs（Response）
[CP(CFG_REPLY)],
SA, Nr, [KEr], TSi, TSr,
[N(ADDITIONAL_TS_POSSIBLE)]
[V+][N+]
Response
N(error)
エラー
N(INVALID_KE_PAYLOAD),
[V+][N+]
異なる
Diffie-Hellman groupの要求

• CREATE_CHILD_SA Exchange for Rekeying the IKE SA（Request/Response）
SA, Ni, KEi
[V+][N+]
Response
SA, Nr, KEr
[V+][N+]
Request

• INFORMATIONAL Exchange（Request/Response）
[N+],
[D+],
[CP(CFG_REQUEST)]
Response [N+],
[D+],
[CP(CFG_REPLY)]
Request

IKE Protocol Details and Variations（1/10）
Retransmission
• IKEはUDPなので再送はIKEで保証する。
• IKEメッセージ(request/response)はinitiatorが再送を担う。
• 再送responseはもとのメッセージと同一であること。(IP/UDPレ
ベルでは異なってよい)
• IKE_SA_INIT request受信時の振る舞い
– 既存のIKE SA：無視
– 新規のIKE SA：新規のIKE_SA_INIT responseを返す。
上記で既存/新規のパケット、パケットのハッシュ、Niで判別す
る。（NAT配下でSPIが重複する可能性があるため）。

Version Number
• 本ドキュメントのIKEv2はmajor=2、minor=0。
– 互換性を維持できない場合はmajorをインクリメントする。
– 互換性を維持できる場合はminorをインクリメントする。
• major=n,mをサポートする場合、n～mをサポートすること。
• Peer間で共通で最大のmajorにネゴシエーションすること。
• Payload typeの処理確認のためにcritical flagが使用される。
– Requestのcritical flagがset（※Responseのcritical flagはset
しないこと）
• Payload typeが認識できない場合、
UNSUPPORTED_CRITICAL_PAYLOAD notifyを通知する。
• Payload typeが未サポートの場合、無視する。

Cookie
• ResponderはCOOKIE NotificationによるCOOKIE認証が可能。
– COOKIE Notificationは1～64オクテット
– Cookie = <VersionIDofSecret> | Hash(Ni | IPi | SPIi | <secret>)
<secret>：Responderが生成する乱数。
<VersionIDofSecret> ：<secret>が変更される毎に変更される数。
• InitiatorはResponderから通知されたCOOKIE Notificationをそのまま
返す。
HDR(A, 0), SAi1, KEi, Ni
HDR(A, 0) N(COOKIE), SAi1, KEi, Ni
HDR(A, 0) N(COOKIE)
HDR(A, B), SAr1, KEr, Nr, [CERTREQ]
HDR(A,B), SK { IDi, [CERT,] [CERTREQ.] [IDr,] AUTH, SAi2, TSi, TSr}
HDR(A,B), SK { IDr, [CERT,] AUTH, SAr2, TSi, TSr}
HDR(X, Y)
X:InitiatorのSPI
Y:ResponderのSPI

Nonce
• 暗号化機能への入力に使用する乱数。
• 下記のメッセージに含まれる。
– IKE_SA_INIT Request/Response
– CREATE_CHILD_SA Request/Response
• 新たなChild SA用のKey算出、Diffie-Hellman Keyから安
全な乱数の生成のため。
• 128bit以上であること。
• さらに、ネゴシエーションされたPRFの半分以上であること。
– 初回のNonceはPRFネゴシエーション前なので、サポート
するPRFに対して十分な長さのものを設定する。

Keying Materialの生成（PRF）
• IKEには4つのCryptographic algorithmがある
– Encryption algorithm
– Integrity Protection algorithm
– Diffie-Hellman group
– Pseudorandom Function(PRF)
• PRFはすべてのCryptographic algorithmのkey生成に使用する。
• prf+（PRF stream）は下記のように定義される。
prf+ (K, S)= T1 | T2 | T3 | ...
T1 = prf (K, S | 0x01)
T2 = prf (K, T1 | S | 0x02)、、、最大T255まで。
“prf+”をpseudorandom functionと定義する。
“|”を連結と定義する。

