IPv4協(xié)議是在1975年推出，由于其內(nèi)在的開(kāi)放性和不斷更新而受到開(kāi)發(fā)人員和用戶的歡迎，成為了互聯(lián)網(wǎng)的通用協(xié)議。隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，IPv4定義的有限地址空間消耗速度正在逐年加快，雖然采取了許多節(jié)約地址的方法(如子網(wǎng)劃分技術(shù)、NAT地址轉(zhuǎn)換、保留IP地址等)，但按照互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在的發(fā)展速度，IPv4地址將被分配完畢。
IPv4 協(xié)議本身也存在著諸多安全缺陷：第一，很容易被竊聽(tīng)和欺騙。大多數(shù)因特網(wǎng)上的流量是沒(méi)有加密的。電子郵件口令、文件傳輸很容易被監(jiān)聽(tīng)和劫持。第二，配置的復(fù)雜性。訪問(wèn)控制的配置十分復(fù)雜，很容易被錯(cuò)誤配置，從而給黑客以可乘之機(jī)。第三，缺乏安全策略。許多站點(diǎn)在防火墻配置上無(wú)意識(shí)地?cái)U(kuò)大了訪問(wèn)權(quán)限，忽視了這些權(quán)限可能會(huì)被內(nèi)部人員濫用。
IPv6 協(xié)議的特點(diǎn)與安全性
IPv6是由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)設(shè)計(jì)的用來(lái)替代現(xiàn)行的IPv4協(xié)議的一種新的IP協(xié)議，與IPv4相比，IPv6在網(wǎng)絡(luò)保密性、完整性方面有了更好的改進(jìn)，在可控性、抗否認(rèn)性方面有了新的保證，IPv6協(xié)議的主要特點(diǎn)為：
1、擴(kuò)展的地址和路由選擇功能。IP地址長(zhǎng)度由32位增加到128位，可支持?jǐn)?shù)量大得多的可尋址節(jié)點(diǎn)、更多級(jí)的地址層次和較為簡(jiǎn)單的地址自動(dòng)配置。
2、真正地實(shí)現(xiàn)無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置。大容量的地址空間能夠真正實(shí)現(xiàn)無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置，使IPv6終端能夠快速連接到網(wǎng)絡(luò)上，無(wú)需人工配置，實(shí)現(xiàn)了真正的即插即用。
3、簡(jiǎn)化的首部格式。IPv4首部的某些字段被取消或改為選項(xiàng)，以減少報(bào)文。分組處理過(guò)程中常用情況的處理費(fèi)用，并使得IPv6首部額帶寬開(kāi)銷盡可能低，盡管地址長(zhǎng)度增加了。
4、支持?jǐn)U展首部和選項(xiàng)。IPv6的選項(xiàng)放在單獨(dú)的首部中，位于報(bào)文分組中IPv6首部和傳送層首部之間。IPv6的另一改進(jìn)，是其選項(xiàng)與IPv4不同，可具有任意長(zhǎng)度，不限于40字節(jié)。
5、支持驗(yàn)證和隱私權(quán)。IPv6定義了一種擴(kuò)展，可支持權(quán)限驗(yàn)證和數(shù)據(jù)完整性。這一擴(kuò)展是IPv6的基本內(nèi)容，要求所有的實(shí)現(xiàn)必須支持這一擴(kuò)展。IPv6還定義了一種擴(kuò)展，借助于加密支持保密性要求。
6、服務(wù)質(zhì)量能力。IPv6增加了一種新的能力，如果某些報(bào)文分組屬于特定的工作流，發(fā)送者要求對(duì)其給予特殊處理。
IPv6通過(guò)IPSec協(xié)議來(lái)保證IP 層的安全。IPSec是IPv6的一個(gè)組成部分。雖然在實(shí)現(xiàn)IPv6時(shí)必須要實(shí)現(xiàn)IPSec協(xié)議，但應(yīng)用時(shí)并不一定要使用它，IPv6協(xié)議把認(rèn)證頭部(AH)和封裝安全凈荷頭部(ESP)作為兩個(gè)可選的擴(kuò)展頭部。因此，本質(zhì)上IPv6并不能比IPv4帶來(lái)更高的安全性。
