StrongSwan跨平台IPsec ESP报文解密方法

一、问题背景

在基于Strongswan搭建IPsec站点到站点VPN的实际运维中，当遇到两侧流量选择器（Traffic Selector）定义的数据流无法互通时，常规的排障手段是通过Wireshark抓包分析。但IPsec协议栈的ESP封装机制会对有效载荷进行加密，导致抓包工具无法直接解析内层报文，这给问题定位带来了技术挑战。

对于Linux系统环境，管理员可以通过ip xfrm state命令直接获取安全关联（SA）的状态信息，包括SPI值、加密算法和密钥等核心参数，配合Wireshark的ESP预共享密钥配置即可实现报文解密。但当VPN终端运行在Windows或其他非Linux系统时 ，这种依赖操作系统特定工具链的方法将不再适用。

通过技术社区的研究发现，目前存在两种主流的通用解决方案：

save-keys插件方案 ：通过编译安装Strongswan的附加插件，可在运行时自动生成符合Wireshark格式的密钥日志文件。但该方法需要重新编译源码，对生产环境的版本管理和运维流程存在侵入性，实际落地存在较高门槛。
Charon守护进程调试方案（推荐方案） ：通过启用Strongswan IKE守护进程（charon）的增强日志功能，可直接在标准日志中输出完整的IKE协商细节。

这边，我将详细介绍方案二的方法，该方案的优势在于无需修改代码或额外组件，通过日志中的KEYING MATERIAL字段即可提取出ESP会话密钥（包括加密/认证密钥、SPI等），配合Wireshark的"协议首选项->ESP->导入密钥"功能，即可实现跨平台的数据包解密分析。

二、技术实现全流程详解

1. StrongSwan日志深度配置

编辑strongswan.conf文件

ini 复制代码

charon {  
    # 关键模块加载（需包含kernel-netlink插件）  
    load_modular = yes  
    plugins {  
        include strongswan.d/charon/*.conf  
    }  

    # 日志输出配置  
    filelog {  
        charonLog {  
            time_format = %b %e %T  # 时间戳格式（兼容syslog）  
            ike_name = yes          # 显示IKE会话标识  
            ike = 4                 # IKEv1/v2协商细节  
            knl = 4                 # 内核级SA状态跟踪  
        }  
    }  
}

