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文章目录
- 为什么需要Xsec
- Xsec是如何工作的
- Xsec有哪些应用场景
/> Xsec是由"X"和"sec"组成的缩写，"X"代表未知，"sec"代表安全security。 Xsec是华为以IPSec技术框架和BGP扩展协议为基础提出的一种新型点到多点的自适应加密技术，具有高可靠、易部署等技术优势，可以有力支撑SRv6组网场景的业务加密部署。 /> 随着业务组网规模的高速增长、网络可靠性要求的日趋严格以及密码攻击方法的不断发展，传统网络加密方案的短板愈发明显。 以金融行业为例，目前企业通常采用Hub-Spoke的组网方式将总部和多个分支网络相连，便于加强企业的通信安全和统一管理。 传统方式一般采用IPSec或GRE IPSec等技术构建VPN网络，由于IPSec需要点对点建立隧道，因此分支间无法直接通信，数据需通过总部（Hub节点）中转，存在如下几个问题：/>
为什么需要Xsec
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IPSec是一个点对点的加密技术，多点之间需要两两进行配置和协商，随着网络规模的扩大，加密隧道和加密协议会话数量以及会话状态数量会呈指数级增长，协商效率较低，配置和运维复杂。
IPSec只支持基于隧道的协商，无法基于路由和业务进行加密。
在SRv6场景中，需要同时部署业务承载隧道和IPSec加密隧道，这种叠加部署的方式造成了数据传输网络状态的高复杂度，当发生IPSec隧道故障时，业务重新选择其他可用的IPSec隧道，业务恢复周期需要秒级以上，无法满足网络高可靠的要求。
为了解决上述问题，基于Xsec的加密技术应运而生。
Xsec加密技术，继承了IPSec的安全特性，通过加密与验证的方式为IP数据包提供安全服务。
Xsec基于BGP扩展协议进行密钥协商的创新方案拓宽了IPSec的使用范围，从而具有如下优势：
- 一点加密，大幅降低配置和运维复杂度。
通过BGP协议点到多点的发布方式，避免了传统加密方式需要点到点逐个部署加密隧道的繁杂工作，有力支撑了大规模加密网络的部署。
- 随路加密，提高网络高可靠性能力。
业务随路由加密使用业务隧道直接进行加密处理，无需构建加密隧道，加密和隧道完全解耦，解决了业务承载隧道叠加IPSec加密隧道的高复杂度问题，简化了网络可靠性设计，同时避免了故障处理时需额外配置策略引流动作。
Xsec加密继承业务原有的可靠性保障能力，可以实现节点、单板、链路多级别的高可靠保护容灾能力。
Xsec是如何工作的
Xsec不是一个单独的协议，而是一系列为IP网络提供安全性的协议和服务的集合，主要包括Xsec安全联盟、报文封装、加密验证算法、加密属性传递方法。
Xsec安全联盟
Xsec安全传输数据的前提是在通信双方之间成功建立SA（Security
Association，安全联盟），简称Xsec
SA。
安全联盟是通信双方间对某些协商要素的约定，由一个三元组来唯一标识，这个三元组包括SPI（Security
Parameters
Index，安全参数索引）、目的IP地址和ESP安全协议（Encapsulating
Security
Payload，封装安全载荷）。
其中，SPI是为唯一标识SA而生成的一个32比特的数值，它被封装在ESP头中传输。
Xsec
SA是单向的逻辑连接，输入的IP报文和输出的IP报文由入方向安全联盟和出方向安全联盟分别处理。
因此必须在单个通信节点上建立两个Xsec
SA，一个用于处理外发IP报文，另一个用于处理接收IP报文。
Xsec报文封装
为了保证数据传输的安全性，Xsec使用ESP协议来提供加密、验证等安全服务。
加密机制保证了数据的机密性，防止数据在传输过程中被窃取；验证机制保证了数据的真实可靠，防止数据在传输过程中被仿冒和篡改。
ESP协议在每一个数据包的标准IP报头与TCP协议头之间添加一个ESP头，并在数据包后方追加一个ESP尾。
原始报文经过封装后，ESP协议的加密部分包括传输层协议头、数据和ESP尾，认证部分包括ESP头、传输层协议头、数据和ESP尾。
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size="1">Xsec加密报文封装 Xsec加密验证算法 ESP协议提供的安全功能依赖于协议采用的加密、验证算法。
对称加密算法是指数据发送方和接收方使用相同的密钥进行加密、解密。
用于加密的对称密钥通过DH（Diffie-Hellman）算法生成并在两端设备共享。
Xsec支持CBC（Cipher
Block
Chaining）模式或者GCM（Galois/Counter
Mode）模式的AES算法。
Message
Code，哈希运算消息认证码）验证算法比较完整性校验值ICV（Integrity