盡管IPv6協(xié)議采取了諸如支持驗(yàn)證和隱私權(quán)之類安全措施。但是IPv6也不可能徹底解決所有網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)伴隨其產(chǎn)生新的安全問(wèn)題，它的應(yīng)用也給現(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)體系帶來(lái)了新的要求和挑戰(zhàn)。在建設(shè)IPv6網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，需要全面考慮網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題。
IPv6網(wǎng)絡(luò)存在的安全隱患
IPv4向IPv6過(guò)渡技術(shù)的隱患
在IPv4到IPv6網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過(guò)程中，主要應(yīng)解決兩類問(wèn)題：1. IPv6孤島互通技術(shù)：實(shí)現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)的互通問(wèn)題;2. IPv6與IPv4互通技術(shù)。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)之間互相訪問(wèn)資源。對(duì)此，目前已經(jīng)推出了16種過(guò)渡技術(shù)，其中最基本的過(guò)渡技術(shù)包括雙棧技術(shù)和隧道技術(shù)。
雙協(xié)議棧會(huì)帶來(lái)新的安全問(wèn)題，對(duì)于同時(shí)支持IPv4和IPv6的主機(jī)，黑客可以同時(shí)用兩種協(xié)議進(jìn)行協(xié)調(diào)攻擊，發(fā)現(xiàn)兩種協(xié)議中存在的安全弱點(diǎn)和漏洞，或者利用兩種協(xié)議版本中安全設(shè)備的協(xié)調(diào)不足來(lái)逃避檢測(cè)。而且雙協(xié)議棧中一種協(xié)議的漏洞會(huì)影響另一種協(xié)議的正常工作。由于隧道機(jī)制對(duì)任何來(lái)源的數(shù)據(jù)包只進(jìn)行簡(jiǎn)單的封裝和解封，而不對(duì)IPv4和IPv6地址的關(guān)系做嚴(yán)格的檢查，所以隧道機(jī)制的引入，會(huì)給網(wǎng)絡(luò)安全帶來(lái)更復(fù)雜的問(wèn)題，也較多的出現(xiàn)安全隱患。
IPv6中組播技術(shù)缺陷的隱患
組播報(bào)文是通過(guò)UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)進(jìn)行傳輸?shù)?，所以它缺乏TCP(傳輸控制協(xié)議)所提供的可靠傳輸?shù)墓δ?。組播的開(kāi)放性使通信數(shù)據(jù)缺乏機(jī)密性和完整性的安全保護(hù)，而IPv6組播所需的MLD等組播維護(hù)協(xié)議不能滿足安全的需要。IP 組播使用UDP，任何主機(jī)都可以向某個(gè)組播地址發(fā)送UDP包，并且低層組播機(jī)構(gòu)將傳送這些UDP包到所有組成員。由于在IPv6組播通信中，任何成員都可以利用MLD報(bào)文請(qǐng)求臨近的路由加入組播群組，組播加入成員的約束機(jī)制很匱乏，無(wú)法保證通信的機(jī)密性，因此，對(duì)機(jī)密數(shù)據(jù)的竊聽(tīng)將非常容易。
無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置的隱患
通過(guò)ND協(xié)議實(shí)現(xiàn)IPv6節(jié)點(diǎn)無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置，實(shí)現(xiàn)了IPv6節(jié)點(diǎn)的即插即用，具有IPv6聯(lián)網(wǎng)的易用性和地址管理的方便性。同時(shí)也帶來(lái)了一些安全隱患：首先，對(duì)路由器發(fā)現(xiàn)機(jī)制，主要是通過(guò)路由器RA報(bào)文來(lái)實(shí)現(xiàn)。惡意主機(jī)可以假冒合法路由器發(fā)送偽造的RA報(bào)文，在RA報(bào)文中修改默認(rèn)路由器為高優(yōu)先級(jí)，使IPv6節(jié)點(diǎn)在自己的默認(rèn)路由器列表中選擇惡意主機(jī)為缺省網(wǎng)關(guān)，從而達(dá)到中間人攻擊的目的。