2. 密钥提取与格式转换

典型日志输出解析示例：

ini 复制代码

08[CFG] proposals = ESP:AES_CBC_256/HMAC_SHA2_256_128/MODP_NONE/NO_EXT_SEQ
 
  0[CHD] <conntun1|1> initiator SA seed => 69 bytes @ 0x000000502afff7b0
 10[CHD] <conntun1|1>    0: 03 C8 C4 31 40 67 52 9E 8F C6 74 A4 E6 59 50 A6  [email protected].
 10[CHD] <conntun1|1>   16: 45 30 F6 83 D1 E7 31 58 AA 9D 9D A6 A4 74 1D F8  E0....1X.....t..
 10[CHD] <conntun1|1>   32: D1 59 DF ED E2 0D A6 88 20 FA 3B 85 AA 93 49 E7  .Y...... .;...I.
 10[CHD] <conntun1|1>   48: C7 73 F1 B7 97 BF CA F3 16 CC F0 3A DD FA 72 D5  .s.........:..r.
 10[CHD] <conntun1|1>   64: B1 09 01 4C 0C                                   ...L.
 10[CHD] <conntun1|1> responder SA seed => 69 bytes @ 0x000000502afff760
 10[CHD] <conntun1|1>    0: 03 C2 32 6A 1C 67 52 9E 8F C6 74 A4 E6 59 50 A6  ..2j.gR...t..YP.
 10[CHD] <conntun1|1>   16: 45 30 F6 83 D1 E7 31 58 AA 9D 9D A6 A4 74 1D F8  E0....1X.....t..
 10[CHD] <conntun1|1>   32: D1 59 DF ED E2 0D A6 88 20 FA 3B 85 AA 93 49 E7  .Y...... .;...I.
 10[CHD] <conntun1|1>   48: C7 73 F1 B7 97 BF CA F3 16 CC F0 3A DD FA 72 D5  .s.........:..r.
 10[CHD] <conntun1|1>   64: B1 09 01 4C 0C                                   ...L.
 10[CHD] <conntun1|1> encryption initiator key => 32 bytes @ 0x00000192d1944a60
 10[CHD] <conntun1|1>    0: 32 15 AB A7 9C F5 51 DC 5B 6D 20 95 31 DE 97 98  2.....Q.[m .1...
 10[CHD] <conntun1|1>   16: 6B E0 AD 88 A6 D7 66 A9 48 74 45 03 BE B5 AA CD  k.....f.HtE.....
 10[CHD] <conntun1|1> encryption responder key => 32 bytes @ 0x00000192d1944880
 10[CHD] <conntun1|1>    0: C6 7A 60 21 43 02 DF 3D A7 28 BA EF 58 BF 0C E0  .z`!C..=.(..X...
 10[CHD] <conntun1|1>   16: B4 00 04 70 3B 2E 6F BC 9A E7 9A 1A 5F 48 76 DD  ...p;.o....._Hv.
 10[CHD] <conntun1|1> integrity initiator key => 32 bytes @ 0x00000192d1944730
 10[CHD] <conntun1|1>    0: 31 51 BB 4B EB 91 C4 31 5D 27 22 D0 27 85 59 89  1Q.K...1]'".'.Y.
 10[CHD] <conntun1|1>   16: E1 C9 AD 43 28 22 BF 62 FC 20 D6 A2 03 57 46 98  ...C(".b. ...WF.
 10[CHD] <conntun1|1> integrity responder key => 32 bytes @ 0x00000192d19448e0
 10[CHD] <conntun1|1>    0: 76 68 9E 6E 60 AC 89 5F 63 49 D2 91 45 2A 47 00  vh.n`.._cI..E*G.
 10[CHD] <conntun1|1>   16: EA C9 D3 AD 42 7B E9 A7 AD E5 00 13 B0 9C 14 23  ....B{.........#
 04[JOB] watcher got notification, rebuilding
 04[JOB]   watching 496 for reading
 04[JOB]   watching 792 for reading
 10[CHD] <conntun1|1> adding inbound ESP SA
 04[JOB] watcher going to poll() 3 fds
 10[CHD] <conntun1|1>   SPI 0xc2326a1c, src 119.141.124.1 dst 192.168.197.129
 10[CHD] <conntun1|1> adding outbound ESP SA
 10[CHD] <conntun1|1>   SPI 0xc8c43140, src 192.168.197.129 dst 119.141.124.1

对应的wireshark配置如下：

yaml 复制代码

Encryption Algorithm ：AES_CBC_256

Integrity Algorithm  ：HMAC_SHA2_256_128

# Inbound SA (远端 → 本地)
SPI: 0xc2326a1c
Source: 119.141.124.1
Destination: 192.168.197.129
Encryption Key: 0xc67a60214302df3da728baef58bf0ce0b40004703b2e6fbc9ae79a1a5f4876dd
Integrity Key: 0x76689e6e60ac895f6349d291452a4700eac9d3ad427be9a7ade50013b09c1423

# Outbound SA (本地 → 远端)
SPI: 0xc8c43140
Source: 192.168.197.129
Destination: 119.141.124.1
Encryption Key: 0x3215aba79cf551dc5b6d209531de97986be0ad88a6d766a948744503beb5aacd
Integrity Key: 0x3151bb4beb91c4315d2722d027855989e1c9ad432822bf62fc20d6a203574698

对应填到wireshark配置里即可：

这样就可以看到解密的报文了，完美~

Reference

blog.csdn.net/xqjcool/art...

www.cnblogs.com/hugetong/p/...

docs.strongswan.org/doc