IPsec (Internet Protocol Security)

IPsec (Internet Protocol Security) ist eine Suite von Protokollen, die IP-Kommunikation auf Netzwerkebene (OSI Layer 3) durch Verschlüsselung, Authentifizierung und Integritätsprüfung absichert. IPsec ist die Basis für Site-to-Site-VPNs und wird häufig für Remote-Access-VPNs eingesetzt.

IPsec-Kernkomponenten

AH (Authentication Header):

• Bietet Authentifizierung und Integrität für IP-Pakete
• Keine Verschlüsselung - Payload ist lesbar
• Schützt auch IP-Header
• In der Praxis kaum noch eingesetzt (NAT-Inkompatibilität)

ESP (Encapsulating Security Payload):

• Bietet Verschlüsselung, Authentifizierung und Integrität
• Standard-Protokoll für sichere IPsec-Verbindungen
• Schützt den IP-Payload (nicht den äußeren Header im Tunnel Mode)

IKE (Internet Key Exchange):

• Handshake-Protokoll für Schlüsselaustausch und SA-Aushandlung
• IKEv1 (veraltet), IKEv2 (aktuell, empfohlen)
• IKEv2 bietet: schnellere Verbindungsaufbau, MOBIKE (für mobile Geräte), bessere NAT-Unterstützung

IPsec-Betriebsmodi

Transport Mode:

• Nur der IP-Payload wird geschützt
• IP-Header bleibt sichtbar
• Typischer Einsatz: Host-to-Host-Verschlüsselung im LAN

Tunnel Mode:

• Gesamtes IP-Paket wird in neues IP-Paket eingebettet und geschützt
• Externer IP-Header zeigt Gateway-Adressen, nicht die echten Endpunkte
• Typischer Einsatz: Site-to-Site-VPN, Remote-Access-VPN

Modus	Paketstruktur
Transport Mode	[Orig. IP Header] | [ESP Header] | [TCP/UDP + Daten] | [ESP Trailer]
Tunnel Mode	[Neuer IP Header] | [ESP Header] | [Orig. IP Header + TCP/UDP + Daten] | [ESP Trailer]

IPsec-Anwendungsfälle

Site-to-Site-VPN: Verbindet zwei Firmennetzwerke sicher über das Internet (z.B. Zentrale und Filiale). Zwischen zwei VPN-Gateways (Firewalls, Router) aufgebaut.

Remote-Access-VPN: Mitarbeitende verbinden sich von außen sicher mit dem Firmennetzwerk. Client (Windows, macOS, Linux) baut IPsec-Tunnel zur Firma auf.

MPLS-Sicherung: IPsec über MPLS-Verbindungen für zusätzliche Verschlüsselung.

Empfohlene IPsec-Konfiguration (BSI TR-02102-3)

Das BSI empfiehlt in der Technischen Richtlinie TR-02102-3:

IKEv2-Parameter:

Parameter	Empfehlung
Encryption	AES-256-GCM oder AES-256-CBC
Integrity	SHA-256 oder SHA-384
DH-Gruppe	DH-19 (P-256), DH-20 (P-384) oder besser
Authentication	Zertifikate (RSA-3072+) oder EAP mit Passwort

ESP-Parameter:

Parameter	Empfehlung
Encryption	AES-256-GCM (AEAD - integriert Auth)
Replay Protection	Aktiviert
PFS	Immer aktivieren (neue DH-Keys pro Session)

Veraltet und unsicher:

• DES, 3DES (schwache Verschlüsselung)
• MD5, SHA-1 (schwache Hashes)
• Hauptmodus mit Pre-Shared Keys bei großen Deployments
• IKEv1 in Aggressive Mode (anfällig für Offline-Crack)

IPsec-Sicherheitsrisiken

Schwache PSKs (Pre-Shared Keys): Leicht zu erratende oder kurze PSKs können via Offline-Brute-Force geknackt werden, wenn IKE-Handshake-Daten abgegriffen wurden.

Ungepatchte VPN-Appliances: VPN-Gateways sind hochattraktive Angriffsziele - Fortinet, Cisco, Palo Alto hatten in den letzten Jahren kritische Schwachstellen die aktiv ausgenutzt wurden.

Fehlende MFA beim Remote Access: VPN mit Username/Passwort allein ist nicht ausreichend. MFA (Zertifikat + OTP oder FIDO2) ist Best Practice.

Split-Tunneling-Risiken: Wenn nur Firmen-Traffic durch VPN läuft (Split-Tunneling), bleiben private Geräte angreifbar und können als Brücke ins Firmennetz dienen.

IPsec vs. TLS-VPN vs. WireGuard

	IPsec	TLS-VPN (SSL-VPN)	WireGuard
Layer	Layer 3 (IP)	Layer 4-7 (TLS über TCP)	Layer 3
Geschwindigkeit	Hoch	Mittel	Sehr hoch
Konfigurationsaufwand	Hoch	Mittel	Niedrig
NAT-Traversal	IKEv2: gut	Sehr gut	Gut
Audit-Komplexität	Hoch	Mittel	Niedrig (kleiner Codebase)
Verbreitung Enterprise	Sehr hoch	Hoch	Zunehmend