IKE SA Keying Materialの生成
• 下記のように双方向のkeyが生成される。
SKEYSEED = prf(Ni | Nr, g^ir) ※g^irはDiffie-Hellman共有鍵
{SK_d | SK_ai | SK_ar | SK_ei | SK_er | SK_pi | SK_pr}
= prf + (SKEYSEED, Ni | Nr | SPIi | SPI r)
Key Payload
SK_d Child SAのkey生成に使用するkey。
SK_ai/SK_ar Encrypted payloadの完全性保護用のkey。
SK_ei/SK_er Encrypted payloadの暗号化用のkey。
SK_pi/SK_pr Authentication payload生成用のkey。

EAP
• IKE_AUTH ExchangeでResponderがInitiatorを認証する。
• Initiatorは最初のIKE_AUTH exchangeからAUTH payloadを除外することで
EAP要求を示す。
• 10以上のIKE_AUTH exchangeが必要。
• AAA認証に使用されるIDとID payloadのIDは異なってもよい。
HDR, SAi1, KEi, Ni
HDR, SK{ IDi, SAi2, TSi , TSr }
HDR, SK { EAP}
HDR, SAr1, KEr, Nr
HDR, SK{ IDr, AUTH, EAP }
HDR, SK { EAP(Success)}
HDR, SK { AUTH}
HDR, SK { AUTH, SAr2, TSi, TSr}

Child SA Keying Materialの生成
• Child SAのKeying Material生成式。必要な鍵長分prf+を繰り返す。
KEYMAT = prf+(SK_d, Ni | Nr)
• CREATE_CHILD SA exchangeでDiffie-Hellman exchange有りの場合
KEYMAT = prf+(SK_d, g^ir(new) | Ni | Nr)
※g^ir(new)は新しいDiffie-Hellman共有秘密鍵
• ESPで暗号化鍵、完全性保証鍵が必要な場合はその順番でkeyを
算出すること。

IKE SAのRekey
• CREATE_CHILD_SA exchangeはIKE SAのRekeyに使用される。
• 新しいSPIはSA PayloadのSPI fieldに含まれる。
• 新しいSKEYSEEDは下記のように計算される。
SKEYSEED = prf+(SK_d(old), g^ir(new) | Ni | Nr)
※g^ir(new)は新しいDiffie-Hellman共有秘密鍵
• 必ず新しいDiffie-Hellman共有秘密鍵が使用される。
• 新しいIKE SAはmessage counterが0に設定されること。

Requesting an Internal Address
• CP Payloadでアドレスを割り当ててよい。
• CP(CFG_REQUEST)は一つ以上のINTERNAL_ADDRESS attributeを
含むこと。
• CP(CFG_REPLY)はCP(CFG_REQUEST)に依らず、何を返してもよい。
ただし、 CP(CFG_REQUEST)が無い場合は送信しないこと。
• ResponderがCP(CFG_REQUEST) に応答を返せない場合、
FAILED_CP_REQUIREDを通知すること。
HDR, SK {IDi, [CERT], [CERTREQ], [IDr], AUHT, CP(CFG_REQUEST), SAi2, TSi, TSr}
HDR, SK {IDr, [CERT], AUHT, CP(CFG_REPLY), SAr2, TSi, TSr}

RFC 4306(旧IKEv2のRFC)との差分
• 実装に大きな影響を与える変更なし。
• バージョン番号は変更なし
– major 2、minor 0
• 要求事項の明確化（SHOULD、MUST）
• AH/ESPの説明の削除。
• INTERNAL_ADDRESS_EXPIRY、INTERNAL_IP6_NBNS attributeの削除。
本仕様に準拠する場合はこれらのattributeが指定されても無視すること。
• “Payloadを右から読む”の記述削除。実装上は読む方向に依存しないこと。
• IKE SAのrekeyにKEi payloadが必須になった。
• Child SAのrekeyではTraffic Selectorとalgorithmが異ならないこと。
• Exchangeの競合処理の明確化。

Header and Payload Formats（1/35）
• IKEメッセージはUDP Port 500/4500を使用
– UDP 500 Port
• UDPヘッダの直後がIKEメッセージ
– UDP 4500 Port
• UDPヘッダの後、4オクテットの0の後にIKEメッセージ
※4オクテットの0はIKEメッセージではない。length、
checksumの計算には含まれない。

