- IP加密(常见的IPsec)保护所有IP交通——不仅仅是网络——在过境。
- 随着威胁的演变，包括量子计算，强有力的加密和关键管理至关重要。
IP加密是指通过加密和认证数据包在网络层(IP)保护数据右侧的过程。 最广泛使用的标准是IPsec(Internet Protocol 安全保卫) (中文(简体) )。 与保障网络流量的HTTPS不同，IPsec在应用层下隐蔽工作以保护所有IP流量——电子邮件，VoIP，文件传输，云服务——横跨IPv4和IPv6网络。 它是由互联网工程任务组(IETF)定义的协议套件。
IPsec如何运作
IPsec由几个关键组件构建。 认证信头(AH)确保包的完整性和原产地，并有助于防止重播攻击，尽管它不加密有效载荷。 封装安全有效载荷(ESP)加密数据，可选使用IP头，也确保完整性和真实性。 Internet Key Exchange(IKE/IKEv2)在同行之间谈判密钥和政策(安全协会)，使用Diffie–Hellman和X.509证书等协议。 安全协会(SAS)定义密码参数，例如要申请给定会话的密钥，算法，和寿命。 实质上，IKE建立安全隧道，ESP/AH在内部保护数据。
为什么加密和认证事项
加密确保只有授权方才能读取有效载荷， 两者对防止被动监测和积极干预过境至关重要。
动作中的对称和不对称密码
IPsec将像AES一样跨ESP的对称加密结合起来，提供快速，高效的保密性，以及IKE期间的不对称密码学，如Diffie–Hellman和RSA，在没有事先共享秘密的情况下建立安全的会话密钥。 这种混合设计平衡了性能和安全。
IP 加密的真实世界用途
IPsec支撑了许多日常的安全连接。 例如，当您在家使用一个作品VPN时，IPsec默默地将您的数据加密回公司网关。 IoT设备通常包括嵌入式IPsec堆栈，以保护发送到云服务器的遥测。 企业在分支办事处或云服务之间创建IPsec隧道，以强制执行安全政策并确保合规。
幕后：运输和隧道模式
IPsec以两种模式运行。 运输模式加密有效载荷，但原IP头部完好无损。 Tunnel 模式将全部原始的 IP 数据包(包括页眉) 包裹在一个新数据包内。 这通常用于网站 虚拟网络 或安全网关。 选择正确的模式取决于使用案例——远程访问与网络对网络安全。
配置的复杂性和兼容性
IPsec虽然很强大，但对于配置可能具有挑战性。 管理员必须设置正确的模式，选择AES-GCM或ChaCha20-Poly1305等算法管理密钥寿命，并确保NAT traversal被启用。 一些设备缺乏全面支持，防火墙或 NAT 设备 除非配置特殊措施，否则可以干扰关键交换。
性能和硬件加速
加密和解密每个数据包都增加了间接费用。 然而，带有加密加速(AES-NI)甚至专门化的VPN硬件的现代CPU大大降低了这种速度，确保性能仍然可用——即使是在高通量链路上。
准备量子未来
量子计算机对当前不对称算法构成威胁。 NIST和IETF等机构正致力于在量子加密后将量子安全算法整合到IKEv2中。 新兴研究探索量子键分布，以保障IPsec隧道的规模。 最近的一项研究表明，有100个Gbps量子安全IPsec隧道受到量子密钥分布的保护——突出真实世界的进步。
专家观点
安全专家一贯强调加密的重要性。 Cloudflare指出， IPsec“帮助确保公共网络发送的数据安全”。 一位来自Aviatrix的网络工程师断言IPsec提供"比MACSec更好的end-to-end安全"，用于云层连接。 从业人员之间的Reddit讨论强调，微软推荐GCMAES256用于最佳吞吐量，平衡性能和完整性。 这些观点进一步表明，在加密实力和执行稳健性两方面的优异表现至关重要。
强大的 IP 加密的最佳做法
为了实现强大的安全性，使用AES-GCM或ChaCha20-Poly1305等现代密码。 通过证书或安全的公用钥匙基础结构而不是预先共享的密钥强制进行强有力的认证。 确保NAT的转录得到支持，以便实现更广泛的兼容性。 定期旋转密钥以限制潜在暴露。 保持量子准备，在有量子扩展时进行监测和采用量子扩展。
每天遇到 IP 加密
大多数人每天使用IP加密而不知所措。 当你的公司VPN连接时 IPsec正在悄悄地保护你的交通 智能设备使用嵌入式IPsec堆栈进入服务器。 各组织使用加密隧道，在分支和云服务之间强制执行安全，合规和审计。
问题
1. IP加密与HTTPS/TLS有何区别？
IP加密在IP层保护所有东西，不管应用如何保护所有流量。 HTTPS/TLS只保障网络流量。
2. IPsec能加密我所有的互联网流量吗？
对 在隧道模式中，IPsec可以加密两个网关之间的所有流量，有效保证所有中转数据的安全。
3. IPsec很难建立？
由于各种模式，算法和NAT相关问题，它具有复杂性的声誉。 但现代工具和电器简化了部署。
4. 量子计算会打破IPsec吗？
量子计算机威胁IPsec的不对称部分。 向“量子”后关键交换的过渡已经开始。
5. 小企业如何使用IP加密？
甚至小公司也可以使用IPsec启用的路由器或VPN电器来保护远程接入和分支连接。
