この記事の要点

IPsec は IP 層（L3）でパケットを暗号化・認証する標準プロトコル群である AH は認証・完全性のみ、ESP は暗号化＋認証を提供する（実務では ESP が主流） トランスポートモードはペイロードのみ、トンネルモードはパケット全体を保護する IKE が鍵交換と SA（Security Association）の確立を担う サイト間 VPN のデファクト標準で、ルーター・FW 間の常時接続に広く使われる

概要

IPsec（IP Security）は、IP パケットそのものを暗号化・認証する標準プロトコル群です。TLS がアプリケーションに近い層で個々のコネクションを守るのに対し、IPsec はネットワーク層（L3）で動作するため、アプリケーションが TLS に対応しているかどうかに関係なく、その端末・拠点が出すすべての IP 通信をまとめて保護できるのが大きな特徴です。前章のVPN、特にサイト間 VPN の事実上の標準として、企業のルーターやファイアウォール間で広く使われています。

仕組み

IPsec は複数のプロトコルの組み合わせで成り立ちます。中心となるのが AH と ESP という 2 つのプロトコルです。

• AH（Authentication Header）：認証と完全性（改ざん検知）を提供するが、暗号化はしない。中身は見えるが、書き換えられていないことは保証する
• ESP（Encapsulating Security Payload）：暗号化に加えて認証・完全性も提供する。実務ではほぼ ESP が使われる

動作モードも 2 種類あります。トランスポートモードは IP ヘッダーはそのままに、ペイロード（中身）だけを保護します。端末同士の直接通信向けです。トンネルモードは元の IP パケット全体を暗号化し、新しい IP ヘッダーで包み直します。元の送信元・宛先 IP も隠れるため、ゲートウェイ間（拠点間 VPN）で使われるのはこちらです。

暗号化を始める前に、双方で「どの暗号方式・鍵を使うか」を取り決める必要があります。これを担うのが IKE（Internet Key Exchange）です。IKE はディフィー・ヘルマン鍵交換で共有秘密を作り、相互認証（事前共有鍵 PSK や証明書）を行い、SA（Security Association）と呼ばれる「暗号化の取り決めの束」を確立します。IKEv2 が現在の主流で、接続の安定性や再接続性が改善されています。SA は送受信で別々に作られ、定期的に鍵を更新（リキー）することで安全性を保ちます。

設定・実用例

Linux の strongSwan を使ったサイト間 IPsec トンネルの設定イメージです（IKEv2・事前共有鍵）。

# /etc/ipsec.conf （拠点 A 側）
conn site-to-site
    keyexchange=ikev2
    left=203.0.113.1        # 自拠点グローバル IP
    leftsubnet=10.1.0.0/24  # 自拠点 LAN
    right=198.51.100.1      # 相手拠点グローバル IP
    rightsubnet=10.2.0.0/24 # 相手拠点 LAN
    ike=aes256-sha256-modp2048
    esp=aes256-sha256
    authby=secret
    auto=start

# /etc/ipsec.secrets （事前共有鍵）
203.0.113.1 198.51.100.1 : PSK "your-strong-pre-shared-key"

# 起動と状態確認
ipsec restart
ipsec statusall

この設定で、両拠点の LAN（10.1.0.0/24 と 10.2.0.0/24）が暗号トンネル越しに相互通信できるようになります。

主な用途

• サイト間 VPN：本社－支社、オンプレ－クラウド（AWS/Azure VPN ゲートウェイ）の常時接続
• リモートアクセス VPN：IKEv2/IPsec はモバイル端末でも安定して使える
• キャリア網の保護：通信事業者のバックボーン暗号化
• クラウド間接続：異なるクラウド／リージョン間のプライベート接続

比較テーブル

要素	選択肢	役割
プロトコル	AH / ESP	AH=認証のみ／ESP=暗号化＋認証（主流）
モード	トランスポート / トンネル	ペイロードのみ／パケット全体
鍵交換	IKEv1 / IKEv2	SA 確立・鍵交換（v2 が推奨）
認証	PSK / 証明書	相手の正当性確認

注意点

• NAT 越えに注意。間に NAT があると AH は破綻する。NAT-T（ESP の UDP カプセル化）を使う
• 事前共有鍵（PSK）は十分に長く複雑にする。短い PSK は総当たりで破られる
• 両拠点で暗号方式（ike/esp）の設定が一致しないとトンネルが張れない
• 設定項目が多く複雑。簡潔さを重視するなら WireGuard も検討する

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