• IKEv2のPayloadとPayload Type
Payload 略記 Payload Type
No Next Payload - 0
Security Association SA 33
Key Exchange KE 34
Identification Initiator / Responder IDi / IDr 35 / 36
Certificate CERT 37
Certificate Request CERTREQ 38
Authentication AUTH 39
Nonce Ni / Nr 40
Notify N 41
Delete D 42
Vendor ID V 43
Traffic Selector Initiator/ Responder TSi / TSr 44 / 45
Encrypted SK 46
Configuration C 47
Extensible Authentication Protocol（EAP） EAP 48

• IKE Header：フィールド
Field Length 説明
IKE SA Initiator's SPI 8 octets Initiatorが選択したIKE SAの識別子。0以外の値。
IKE SA Responder's
SPI
8 octets Responderが選択したIKE SAの識別子。IKE Initial
Exchangeの最初のメッセージでは0であること。
Next Payload 1 octet Headerの直後のPayload Type。
MjVer 4 bits IKEのメジャーバージョン。RFC5996は2。ISAKAMPは1。2
より大きい場合はN(INVALID_MAJOR_VERSION)で、メッ
セージを拒否すること。
MnVer 4 bits IKEのマイナーバージョン。RFC5996は0。受信側では無
視すること。
Exchange Type 1 octet ExchangeのType。次スライド参照。
Flags 1 octet ビットフィールドで表されるオプション。次スライド参照。
Message ID 4 octets 0から始まり、Request毎に1増える。Responseでは
Requestと同じ値を設定する。
双方向で別のMessage IDをもつ。
Length 4 octets IKE Header + Payloadのオクテット長。

• IKE Header：Exchange Type、Flag
Exchange Type Value
IKE_SA_INIT 34
IKE_AUTH 35
CREATE_CHILD_SA 36
INFORMATIONAL 37
Flag 意味
X 送信時にCleared、受信時は無視する。
R（Response）同じMessage IDのResnponseである。
RequsetでCleared、ResponseでSetする。
V（Version）送信者がMjVerより高いMjVerを使用できることを示す。
IKEv2では送信時にCleared、受信時は無視する。
I（Initiator） IKE SAのInitiatorがSetし、ResponderはClearedする。
IKE SAをRekeyした場合はRekeyを開始した方がInitiatorになる。
受信側がI/RどちらのSPIを使用するか判別するのに使用する。
X X R V I X X X
Set：1
Cleared：0

• Generic Payload Header：フォーマット
IKE PayloadはGeneric Payload Headerで始まる。
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Next Payload |C| RESERVED | Payload Length |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Generic Payload Header：フィールド
Field Length 説明
Next Payload 1 octets 次のPayload Type。このPayloadが最後の場合は0。
C（Critical） 1 bit 前のNext Payload filedに対応していない場合1を設定
する。IKEv2に準拠する場合は常に0を設定すること。
RESERVED 7 bits 0を設定し、無視すること。
Payload Length 2 octets Generic Payload Header + Payloadのオクテット長。

• Security Association Payload：フォーマット
SAのネゴシエーションに使用される。
3階層でSAを表現する。
Proposal – Transform - Attribute
SA Payload
|
+--- Proposal #1 ( Proto ID = ESP(3), SPI size = 4,
| | 7 transforms, SPI = 0x052357bb )
| |
| +-- Transform ENCR ( Name = ENCR_AES_CBC )
| +-- Attribute ( Key Length = 128 )|
|
+--- Proposal #2 ( Proto ID = ESP(3), SPI size = 4,
| 4 transforms, SPI = 0x35a1d6f2 )
|
+-- Transform ENCR ( Name = AES-GCM with a 8 octet ICV )
| +-- Attribute ( Key Length = 128 )
|
+-- Transform ESN ( Name = ESNs )
+-- Transform ESN ( Name = No ESNs )

• Security Association Payload：フォーマット
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ <Proposals> ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Proposal：可変長。1以上のProposalを含む。

