¿Qué es el ESP?

La Carga Útil de Seguridad Encapsulada (ESP) es el protocolo IPsec —número de protocolo IP 50— que cifra y autentica el contenido de un paquete IP tunelizado. Es el pilar fundamental de IPsec: mientras que IKE negocia las claves, ESP se encarga de la tarea real de proteger cada paquete que atraviesa el túnel, tanto en la superposición SD-WAN de Versacomo en las conexiones de los clientes de SASE .

Puntos clave

• El protocolo ESP cifra, autentica y protege la integridad de los paquetes IP tunelizados.
• Funciona con el número de protocolo IP 50, a diferencia de AH y del protocolo IKE básico.
• IKE negocia la asociación de seguridad; ESP la aplica paquete a paquete.
• El modo túnel envuelve todo el paquete; el modo de transporte solo envuelve la carga útil.
• Versa utiliza ESP para las rutas de superposición de SD-WAN y los túneles VPN de cliente « SASE ».

En esta página: Por qué es importante · Cómo funciona · Tipos · ESP y Versa · Preguntas frecuentes

¿Por qué es importante el ESP?

ESP es la parte de IPsec que se encarga de la protección real de los datos. IKE se ocupa de la autenticación entre pares y de la negociación de claves, pero cada paquete que atraviesa un túnel IPsec es encapsulado, cifrado y autenticado por ESP. Funciona por debajo de la capa de aplicación, por lo que cualquier protocolo dentro del túnel queda protegido sin necesidad de modificaciones; de ahí que ESP sea la base tanto de las VPN de sitio a sitio como de las superposiciones SD-WAN y de los clientes de acceso remoto.

El protocolo ESP también sustituyó a su protocolo hermano, el Authentication Header (AH), como opción predeterminada de IPsec. El AH autentica un paquete, incluidos los campos de la cabecera exterior, pero no proporciona cifrado; y, dado que cubre esos campos, la reescritura de direcciones hace imposible su paso a través de una pasarela NAT. ESP solo autentica la carga útil, por lo que tolera mucho mejor el NAT, aunque no sin ayuda: ESP es el protocolo IP 50 y no dispone de puertos que un dispositivo NAT pueda asignar, por lo que, en general, los túneles dependen de NAT-Traversal (NAT-T, RFC 3948), que detecta un NAT en la ruta durante la negociación IKE y encapsula ESP dentro del puerto UDP 4500. Esa capacidad de funcionar con NAT, frente a la imposibilidad de AH, es una de las razones por las que ESP se convirtió en la opción casi universal.

¿Qué es el ESP?

Desde el punto de vista estructural, el protocolo ESP envuelve los datos protegidos entre un encabezado y un pie. El encabezado contiene un índice de parámetros de seguridad (SPI), que identifica qué asociación de seguridad —y, por lo tanto, qué claves y algoritmos— se debe utilizar, además de un número de secuencia que protege contra la repetición de mensajes. La carga útil se cifra con el cifrado negociado, y un pie añade relleno, el campo de protocolo siguiente y un valor de comprobación de integridad opcional para la detección de manipulaciones.

La asociación de seguridad (SA) que rige un flujo ESP se negocia previamente mediante IKE: el algoritmo de cifrado, el modo hash o AEAD y la duración de la clave. El propio ESP no negocia nada: aplica lo que especifique la SA, razón por la cual los dispositivos VOS de Versapresentan el ESP como una «transformación IPsec» distinta, separada de la transformación IKE utilizada para el intercambio de claves.

Tipos de ESP

ESP admite dos modos de encapsulación. El modo túnel envuelve todo el paquete IP original dentro de un nuevo paquete exterior, ocultando la dirección original; se utiliza en prácticamente todas las VPN de sitio a sitio y de acceso remoto. El modo de transporte cifra únicamente la carga útil, dejando visible la cabecera original; se utiliza principalmente para la protección de host a host.

La elección del algoritmo de cifrado ha evolucionado a lo largo de varias generaciones. Las primeras implementaciones combinaban 3DES o AES-CBC con un hash MD5 o SHA independiente. Las implementaciones modernas prefieren modos combinados (AEAD), como AES-GCM, que cifran y autentican en una única pasada acelerada por hardware. También existe una opción de cifrado NULL: solo autenticación, sin cifrado. Los dispositivos VOS de Versaofrecen toda esta gama: 3DES y AES en los modos CBC, GCM y CTR, combinados con hash MD5, SHA-1, SHA-2 o XCBC, además de NULL.

ESP y Versa

Versa utiliza ESP en dos lugares. En la superposición SD-WAN, ESP cifra el tráfico de los planos de control y de datos que circula por las rutas IPsec entre los nodos del controlador y los dispositivos CPE; cada ruta de superposición es, en el fondo, un túnel protegido por ESP. En el servicio de acceso seguro «Versa », el ESP protege el túnel entre un cliente de « SASE » y su pasarela: los administradores configuran los campos de IKE e IPsec en pestañas separadas, seleccionando una transformación IKE para el intercambio de claves y una transformación IPsec distinta —cifrado y hash—, además de un grupo PFS y una duración de la SA (28 800 segundos por defecto).

El cliente SASE puede probar un orden de túnel de DTLS, IPsec o TLS, por lo que IPsec basado en ESP es una de las tres opciones de transporte, configuradas de forma idéntica para Secure SD-WAN las implementaciones de NGFW. La autenticación del túnel utiliza un certificado de CA o una clave precompartida.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre ESP y AH?

AH autentica un paquete, incluidos los campos de la cabecera externa, pero no proporciona cifrado; ESP cifra la carga útil y autentica únicamente lo que protege. Dado que ESP no cubre la cabecera externa, puede atravesar un dispositivo NAT —aunque, al ser un protocolo IP sin puertos, suele necesitar NAT-Traversal (encapsulación UDP 4500) para hacerlo—, mientras que AH no puede atravesar NAT en absoluto. Por eso, casi todas las implementaciones modernas de IPsec utilizan ESP, y AH rara vez se implementa.

¿De qué está hecho el cabezal del ESP?

Un encabezado ESP contiene un índice de parámetros de seguridad (SPI) que identifica la asociación de seguridad y un número de secuencia que impide la repetición. Precede a la carga útil cifrada; a continuación viene un trailer con relleno, un campo «next-header» y un valor de comprobación de integridad opcional para la autenticación.

¿El ESP siempre cifra el tráfico?

No necesariamente: ESP admite una opción de cifrado NULL que autentica un paquete sin cifrarlo, lo cual resulta útil para la resolución de problemas o en los casos en que la confidencialidad se gestiona en otro lugar. En entornos de producción, incluidas las implementaciones de « Versa », ESP casi siempre se configura con un cifrado real, como AES-GCM o AES-CBC.

¿Cuál es la diferencia entre el modo túnel y el modo de transporte de ESP?

El modo túnel encapsula todo un paquete IP original dentro de uno nuevo cifrado, ocultando el direccionamiento interno; es la configuración predeterminada para las VPN de sitio a sitio y de acceso remoto. El modo de transporte cifra únicamente la carga útil y mantiene visible la cabecera original; se utiliza principalmente para la protección directa de host a host.

¿Qué se encarga de gestionar las claves que utiliza el ESP?

IKE (Internet Key Exchange) negocia la asociación de seguridad en la que se basa el ESP: autentica a los pares y acuerda los algoritmos de cifrado, los hash y la duración de las claves. El propio ESP no realiza ninguna negociación; simplemente aplica lo que especifique la asociación de seguridad activa a cada paquete que protege.

Más información sobre el ESP

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