其次，對(duì)重復(fù)地址檢測(cè)機(jī)制，IPv6節(jié)點(diǎn)在無(wú)狀態(tài)自動(dòng)配置鏈路本地或全局單播地址的時(shí)候，需先設(shè)置地址為臨時(shí)狀態(tài)，然后發(fā)送NS報(bào)文進(jìn)行DAD檢測(cè)，惡意主機(jī)這時(shí)可以針對(duì)NS請(qǐng)求報(bào)文發(fā)送假冒的NA響應(yīng)報(bào)文，使IPv6節(jié)點(diǎn)的DAD檢測(cè)不成功，從而使IPv6節(jié)點(diǎn)停止地址的自動(dòng)配置過(guò)程。最后，針對(duì)前綴重新編址機(jī)制，惡意主機(jī)通過(guò)發(fā)送假冒的RA通告，從而造成網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的中斷。
鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的隱患
在自動(dòng)地址配置中, 鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議(NDP)是基于IP的協(xié)議結(jié)構(gòu)，用來(lái)完成鄰居可達(dá)性檢測(cè)、鏈路地址解析、路由及網(wǎng)絡(luò)前綴發(fā)現(xiàn)、流量重定向和DOA檢測(cè)等鏈路機(jī)制。報(bào)文身份的可鑒別性是NDP協(xié)議的主要安全需求，而哄騙報(bào)文攻擊是其所而臨的主要安全威脅。攻擊者只要仿造節(jié)點(diǎn)不可達(dá)信息和重復(fù)地址檢測(cè)，進(jìn)行DoS攻擊，或者傳播虛假的路由響應(yīng)和重定向報(bào)文，就能誘騙網(wǎng)絡(luò)流量。
IPv6中PKI管理系統(tǒng)的隱患
IPv6網(wǎng)絡(luò)管理中PKI管理是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題，必須要首先考慮PKI系統(tǒng)本身的安全性。在應(yīng)用上存在一些需要解決的主要問(wèn)題: 必須解決數(shù)字設(shè)備證書(shū)與密鑰管理問(wèn)題;IPv6網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)量龐大，設(shè)備規(guī)模巨大，證書(shū)注冊(cè)、更新、存儲(chǔ)、查詢等操作頻繁，于是要求PKI能夠滿足高訪問(wèn)量的快速響應(yīng)并提供及時(shí)的狀態(tài)查詢服務(wù);IPv6中認(rèn)證實(shí)體規(guī)模巨大，單純依靠管理員手工管理將不能適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需求，同時(shí)為了保障企業(yè)中其他服務(wù)器的安全，要制定嚴(yán)格而合理的訪問(wèn)控制策略，來(lái)掌控各類用戶對(duì)PKI系統(tǒng)和其他服務(wù)器的訪問(wèn)。
移動(dòng)IPv6的隱患
移動(dòng)計(jì)算與普通計(jì)算的環(huán)境存在較大的區(qū)別，如多數(shù)情況移動(dòng)計(jì)算是在無(wú)線環(huán)境下，容易受到竊聽(tīng)、重發(fā)攻擊以及其他主動(dòng)攻擊，且移動(dòng)節(jié)點(diǎn)需要不斷更改通信地址，因此，其協(xié)議架構(gòu)的復(fù)雜性，使得移動(dòng)IPv6的安全性問(wèn)題凸顯。
IPv6的安全機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全體系的挑戰(zhàn)隱患
第一，由網(wǎng)絡(luò)層的傳輸中采用加密方式帶來(lái)的隱患分析。1. 針對(duì)密碼的攻擊，對(duì)一些老版本的操作系統(tǒng)，有的組件不是在驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)識(shí)信息時(shí)進(jìn)行信息保護(hù)，于是，竊聽(tīng)者可以捕獲有效的用戶名及其密碼，掌握合法用戶權(quán)限，進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部破壞。2. 