Was ist eine Sicherheitsassoziation?

Eine Sicherheitsassoziation (SA) ist die ausgehandelte Gesamtheit von Sicherheitsparametern – Verschlüsselungsalgorithmus, Authentifizierungsmethode, Schlüssel und Gültigkeitsdauer –, auf die sich zwei IPsec-Peers einigen, bevor geschützter Datenverkehr durch einen Tunnel fließen kann. Jede Richtung eines IPsec-Tunnels unterhält eine eigene SA, und IKE handelt diese nach einem festgelegten Zeitplan neu aus, sodass der verschlüsselte Datenverkehr niemals unterbrochen werden muss.

Die wichtigsten Erkenntnisse

• Eine SA definiert die Schlüssel, den Algorithmus und die Gültigkeitsdauer für eine Tunnelrichtung.
• IKE verhandelt Sicherheitsvereinbarungen (SAs) und generiert automatisch neue Schlüssel, bevor diese ablaufen.
• Jeder IPsec-Tunnel unterhält ein separates Paar aus eingehender und ausgehender Sicherheitsvereinbarung (SA).
• Ein Sicherheitsparameterindex (SPI) identifiziert jede Sicherheitsanwendung (SA) auf einem Gerät.
• VOS stellt den IKE- und IPsec-SA-Status pro Tunnel für die Echtzeitüberwachung bereit.

Auf dieser Seite: Warum das wichtig ist · So funktioniert es · Arten · Sicherheitszuordnungen & Versa · Häufig gestellte Fragen

Warum sind Sicherheitszuordnungen wichtig?

Eine Sicherheitsassoziation (SA) ist das, was den Datenverkehr tatsächlich schützt – nicht die Tunnelkonfiguration selbst, sondern die aktive Vereinbarung, die jeder Endpunkt bei jedem Paket durchsetzt. Ohne eine gültige SA verfügt ein Peer über keinen Schlüssel und keinen Algorithmus, den er anwenden könnte, sodass kein geschützter Datenverkehr übertragen werden kann. Jede SA hat eine bestimmte Laufzeit und muss kontinuierlich erneuert werden: IKE verhandelt sie vor Ablauf neu, sodass ein funktionierender Tunnel niemals unterbrochen wird. Wenn die Schlüsselerneuerung fehlschlägt, leitet der Tunnel keinen Datenverkehr mehr weiter, auch wenn seine Konfiguration noch korrekt erscheint – deshalb ist der SA-Status eines der ersten Dinge, die Betreiber bei der Diagnose einer Störung überprüfen.

Das Modell regelt die Sicherheit zudem für jede Richtung und jedes Peer-Paar unabhängig voneinander, sodass eine Kompromittierung eines Tunnels die anderen nicht gefährdet. Diese Isolierung ermöglicht es, dass große Installationen – Hunderte von Zweigstellen mit jeweils eigenen Tunneln – betrieben werden können, ohne dass sich ein Ausfall auf das gesamte Netzwerk auswirkt.

Was ist eine Sicherheitszuordnung?

Eine SA ist der Datensatz, den jeder Endpunkt für eine Richtung des Datenverkehrs eines Tunnels führt: welcher Verschlüsselungsalgorithmus verwendet werden soll (AES-GCM oder AES-CBC), welcher Algorithmus die Integrität überprüft, die aktuellen Sitzungsschlüssel und wie lange die Vereinbarung vor einer Neuverhandlung gültig ist. Zwei SAs – eine für den eingehenden und eine für den ausgehenden Datenverkehr – decken den Datenverkehr eines Tunnels in beide Richtungen ab.

Jede SA wird durch einen Security Parameter Index (SPI) eindeutig identifiziert, einen 32-Bit-Wert, den der Absender jedem Paket hinzufügt, in Kombination mit der Zieladresse und dem Sicherheitsprotokoll (AH oder ESP). Der Empfänger verwendet dieses Triplett, um die passende SA zu finden und deren Schlüssel und Algorithmen anzuwenden.

SAs werden nicht direkt konfiguriert; sie werden über IKE ausgehandelt. In Phase 1 wird ein geschützter Kontrollkanal zwischen den Peers eingerichtet, der selbst durch eine IKE-SA geregelt wird, und in Phase 2 wird dieser Kanal genutzt, um die IPsec-SA auszuhandeln, die den eigentlichen Datenverkehr schützt.

Arten von Sicherheitszuordnungen

Jede IPsec-Sitzung wird durch zwei SAs geregelt. Die in Phase 1 hergestellte IKE-SA schützt den Verhandlungskanal: Die Peers authentifizieren sich gegenseitig und vereinbaren Parameter für alle nachfolgenden Schritte. Die in Phase 2 hergestellte IPsec-SA – eine pro Richtung – verschlüsselt und authentifiziert den Datenverkehr tatsächlich; sie ist von kürzerer Dauer und wird häufiger neu generiert als die IKE-SA, aus der sie hervorgegangen ist.

