ESP报文的结构

可以看到ESP报文除去原始Payload Data外，由SPI、Sequence Number、IV、Padding、Pad Length、Next Header和Authentication Data 7个部分组成。每部分的作用这里不再赘述（参考RFC4303）。

            -----------------------------------------------------------
      IPv4  | new IP hdr* |     | orig IP hdr*  |   |    | ESP   | ESP|
            |(any options)| ESP | (any options) |TCP|Data|Trailer| ICV|
            -----------------------------------------------------------
                                |<--------- encryption --------->|
                          |<------------- integrity ------------>|

长度不会变化的字段

参考RFC4303，我们可以看到ESP报文的封装格式，除去原始Payload Data，其中有哪些长度不会变化的字段呢？

1. Security Parameters Index (SPI) ，长度为32 bit，即4 Bytes。
2. Sequence Number，长度为32 bit，即4 Bytes。
3. Pad Length，长度为8 bit，即1 Byte。
4. Next Header，长度为8 bit，即1 Byte。

总计10 Bytes。

长度根据加密/验证算法变化的字段

1. Initialization Vector (IV)，CBC模式加密算法的作法是对第一块明文投入随机的初始向量（IV），然后将明文与向量运算（比如与或运算）的结果加密，加密的结果再作为下一块明文的向量。这种做法的最终目的是要达到语义上的安全，让攻击者无法从密文中获取能助其破译的相关线索，避免遭受选择明文攻击法（即相同的明文加密结果一致）。在CBC算法中，IV长度根据加密块大小变化。经过对每个算法的实验抓包，Initialization Vector (IV)的长度参考如下，（参考RFC3826、RFC4772、RFC4106）：

   Encryption Algorithm	IV Length
   AES-128/AES-192/AES-256 (CBC)	16 Bytes (128 bit)
   DES/3DES (CBC)	8 Bytes (64 bit)
   AES-GCM	8 Bytes (64 bit)

   展开查看IV字段截图：

   • AES-128/AES-192/AES-256 (CBC)
   • DES/3DES-CBC
   • AES-GCM

2. Authentication Data（或称为ICV，Integrity Check Value），长度根据验证算法变化，经过对每个算法的实验抓包，Authentication Data的长度参考如下：

   Authentication Algorithm	Authentication Data Length
   MD5/SHA-1	12 Bytes (96 bit)
   SHA-256	16 Bytes (128 bit)
   SHA-384	24 Bytes (192 bit)
   SHA-512	32 Bytes (256 bit)

   展开查看Authentication Data（或称为ICV，Integrity Check Value）字段截图：

   • MD5/SHA-1
   • SHA-256
   • SHA-384
   • SHA-512

算法固定，长度仍然可变的字段

Padding。

1. 首先我们来简单了解下Padding字段的作用。为对称密钥加密设计的块密码工作模式要求需要加密的明文长度（也就是ESP报文的结构中，IV + Payload Data + Padding + Pad Length + Next Header的长度）必须是块长度的整数倍，事实是无法保证最后一个块的大小正好为块长度要求，因此信息必须填充至满足要求。只要是使用对称密钥的块密码工作模式，均可能需要Padding字段进行填充，如AES-CBC、DES/3DES-CBC（AES-GCM由于使用的是并行加密方式，不需要Padding填充）。

2. 每种CBC加密算法的块大小总结如下，可以看到块大小和IV长度是一致的（原因请参考这里）：

   Encryption Algorithm	Block Size
   AES-128/AES-192/AES-256 (CBC)	16 Bytes (128 bit)
   DES/3DES (CBC)	8 Bytes (64 bit)