路由器关于IPSEC隧道模式ESP保护作用下的机制

不可以。ESP在隧道模式下虽然保护的是原始IP头部和载荷，但其完整性校验（hash）覆盖的是整个内部IP报文（即原始IP头+载荷），而外层IP头是不被保护的。然而，当NAT设备修改了外层IP头部的源地址时，虽然ESP的hash校验不涉及外层IP头，但在IPsec对等体接收到报文后，系统在处理外层IP头时会发现实际接收的外层源地址与SA中记录的对端地址不一致，导致报文被丢弃，因为IPsec安全关联（SA）是基于协商时的对端IP地址建立的。

此外，即使不启用NAT-T，ESP报文也无法正常通过NAT设备，因为ESP加密了协议载荷，NAT设备无法解析出传输层信息（如端口号），从而无法正确进行地址和端口转换。更重要的是，IPsec要求外层IP头的对端地址必须与SA中约定的一致，否则视为非法报文。

因此，即便hash校验不覆盖外层IP头，NAT修改外层源IP地址仍会导致对端拒绝接收报文。必须使用NAT-T（NAT Traversal）技术，通过UDP封装来支持NAT环境下的IPsec通信。

您的理解部分正确，但忽略了一个关键点——IPSec安全关联（SA）的匹配问题。​ 即使ESP的哈希校验只针对内层IP头和载荷，且验证会通过，但如果不支持NAT-T，NAT修改外层源IP地址通常会导致IPSec隧道建立失败或流量被丢弃。

IPsec NAT穿越的数据封装流程与传输过程如下（基于标准协议及H3C设备实现）：

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### 1. NAT检测阶段

- IKEv1协商（UDP 500）：  

  双方通过UDP 500端口发起IKE阶段1协商，交换设备标识（如IP/FQDN）。

- NAT-D载荷检测：  

  设备在IKE报文中携带`NAT-D`载荷（哈希值），若检测到对端与自身计算值不匹配，则判定路径中存在NAT设备。

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### 2. 切换至NAT-T封装（UDP 4500）

- 启用NAT穿越（NAT Traversal）：  

  若检测到NAT，IKE协商自动切换至UDP 4500端口封装（协议号仍为UDP）。

- 关键配置：  

  设备需启用NAT-T功能（如H3C的 `ike peer → nat traversal`），并确保NAT设备放行UDP 4500流量。

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### 3. 数据封装流程

1. 原始IP包处理：  

   - 内网主机发送原始IP包（源IP: `私网A`，目的IP: `私网B`）。

2. ESP封装（内层加密）：  

   - IPsec设备用ESP协议封装原始IP包（含内层IP头+载荷），添加ESP头部和尾部，并进行加密和HMAC认证。

3. 外层IP头封装（初始）：  

   - 添加外层IP头（源IP: `公网A`，目的IP: `公网B`），协议字段为50（ESP）。

4. NAT-T封装（外层UDP头）：  

   - 插入UDP 4500头部（源端口: 随机端口 > 1024，目的端口: 4500）。

   - 外层IP头协议字段改为17（UDP）。

5. NAT设备修改：  

   - NAT设备修改外层IP头的源IP+源端口（如改为 `NAT公网IP: 映射端口`），目的IP/端口不变。

6. 对端接收处理：  

   - 对端通过UDP 4500端口识别为NAT-T流量，剥除UDP头和修改后的外层IP头。

   - 用ESP协议还原原始IP包，解密并验证HMAC后转发至内网。

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### 4. 关键传输特性

- NAT设备仅修改外层IP头：  

  内层ESP加密内容（含原始IP头）全程不被篡改，确保端到端完整性。

- 端口一致性：  

  NAT设备需维持源端口映射关系（UDP 500和4500），否则对端无法关联会话。

- 野蛮模式需求：  

  H3C案例明确要求当设备位于NAT后时，IKE阶段1需使用野蛮模式（`exchange-mode aggressive`）以传递标识信息。

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### 5. 流程图解

plaintext

原始IP包 (私网A → 私网B)

  │

  ├─▶ ESP封装（加密原始IP头+载荷）

  │    ├─▶ 添加外层IP头 (公网A → 公网B, 协议50)

  │         │

  │         ├─▶ NAT-T封装：添加UDP 4500头 → 协议改为UDP (17)

  │                │

  │                │← NAT设备修改：源IP+端口 →

               外层IP包 (NAT公网IP:映射端口 → 公网B:4500)

                │

                ├─▶ 对端接收：剥除NAT外层IP头 + UDP头

                │     │

                │     └─▶ ESP解密 → 验证HMAC → 还原原始IP包 → 转发至私网B

> 注：若未启用NAT-T，NAT修改外层IP头会导致IKE端口冲突及ESP协议号被阻，隧道无法建立。配置时需确保双方设备均启用NAT-T，且ACL/NAT策略排除IPsec流量（如放行UDP 500/4500）。