SAs unterscheiden sich zudem je nach Protokoll. Eine ESP-SA deckt den „Encapsulating Security Payload“-Verkehr ab – also Verschlüsselung plus Authentifizierung – und den Großteil der eingesetzten IPsec-Lösungen, während eine AH-SA den „Authentication Header“-Verkehr abdeckt, bei dem Pakete authentifiziert, jedoch nicht verschlüsselt werden; sie findet heute kaum noch Verwendung, da sie NAT nicht durchqueren kann.

In einer Minderheit der Implementierungen kommen manuell eingegebene SAs mit statischen Schlüsseln anstelle der IKE-Aushandlung zum Einsatz. Manuelle SAs umgehen die Steuerungsebene vollständig, was die Fehlerbehebung im Labor vereinfacht; allerdings verzichten sie auf die Schlüsselerneuerung und die Perfect Forward Secrecy, weshalb sie in Produktionsumgebungen vermieden werden.

Sicherheitsverbände & Versa

VOS-Geräte machen den SA-Status für die Betriebsüberwachung sichtbar. In Director enthält die Ansicht „Gerätedienste“ auf der Registerkarte „Monitor“ einen eigenen IPsec-Abschnitt mit den Registerkarten „IKE-Sicherheitsvereinbarung“ und „IPsec-Sicherheitsvereinbarung“ – so kann ein Operator nicht nur den Status (aktiv/inaktiv) eines Tunnels einsehen, sondern auch detaillierte Informationen zu den aktiven Schlüsseln, Algorithmen und der verbleibenden Lebensdauer der SAs des Tunnels abrufen. Die gleichen Ansichten sind über das Live-Überwachungs-Dashboard des „Titan “-Portals verfügbar.

Die Sichtbarkeit der Sicherheitsverbindungen (SA) ist ebenfalls Teil der Validierung von Integrationen. Bei der Anbindung einer VOS-Niederlassung an die Netskope Security Cloud über einen Site-to-Site-IPsec-Tunnel überprüft das unter Versadokumentierte Verfahren nacheinander den IKE-Verlauf, die IKE-Sicherheitsvereinbarung, den IPsec-Verlauf und die IPsec-Sicherheitsvereinbarung – und bestätigt so gültige Sicherheitsverbindungen in beide Richtungen.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen einer IKE-SA und einer IPsec-SA?

Eine IKE-SA schützt den Kontrollkanal, über den die Teilnehmer Verhandlungen führen – sie authentifiziert sie und sichert die weitere Verhandlung. Eine IPsec-SA, die innerhalb dieses Kanals ausgehandelt wird, verschlüsselt und authentifiziert den Datenverkehr. Jeder Tunnel verfügt über eine IKE-SA und mindestens zwei IPsec-SAs, eine pro Richtung.

Wie viele SAs benötigt ein IPsec-Tunnel?

Mindestens drei: eine IKE-SA für den Steuerkanal sowie je eine eingehende und eine ausgehende IPsec-SA für den Datenverkehr, da jede SA unidirektional ist. Ein Tunnel, der sowohl ESP- als auch AH-Verkehr überträgt, kann über dieses Minimum hinaus zusätzliche SA-Paare unterhalten.

Was passiert, wenn eine Sicherheitsassoziation abläuft?

Der durch diese SA geschützte Datenverkehr wird nicht mehr weitergeleitet. In der Praxis kommt dies jedoch selten vor: IKE verfolgt die verbleibende Laufzeit jeder SA und handelt rechtzeitig vor deren Ablauf eine neue SA aus, sodass ein intakter Tunnel im Hintergrund kontinuierlich neu verschlüsselt wird, ohne dass es zu sichtbaren Unterbrechungen des Datenverkehrs kommt.

Was ist ein Sicherheitsparameterindex (SPI)?

Ein 32-Bit-Wert, der eine bestimmte Sicherheitsvereinbarung (SA) identifiziert. Der sendende Endpunkt versieht jedes Paket mit seiner SPI; der Empfänger kombiniert diese SPI mit der Zieladresse und dem Sicherheitsprotokoll, um die passende SA zu ermitteln und die richtigen Schlüssel und Algorithmen anzuwenden.

Kann eine Sicherheitszuordnung manuell konfiguriert werden, anstatt sie auszuhandeln?

Ja – eine manuell generierte Sicherheitsverbindung (SA) verwendet vom Administrator konfigurierte statische Schlüssel anstelle einer IKE-Aushandlung und umgeht dabei die Steuerungsebene vollständig. Sie wird gelegentlich für Labortests oder zur Fehlerbehebung verwendet, wird jedoch in Produktionsumgebungen vermieden, da manuelle SAs weder automatisch neu generiert werden können noch „Perfect Forward Secrecy“ bieten.

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