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二、IP AH格式
IP AH提供认证及装载数据的完整性，但不含机密性。由于它不提供机密性，所以不受密码组件有对外输出的官方限制，故能横跨不同的国家的因特网使用。
IP AH使用需要128位金钥的MD5(Message Digest 5)计算出整个数据的杂凑函数值(注:此单向杂凑数也可使用SHA-1(Secure Hash Algorithm－1))，使得接收端(知道密钥的人)也可以验证、计算是否使用相同的密钥以检查数据是否正确完整，若检查不符则将此封包丢弃。依据IPSec规定，IPv6每部主机均应能提供密钥长度128位的MD5，而所有IPv4也应宣告能支持此项AH功能。
IP AH的格式，其中每项字段的意义分别叙述如下:Next Header长度8个位，这个标头是定义AH后面数据的类型;数据长度字段也是8个位，它决定认证数据域位的长度，另外还有16个保留位做未来之用。安全参数索引(Security Parameter Index;SPI)是长度32个位的虚拟随机数，决定安全群组SA的内容，例如"0"是表示没有SA，而1~255则是保留值。在SPI后面的是顺序号码字段(Sequence Number Field)，加入这个号码可防止重送攻击(Replay Attack)。最后一个字段是认证数据长度是可变的(32位的倍数)。显示了使用信息摘要函数MD5，它产生128位的杂凑函数值。从图中也可看出对IPv4或IPv6而言。IP AH是在IP标头和TCP(或UDP)之间。
在IPSec中不管是IP AH或IP ESP，均有两种不同的操作模式，隧道模式(Tunneling Mode)及传送模式(Transport Mode)。还没介绍IPAH两种模式前，我们先来解释最常使用的技术 "隧道模式"的观念，整个IP datagram被包在新的datagram中。分别为原始的IP datagram，AH传送模式及AH隧道模式，对于AH隧道模式而言，最后它只是一个新的IP datagram而已。
三、IP ESP格式
IP ESP标准描述如何加密IP的装载数据(Payload) ，加密的范围可以是整个IPDatagram或者只是上层TCP，UDP，或ICMP数据(完全决定在使用隧道模式或传送模式)。IP ESP所使用的保密技术是数据保密标准(Data Encryption Standard; DES)或是Triple-DES，模式则是加密区块链(Cipher Block Chain ; CBC)。除了加密以外，IP ESP也能应用在认证，完整性，以及防止重送攻击。
IP ESP的隧道模式及传送模式各有其优点。隧道模式可以在两个Security Gateway间建立一个安全"隧道"，经由这两个Gateway Proxy的传送均在这个隧道中进行。反观传送模式加密的部份较少，没有额外的IP标头，故工作效率较佳。
这两种模式的操作详细说明如下:
1.传送模式:
IP ESP的传送模式，ESP标头直接加在欲传送的数据前，这种模式可节省频宽。因为IP标头不需加密，所以不像隧道模式，一个封包中有两个IP标头。
首先将IP装载数据使用ESP封装起来(ESP Header和ESP Trailer)。传送端利用使用者ID和目的端地址以得到SA环境(下一节会加以介绍)，然后用加密算法(DES或Triple-DES)加密传送的数据。接收端收到ESP封装的封包时直接处理IP标题(因为没有加密)，然后从ESP Header拿取SPI值以得到相对的SA，再利用SA的安全环境所订的解密函数解出所加密的资料。
对传送模式而言，解密的人就是目的地址端的使用者。但是针对Firewall， Gateway Proxy而言，使用隧道模式则较为合适，因为他们并不是原始的送，收端。
2.隧道模式
隧道模式可以简单地用一句话来说明"IP-in-IP"。首先使用SA的相关讯息将IP的封包加密(含IP标头)，接下来在前面加上ESP Header。然后Prepend新的IP标头。接收端收到ESP封包后，使用ESP Header内容中的SPI值决定SA，然后解出ESP Header后的装载数据，就可以取回原始的IP标头与封包，可以继续地往下传。
ESP Header及ESP Trailer的内容，ESP Header包含了SPI值，启始化向量IV，及顺序号码字段等，其中顺序号码可防止重送攻击。
3.IP AH与IP ESP混合使用
IP AH与IP ESP可以独立或分开使用。是先加密再认证，数据认证之前作加密。则是先认证再加密，它的好处是对认证数据也有加密，因此没有人可以更动认证数据。
在介绍完下一节安全群组SA的观念之后，我们将会以一个实际的例子来说明IPSec中IP Header ，IP AH， IP ESP， SPI等的操作情形。
第一代的IPSec版本于1995年提出(rfc 1825, rfc 1826, rfc 1827)，它对金钥的交换和管理并未定义，所强调的内容是封包转换的格式。但网络安全规格近年来改革频繁，目前最新的IPSec版本已于1998年提出(rfc 2401, rfc 2402, rfc 2406)，增加自动金钥交换且更新了封包转换的格式，使得IPSec架构愈趋完整。
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