• Security Association Payload：
Proposal Substructureフォーマット
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 0 (last) or 2 | RESERVED | Proposal Length |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Proposal Num | Protocol ID | SPI Size |Num Transforms|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
~ SPI (variable) ~
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ <Transforms> ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Proposal Substructureフィールド
Field Length 説明
0 （last） or 2（more） 1 octet 最後のProposalであるかを示す。
RESERVED 1 octet 0を設定し、無視すること。
Proposal Length 2 octets Transform、Attributeを含むProposalのオクテット長。
Proposal Num 1 octet 最初のProposalは1。以降インクリメントされる。
Protocol ID 1 octet 1：IKE SA。2：AH。3：ESP。
SPI Size 1 octet 8：IKE。4：ESP/AH。Initial IKE SA Exchangeでは0。
Num Transforms 1 octet Proposalに含まれるTransformの数。
SPI variable 送信側のSPI。
SPI Sizeが0の場合、このfieldは含めないこと。
<Transforms> variable 1つ以上のTransform Substructure。

Transform Substructureフォーマット
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 0 (last) or 3 | RESERVED | Transform Length |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Transform Type | RESERVED | Transform ID |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ Transform Attributes ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Transform Substructureフィールド（1/3）
Field Length 説明
0 (last) or 3（more） 1 octet 最後のProposalであるかを示す。
Transform Length 2 octets Attributeを含むTransform Substructureのオクテット長。
Transform Type 1 octet プロトコルの種別。オプション。
Transform ID 1 octet Transform Typeの識別子。
Transform Attributes 1 octet 8：IKE。4：ESP/AH。Initial IKE SA Exchangeでは0。
説明 Trans. Type プロトコル
Encryption Algorithm（ENCR） 1 IKE、ESP
Pseudorandom Function（PRF） 2 IKE
Integrity Algorithm（INTEG） 3 IKE、AH、ESP（option）
Diffie-Hellman group（D-H） 4 IKE、AH（option）、ESP（option）
Extended Sequence Numbers （ESN） 5 AH、ESP

Transform Type 1（Encryption Algorithm）
Name Number Defined In
---------------------------------------------------
ENCR_DES_IV64 1 (UNSPECIFIED)
ENCR_DES 2 (RFC2405), [DES]
ENCR_3DES 3 (RFC2451)
ENCR_RC5 4 (RFC2451)
ENCR_IDEA 5 (RFC2451), [IDEA]
ENCR_CAST 6 (RFC2451)
ENCR_BLOWFISH 7 (RFC2451)
ENCR_3IDEA 8 (UNSPECIFIED)
ENCR_DES_IV32 9 (UNSPECIFIED)
ENCR_NULL 11 (RFC2410)
ENCR_AES_CBC 12 (RFC3602)
ENCR_AES_CTR 13 (RFC3686)

Transform Type 2（Pseudorandom function）
Transform Type 3（Integrity Algorithm）
------------------------------------------------------
PRF_HMAC_MD5 1 (RFC2104), [MD5]
PRF_HMAC_SHA1 2 (RFC2104), [SHA]
PRF_HMAC_TIGER 3 (UNSPECIFIED)
----------------------------------------
NONE 0
AUTH_HMAC_MD5_96 1 (RFC2403)
AUTH_HMAC_SHA1_96 2 (RFC2404)
AUTH_DES_MAC 3 (UNSPECIFIED)
AUTH_KPDK_MD5 4 (UNSPECIFIED)
AUTH_AES_XCBC_96 5 (RFC3566)

Transform Type 4（Diffie-Hellman group）
Transform Type 5（Extended Sequence Numbers）
----------------------------------------
NONE 0
768-bit MODP 1 Appendix B
1024-bit MODP 2 Appendix B
1536-bit MODP 5 [ADDGROUP]
Name Number
--------------------------------------------
No Extended Sequence Numbers 0
Extended Sequence Numbers 1