針對(duì)密鑰的攻擊，IPv6下，IPSec的兩種工作模式都要交換密鑰，一旦攻擊者破解到正確的密鑰，就可以得到安全通信的訪問(wèn)權(quán)，監(jiān)聽(tīng)發(fā)送者或接收者的傳輸數(shù)據(jù)，甚至解密或竄改數(shù)據(jù)。3. 加密耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)引發(fā)的DoS攻擊，加密需要很大的計(jì)算量，如果黑客向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送大規(guī)模看似合法事實(shí)上卻是任意填充的加密數(shù)據(jù)包，目標(biāo)主機(jī)將耗費(fèi)大量CPU時(shí)間來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)包而無(wú)法回應(yīng)其他用戶的通信請(qǐng)求，造成DoS。第二，對(duì)傳統(tǒng)防火墻的沖擊，現(xiàn)行的防火墻有三種基本類型，即包過(guò)濾型、代理服務(wù)器型和復(fù)合型。其中代理服務(wù)器型防火墻工作在應(yīng)用層，受IPv6的影響較小，另外兩種防火墻都將遭到巨大沖擊。第三，對(duì)傳統(tǒng)的入侵檢測(cè)系統(tǒng)的影響，入侵檢測(cè)(IDS)是防火墻后的第二道安全保障。基于網(wǎng)絡(luò)IDS可以直接從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流中捕獲其所需要的審計(jì)數(shù)據(jù)，從中檢索可疑行為。但是，IPv6數(shù)據(jù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)加密，如果黑客利用加密后的數(shù)據(jù)包實(shí)施攻擊，基于網(wǎng)絡(luò)IDS就很難檢測(cè)到任何入侵行為。
IPv6編址機(jī)制的隱患
IPv6中流量竊聽(tīng)將成為攻擊者安全分析的主要途徑，面對(duì)龐大的地址空間，漏洞掃描、惡意主機(jī)檢測(cè)等安全機(jī)制的部署難度將激增。IPv6引入了IPv4兼容地址、本地鏈路地址、全局聚合單播地址和隨機(jī)生成地址等全新的編址機(jī)制。其中，本地鏈路地址可自動(dòng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)識(shí)符生成而無(wú)需DHCP自動(dòng)配置協(xié)議等外部機(jī)制干預(yù)，實(shí)現(xiàn)不可路由的本地鏈路級(jí)端對(duì)端通信，因此移動(dòng)的惡意主機(jī)可以隨時(shí)連入本地鏈路，非法訪問(wèn)甚至是攻擊相鄰的主機(jī)和網(wǎng)關(guān)。
本文從IPv4向IPv6過(guò)渡技術(shù)，IPv6中組播技術(shù)缺陷，無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置，鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議，IPv6中PKI管理系統(tǒng)，移動(dòng)IPv6，IPv6的安全機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全體系的挑戰(zhàn)以及IPv6編址機(jī)制等8個(gè)方面指出了IPv6網(wǎng)絡(luò)存在的安全隱患。說(shuō)明IPv6網(wǎng)絡(luò)在安全方面還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到我們期望的高度。需要在IPv6網(wǎng)絡(luò)的推廣與應(yīng)用中不斷改進(jìn)與完善。
對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，安全永遠(yuǎn)只是相對(duì)的。新的技術(shù)只能暫時(shí)解決目前的安全問(wèn)題，但新一輪的問(wèn)題又會(huì)接踵而來(lái)。討論IPv6網(wǎng)絡(luò)安全隱患的目的在于我們要提前認(rèn)清IPv6存在的安全隱患，未雨綢繆，防患于未然。在IPv6網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中不斷改進(jìn)、逐步提高，才能使人們最終擁有一個(gè)高效、安全的下一代互聯(lián)網(wǎng)。