Check
Value），对转发面数据进行认证。
HMAC是哈希函数（HASH）和消息认证码MAC（Message
Au***ntication
Code）的结合，HMAC利用Hash函数，以一个对称密钥和一个数据包作为输入，生成一个固定长度的输出，这个输出被称为完整性校验值ICV。
用于验证的对称密钥通过DH算法生成并在两端设备共享。
Xsec支持SHA2-256位以上的验证算法。
通常情况下，加密和验证算法需要配合使用。
如下图所示，Xsec发送方会使用加密算法和对称密钥对报文进行加密，即将原始数据“乔装打扮”封装起来。
然后发送方和接收方分别通过相同的验证算法和对称密钥对加密后的报文进行处理得到完整性校验值ICV。
如果两端计算的ICV相同则表示该报文在传输过程中没有被篡改，接收方对验证通过的报文进行解密处理；如果ICV不相同则直接丢弃报文。
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size="1">Xsec加密验证过程 Xsec密钥交换 使用对称密钥进行加密、验证时，如何安全地共享密钥是一个很重要的问题。 Xsec采用DH算法生成密钥材料，通信双方通过自动协商生成动态密钥可以解决这个问题。 DH算法产生的密钥材料、Xsec使用的安全协议、数据的封装模式、加密与验证算法等加密信息通过BGP协议在发送和接收设备之间进行传递。 为了保证网络上携带加密属性信息的BGP报文传输的安全性，BGP需要配置SSL/TLS认证。 在加密属性的传递过程中，BGP主要和Xsec安全组件进行交互，密钥材料的生成、动态密钥的计算、安全联盟的协商均由Xsec安全组件实现。 具体的传递过程如下图所示，分为如下几个步骤：
ES-AD路由并携带Xsec加密属性向邻居节点发送。
ES-AD路由后，将其下发给Xsec安全组件。
接收方向发送方传递加密属性的步骤同理。
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size="1">BGP传递Xsec加密属性示意图 Xsec工作原理 Xsec基本工作原理分为如下几步： 通信双方约定Xsec安全策略。 />SA建立需要通信双方提前约定好协商策略，即Xsec安全策略，包括Xsec使用的安全协议、数据的封装模式、加密与验证算法，发起协商时的DH密钥交换算法等信息。 通信双方协商Xsec安全联盟。 />通信双方约定好Xsec安全策略，通过BGP扩展协议传递加密信息，向BGP EVPN对等体或对等体组发布携带Xsec属性的ES-AD路由，协商建立Xsec SA。 BGP同时配置SSL/TLS认证，保证网络上携带加密属性信息的BGP报文传输的安全性。 通信双方加密验证传输数据。 SA建立成功后，双方就可以传输数据了。 一个网络实体可以创建多对SA，在SA数据库中统一存储管理。 通信双方在传输数据的过程中，Xsec对报文的处理流程如下图所示，发送方外发报文时首先判断是否配置了Xsec安全策略，如果已配置Xsec策略则根据安全参数索引SPI匹配SA数据库中对应的SA，对报文进行加密封装，然后转发报文。 同理，接收方接收报文时首先判断是否配置了Xsec安全策略，如果已配置Xsec策略再判断是否为ESP协议封装的报文，然后通过封装在ESP报文头中的SPI来判断接收到的报文应该用SA数据库中的哪个SA来做安全认证，对报文进行解密，完成处理。 size="1">Xsec报文处理流程 Xsec点到多点自适应加密技术通过BGP协议随路由对业务数据进行加密，部署简化，网络可靠性高，在大型SRv6组网场景中具有较好的应用，比较典型的有跨域云骨干专线、金融银行场景等。 跨域云骨干专线场景 在跨域云骨干专线中，城市A和城市B之间通过SRv6 VPN跨越互联骨干网，中间节点支持IPv6，Xsec技术为该场景提供了随路加密能力，业务仅需在两端部署，解决了业务承载隧道叠加IPSec加密隧道的高复杂度问题，简化了网络可靠性设计。 size="1">Xsec在跨域云骨干专线的应用 金融银行场景 在金融行业，银行分支网点和总行之间依靠SRv6技术打通接入点和云中心之间的网络连接，由于金融行业对数据传输要求安全等级高，现网设备通过IPSec对业务数据加密，众多分行网点和总行的通信需要逐一部署，增加了管理复杂性。 通过Xsec随路加密技术对总行和分支网点之间的流量进行加密，只需要单点配置加密成员列表，即可实现对加密节点的增减，极大地降低了配置和运维复杂度。 size="1">Xsec在金融银行场景的应用/>Xsec
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Xsec有哪些应用场景
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