IPsec VPN连接建立涉及两个常被混淆的概念：IKE（Internet Key Exchange）协议负责密钥协商，IPsec协议负责数据加密传输。二者顺序执行但功能独立。以Linux系统为例，当客户端请求访问内网资源时，首先通过IKE建立安全关联（SA），再基于该SA进行IPsec数据包封装，实现端到端加密。
第一阶段：IKE密钥协商
身份认证与密钥交换
该阶段使用UDP端口500通信，主要完成双方身份验证和主密钥生成。若使用PSK预共享密钥，需在两端配置相同字符串；轻舟若用证书，则需CA信任链支持。此阶段产生两个临时密钥，用于后续通道保护。
第二阶段：IPsec安全关联建立
IKE第一阶段完成后，自动触发第二阶段协商，轻舟确定具体加密算法（如AES-256-CBC）、认证方式（HMAC-SHA256）及密钥生命周期。此时生成的IPsec SA包含SPI（安全参数索引），用于识别特定加密流。此阶段同样使用UDP 500端口，但若NAT存在，则切换至端口4500并启用NAT-T模式。
本地设备通过加密通道与远程服务器建立安全连接
数据封装模式差异
隧道模式将整个原始IP包（含源/目的IP）封装在ESP头中，适用于站点到站点VPN；传输模式仅加密IP负载部分，保留原始IP头，常用于主机到主机通信。选择哪种模式由IKE协商决定，不影响底层协议号50的固定使用。需注意原生ESP不经过UDP封装，直接走IP层协议号50，仅NAT穿透场景才引入UDP 4500。
连接失效与重建
当IPsec SA达到预设的生命周期（如3600秒）或密钥过期时，会自动触发新一轮第二阶段协商以更新SA，无需重新执行完整身份认证。此过程对上层应用透明，科学上网仅短暂中断新连接建立，已建立流量仍按旧SA处理直至自然结束。