Attributeフォーマット
設定可能なAttributeはTransformによって異なる。
1つのAttributeのみが規定される。
Key Length Attribute：特定のEncryption Transformのキー長を規定する。
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|A| Attribute Type | AF=0 Attribute Length |
|F| | AF=1 Attribute Value |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| AF=0 Attribute Value |
| AF=1 Not Transmitted |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Data Attributesフィールド
Field Length 説明
Attribute Format（AF） 1 bit AttributeがType/Length/Value(TLV)かType/Value(TV)か
を示す。0：TLV。1：TV。
Attribute Type 15 bits AttributeのType。
※Value 0～13、15～17はIKEv1で使用されるので使用
しないこと。
Attribute Value variable AF=1：2 octets。AF=0：Attribute Lengthのオクテット長。
Transform Type 1 octet プロトコルの種別。オプション。
Transform ID 1 octet Transform Typeの識別子。
Transform Attributes 1 octet 8：IKE。4：ESP/AH。Initial IKE SA Exchangeでは0。
Attribute Type Value Attribute Format
Key Length (in bits) 14 TV

• Key Exchange Payload
Diffie-Hellman鍵交換用のデータの交換に使用する。
Diffie-Hellman鍵交換については次スライド参照。
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Diffie-Hellman Group Num | RESERVED |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ Key Exchange Data ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Diffie-Hellman Group Num：次スライドのpを決定するパラメータ。
Key Exchange Data：次スライドのg。

• Diffie-Hellman鍵交換
安全に秘密鍵を共有する方法。
Initiator Responder
a：秘密鍵
p：素数
g：pの原始根
p、g
b：秘密鍵
b：秘密鍵
p、g
AA：g^a mod p
B B：g^b mod p
s：B^a mod p
s：秘密鍵
s：A^b mod p
s：秘密鍵

• Identification Payload：フォーマット
IDの確認に使用する。
IDにIPアドレスを使用する場合、TSと一致する必要はない。
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| ID Type | RESERVED |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ Identification Data ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Identification Payload：フィールド
Field Length 説明
ID Type 1 octet IDのType。下記参照。
Identification Data variable ID Typeの値。
ID Type Value 説明
ID_IPV4_ADDR 1 IPv4アドレス。4オクテット。
ID_FQDN 2 FQDN。NULL、CRなどで終端しないこと。
ID_RFC822_ADDR 3 RFC822のemail address。NULL、CRなどで終端しないこと。realm
を含むNAIをIDに使用する場合にも使用される。
ID_IPV6_ADDR 5 IPv6アドレス。16オクテット。
ID_DER_ASN1_DN 9 X.500のANS.1。
ID_DER_ASN1_GN 10 X.509のANS.1。
ID_KEY_ID 11 ベンダー固有で規定するバイト列。realmを含まないNAIをIDに
使用する場合にも使用される。

• Certificate Payload：フォーマット
証明書を送信する。
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Cert Encoding | |
+-+-+-+-+-+-+-+-+ |
~ Certificate Data ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Certificate Payload：フィールド
Field Length 説明
Certificate Encoding 1 octet Certificate Data filedに含まれる証明書の種別。
Certificate Data variable Certificate Encoding fieldで指定されたデータ。
Certificate Encoding Value
PKCS #7 wrapped X.509 certificate 1
PGP Certificate 2
DNS Signed Key 3
X.509 Certificate - Signature 4
Kerberos Token 6
Certificate Revocation List (CRL) 7
Authority Revocation List (ARL) 8
SPKI Certificate 9
X.509 Certificate – Attribute 10
Raw RSA Key 11
Hash and URL of X.509 certificate 12
Hash and URL of X.509 bundle 13

• Certificate Request Payload：フォーマット
証明書を要求する。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Cert Encoding | |
+-+-+-+-+-+-+-+-+ |
~ Certification Authority ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Nonce Payload：フォーマット
IKE SAのKeyの計算に使用するランダムな値。
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ Nonce Data ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Nonce Data：送信側によって生成されたランダムな値。16～256オクテッ
トであること。

• Delete Payload：フォーマット
送信者がSADから削除するSPIを通知する。
同じプロトコル（IKE/ESP/AH）のSPIならば1 Delete Payloadに複数含んでよい。
1 INFORMATIONAL Exchangeに複数Delete Payloadが含まれてもよい。
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Protocol ID | SPI Size | Num of SPIs |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ Security Parameter Index(es) (SPI) ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Delete Payload：フィールド
Field Length 説明
Protocol ID 1 octet 1：IKE SA。2：AH。3：ESP。
SPI Size 1 octet 0：IKE。4：AH/ESP。
Num of SPIs 2 octets Delete Payloadに含まれるSPIの数。
SPI variable 削除するSAのID

