目的
出于安全考虑。
最开始的互联网是明文通信，很容易被监听、篡改。添加了如crc一类的校验也不能完全保证数据的安全。
在IP层专门做的安全防护。
为什么是IP层？在当时IP层可通信的范围最广、应用最多。
开始也是从MAC层开始，后来发现MAC层传输的问题（局域网内安全），进一步研发IP层安全协议。MAC层安全防护现在也有，macsec。但数据传输遵照网络协议通信的话，二层数据只能在“局域网”中传播。应用场景少、要求高。
技术分析
从技术完善角度看，IPSec遇到了密码学的秘钥分发的方法问题以及网络数据加密问题。
因此IPSec过程分为秘钥协商和隧道加密。
历史-维基百科
从1920-70年代初开始，美国高级研究项目局赞助了一系列实验性的ARPANET加密设备，起初用于本地ARPANET数据包加密，随后又用于TCP/IP数据包加密。从1986年到1991年，美国国家安全局在其安全数据网络系统（SDN）计划下赞助了互联网安全协议的开发，包括摩托罗拉在内的各种供应商聚集在一起，于1988年生产了一种网络加密设备，这项工作于1988年由NIST公开发表，其中第3层的安全协议（SP3）演变为ISO标准的网络层安全协议（NLSP）。
从1992年到1995年，有三个研究小组对IP层加密分别进行了独立研究：
1 1992年，美国海军研究实验室（NRL）开始了simpleinternetprotocolplus（SIPP）项目来研究IP加密协议。
2 1993年，实验性软件IP加密协议（swIPe）是由 JohnIoanndis等人在哥伦比亚大学SunOS和AT&T贝尔实验室开始研发。
3 1994年，Trusted Information Systems（TIS）的科学家徐崇伟（Wei Xu）在白宫信息高速公路项目的支持下，开发了第一代 IPSec 协议，它是在4.1BSD内核中编码，同时支持x86和SUNOS CPU架构，增强了刷卡安全协议，并为数据加密标准开发了设备驱动程序。到1994年12月，TIS发布了由DARPA赞助的开放源代码的“手铐防火墙”产品，集成了3DES硬件加密，第一次实现IPSec VPN速度超过T1的商用产品。
在美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助的研究工作下，1996年，NRL为IPsec开发了IETF标准跟踪规范（rfc1825到rfc1827），它是在4.4 BSD内核中编码的，同时支持x86和SPARC CPU架构。
1992年，互联网工程任务组（IETF）成立了IP安全工作组，以规范对IP的公开指定的安全扩展，称为IPSec。1995年，工作组批准了NRL开发的IPSec标准，从RFC-1825到RFC-1827发布，NRL在1996年USENIX会议论文集中，描述 NRL 的开放源代码IPSec，由麻省理工学院在线提供，并成为大多数初始商业实现的基础。
历史分析
从历史上看，IPSec协议发展伴随网络发展而发展。
关联算法发展和网络发展。是密码学在网络上的应用。
因此，模糊定义了IPSec的形态。（秘钥协商和隧道加密）
设计意图
IPSec被设计用来提供（1）入口对入口通信安全，在此机制下，分组通信的安全性由单个节点提供给多台机器（甚至可以是整个局域网）；（2）端到端分组通信安全，由作为端点的计算机完成安全操作。上述的任意一种模式都可以用来构建虚拟专用网（VPN），而这也是IPSec最主要的用途之一。应该注意的是，上述两种操作模式在安全的实现方面有着很大差别。
因特网范围内端到端通信安全的发展比预料的要缓慢，其中部分原因，是因为其不够普遍或者说不被普遍信任。公钥基础设施能够得以形成（DNSSEC最初就是为此产生的），一部分是因为许多用户不能充分地认清他们的需求及可用的选项，导致其作为内含物强加到卖主的产品中（这也必将得到广泛采用）；另一部分可能归因于网络响应的退化（或说预期退化），就像兜售信息的充斥而带来的带宽损失一样。
简介
IPSec是IETF（Internet Engineering Task Force，即国际互联网工程技术小组）提出的使用密码学保护IP层通信的安全保密架构 [4]，是一个协议簇，通过对IP协议的分组进行加密和认证来保护IP协议的网络传输协议簇（一些相互关联的协议的集合）。 [1]
IPSec可以实现以下4项功能:①数据机密性：IPSec发送方将包加密后再通过网络发送。② 数据完整性：IPSec可以验证IPSec发送方发送的包，以确保数据传输时没有被改变。③数据认证：IPSec接受方能够鉴别IPsec包的发送起源。此服务依赖数据的完整性。④反重放:IPSec接受方能检查并拒绝重放包。 [4]
IPSec主要由以下协议组成：
一、认证头（AH），为IP数据报提供无连接数据完整性、消息认证以及防重放攻击保护；
二、封装安全载荷（ESP），提供机密性、数据源认证、无连接完整性、防重放和有限的传输流（traffic-flow）机密性；
三、安全关联（SA），提供算法和数据包，提供AH、ESP操作所需的参数。
四、密钥协议（IKE），提供对称密码的钥匙的生存和交换。
协议介绍
IPSec协议工作在OSI 模型的第三层，使其在单独使用时适于保护基于TCP或UDP的协议（如 安全套接子层（SSL）就不能保护UDP层的通信流）。这就意味着，与传输层或更高层的协议相比，IPSec协议必须处理可靠性和分片的问题，这同时也增加了它的复杂性和处理开销。相对而言，SSL/TLS依靠更高层的TCP（OSI的第四层）来管理可靠性和分片。
安全协议
(1)AH(AuthenticationHeader) 协议。
它用来向 IP通信提供数据完整性和身份验证,同时可以提供抗重播服务。
在 IPv6 中协议采用 AH 后, 因为在主机端设置了一个基于算法独立交换的秘密钥匙, 非法潜入的现象可得到有效防止, 秘密钥匙由客户和服务商共同设置。在传送每个数据包时,IPv6 认证根据这个秘密钥匙和数据包产生一个检验项。在数据接收端重新运行该检验项并进行比较,从而保证了对数据包来源的确认以及数据包不被非法修改。
(2)ESP(EncapsulatedSecurityPayload) 协议。
它提供 IP层加密保证和验证数据源以对付网络上的监听。因为 AH虽然可以保护通信免受篡改, 但并不对数据进行变形转换, 数据对于黑客而言仍然是清晰的。为了有效地保证数据传输安全, 在IPv6 中有另外一个报头 ESP,进一步提供数据保密性并防止篡改。
安全联盟 SA
安全联盟 SA,记录每条 IP安全通路的策略和策略参数。安全联盟是 IPSec 的基础, 是通信双方建立的一种协定,决定了用来保护数据包的协议、转码方式、密钥以及密钥有效期等。AH和 ESP都要用到安全联盟,IKE的一个主要功能就是建立和维护安全联盟。
密钥管理协议
密钥管理协议 ISAKMP, 提供共享安全信息。Internet密钥管理协议被定义在应用层,IETF规定了Internet安全协议和互联网安全关联和秘钥管理协议ISAKMP(Internet Security Association and Key Management Protocol) 来实现 IPSec 的密钥管理,为身份认证的 SA 设置以及密钥交换技术