• Vendor ID Payload：フォーマット
ベンダー定義の定数が含まれる。
デバッグ、プロトコル拡張に使用される。
任意のExchangeに任意の数のVendor ID Payloadを含めてよい。
未知のVendor ID Payloadは無視すること。
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ Vendor ID (VID) ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Configuration Payload：フォーマット
設定情報の交換に使用する。
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| CFG Type | RESERVED |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ Configuration Attributes ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Configuration Attribute
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|R| Attribute Type | Length |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ Value ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Configuration Payload：フィールド
Field Length 説明
CFG Type 1 octet Exchangeのタイプ。
CFG_REQUEST：1、CFG_REPLY：2、CFG_SET：3、
CFG_ACK：4
Configuration
Attributes
variable 設定情報を示すType Length Value構造体。

• Configuration Attribute：フィールド
Field Length 説明
Attribute Type 15 bits Configuration Attributeのtype。
Length 2 octets Configuration Attributeのオクテット長。
Value variable Configuration Attribute。
Attribute Type Value Multi-Valued Length
------------------------------------------------------------
INTERNAL_IP4_ADDRESS 1 YES* 0 or 4 octets
INTERNAL_IP4_NETMASK 2 NO 0 or 4 octets
INTERNAL_IP4_DNS 3 YES 0 or 4 octets
INTERNAL_IP4_NBNS 4 YES 0 or 4 octets
INTERNAL_IP4_DHCP 6 YES 0 or 4 octets
APPLICATION_VERSION 7 NO 0 or more
INTERNAL_IP6_ADDRESS 8 YES* 0 or 17 octets
INTERNAL_IP6_DNS 10 YES 0 or 16 octets
INTERNAL_IP6_DHCP 12 YES 0 or 16 octets
INTERNAL_IP4_SUBNET 13 YES 0 or 8 octets
SUPPORTED_ATTRIBUTES 14 NO Multiple of 2
INTERNAL_IP6_SUBNET 15 YES 17 octets

• Configuration Payload：IPv6設定の例
IPv6アドレス、IPv6DNSアドレスを要求。
CP(CFG_REQUEST) =
INTERNAL_IP6_ADDRESS()
INTERNAL_IP6_DNS()
TSi = (0, 0-65535, :: - FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF)
TSr = (0, 0-65535, :: - FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF)
IPv6アドレス、IPv6DNSアドレスを応答。
TSiを範囲指定。
CP(CFG_REPLY) =
INTERNAL_IP6_ADDRESS(2001:DB8:0:1:2:3:4:5/64)
INTERNAL_IP6_DNS(2001:DB8:99:88:77:66:55:44)
TSi = (0, 0-65535, 2001:DB8:0:1:2:3:4:5 - 2001:DB8:0:1:2:3:4:5)
TSr = (0, 0-65535, :: - FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF)

• EAP Payload：フォーマット
EAP認証で使用するPayload。
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ EAP Message ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
EAP Message フォーマット
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Code | Identifier | Length |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Type | Type_Data...
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-

• EAP Payload：フィールド
Field Length 説明
Code 1 octet Request (1), Response (2), Success (3), Failure (4)を示す。
Identifier 1 octet メッセージのID。再送の識別に使用される。
Length 2 octets EAP Messageのlength。
Type 1 octet Request(1) / Response(2)で存在する。
Request(1)：要求するデータ。
Response(2)要求されたデータ or NAK。
Type_Data variable Request(1) / Response(2)で存在する。
EAP Methodによって異なる。

Rfc5996(internet key exchange protocol version 2 (ik ev2))

Recommended

Recommended

More Related Content

Viewers also liked

Viewers also liked (7)

Similar to Rfc5996(internet key exchange protocol version 2 (ik ev2))

Similar to Rfc5996(internet key exchange protocol version 2 (ik ev2)) (11)

More from Tetsuya Hasegawa

More from Tetsuya Hasegawa (20)

Rfc5996(internet key exchange protocol version 2 (ik ev2))