016954487a93fad64a0546183c59c4c8a3c8c155
[ach-master.git] / src / practical_settings.tex
1 \section{Recommendations on practical settings}
2
3
4 \subsection{SSL}
5
6 %%% NOTE: we do not need to list this all here, can move to an appendix
7 %At the time of this writing, SSL is defined in RFCs:   
8 %
9 %\begin{itemize}
10 %\item RFC2246 - TLS1.0         
11 %\item RFC3268 - AES            
12 %\item RFC4132 - Camelia                
13 %\item RFC4162 - SEED           
14 %\item RFC4279 - PSK            
15 %\item RFC4346 - TLS 1.1                
16 %\item RFC4492 - ECC            
17 %\item RFC4785 - PSK\_NULL              
18 %\item RFC5246 - TLS 1.2                
19 %\item RFC5288 - AES\_GCM               
20 %\item RFC5289 - AES\_GCM\_SHA2\_ECC            
21 %\item RFC5430 - Suite B                
22 %\item RFC5487 - GCM\_PSK               
23 %\item RFC5489 - ECDHE\_PSK             
24 %\item RFC5932 - Camelia                
25 %\item RFC6101 - SSL 3.0                
26 %\item RFC6209 - ARIA           
27 %\item RFC6367 - Camelia                
28 %\item RFC6655 - AES\_CCM               
29 %\item RFC7027 - Brainpool Curves               
30 %\end{itemize}
31
32 \subsubsection{Overview of SSL Server settings}
33
34 Most Server software (Webservers, Mail servers, etc.) can be configured to prefer certain cipher suites over others. 
35 We followed the recommendations by Ivan Ristic's SSL/TLS Deployment Best Practices\footnote{\url{https://www.ssllabs.com/projects/best-practices/index.html}} document (see section 2.2 "Use Secure Protocols") and arrived at a list of recommended cipher suites for SSL enabled servers.
36
37 Following Ivan Ristic's adivce we arrived at a categorisation of cipher suites.
38
39 \begin{center}
40 \begin{tabular}{| l | l | l | l | l|}
41 \hline
42 & Version   & Key\_Exchange  & Cipher    & MAC       \\ \hline
43 \cellcolor{green}prefer  & TLS 1.2   & DHE\_DSS   & AES\_256\_GCM   & SHA384        \\ \hline
44     &   & DHE\_RSA   & AES\_256\_CCM   & SHA256        \\ \hline
45     &   & ECDHE\_ECDSA   & AES\_256\_CBC   &       \\ \hline
46     &   & ECDHE\_RSA &   &       \\ \hline
47     &   &   &   &       \\ \hline
48 \cellcolor{orange}consider    & TLS 1.1   & DH\_DSS    & AES\_128\_GCM   & SHA       \\ \hline
49     & TLS 1.0   & DH\_RSA    & AES\_128\_CCM   &       \\ \hline
50     &   & ECDH\_ECDSA    & AES\_128\_CBC   &       \\ \hline
51     &   & ECDH\_RSA  & CAMELLIA\_256\_CBC  &       \\ \hline
52     &   & RSA   & CAMELLIA\_128\_CBC  &       \\ \hline
53     &   &   &   &       \\ \hline
54 \cellcolor{red}avoid   
55 & SSL 3.0   & NULL  & NULL  & NULL      \\ \hline
56     &   & DH\_anon   & RC4\_128   & MD5       \\ \hline
57     &   & ECDH\_anon & 3DES\_EDE\_CBC  &       \\ \hline
58     &   &   & DES\_CBC   &       \\ \hline
59     &   &   &   &       \\ \hline
60 \cellcolor{blue}{\color{white}special }
61 &   & PSK   & CAMELLIA\_256\_GCM  &       \\ \hline
62     &   & DHE\_PSK   & CAMELLIA\_128\_GCM  &       \\ \hline
63     &   & RSA\_PSK   & ARIA\_256\_GCM  &       \\ \hline
64     &   & ECDHE\_PSK & ARIA\_256\_CBC  &       \\ \hline
65     &   &   & ARIA\_128\_GCM  &       \\ \hline
66     &   &   & ARIA\_128\_CBC  &       \\ \hline
67     &   &   & SEED  &       \\ \hline
68 \end{tabular}
69 \end{center}
70
71 A remark on the ``consider'' section: the BSI (Federal office for information security, Germany) recommends in its technical report TR-02102-2\footnote{\url{https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/BSI/Publikationen/TechnischeRichtlinien/TR02102/BSI-TR-02102-2_pdf.html}} to \textbf{avoid} non-ephemeral\footnote{ephemeral keys are session keys which are destroyed upon termination of the encrypted session. In TLS/SSL, they are realized by the DHE cipher suites. } keys for any communication which might contain personal or sensitive data. In this document, we follow BSI's advice and therefore only keep cipher suites containing (EC)DH\textbf{E} (ephemeral) variants. System administrators, who can not use forward secrecy can still use the cipher suites in the ``consider'' section. We however, do not recommend them in this document.
72
73 %% NOTE: s/forward secrecy/perfect forward secrecy???
74
75 Note that the entries marked as ``special'' are cipher suites which are not common to all clients (webbrowsers etc).
76
77
78 \subsubsection{Tested clients}
79  
80 Next we tested the cipher suites above on the following clients:
81
82 %% NOTE: we need to test with more systems!!
83 \begin{itemize}
84 \item Chrome 30.0.1599.101 Mac OS X 10.9
85 \item Safari 7.0 Mac OS X 10.9
86 \item Firefox 25.0 Mac OS X 10.9
87 \item Internet Explorer 10 Windows 7
88 \item Apple iOS 7.0.3
89 \end{itemize}
90
91
92 The result of testing the cipher suites with these clients gives us a preference order as shown in table \ref{table:prefOrderCipherSuites}. 
93 Should a client not be able to use a specific cipher suite, it will fall back to the next possible entry as given by the ordering.
94
95 \begin{center}
96 \begin{table}[h]
97 \small
98     \begin{tabular}{|l|l|l|l|l|}
99     \hline
100     Pref & Cipher Suite                                   & ID         & Browser                     \\ \hline
101     1    & TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_GCM\_SHA384     &     0x009f & OpenSSL command line client \\ \hline
102     2    & TLS\_ECDHE\_ECDSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA384 &     0xC024 & Safari                      \\ \hline
103     3    & TLS\_ECDHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA384   &     0xC028 & Safari                      \\ \hline
104     4    & TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA256     &     0x006B & Safari, Chrome              \\ \hline
105     5    & TLS\_ECDHE\_ECDSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA    &     0xC00A & Safari, Chrome, Firefox, IE \\ \hline
106     6    & TLS\_ECDHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA      &     0xC014 & Safari, Chrome, Firefox, IE \\ \hline
107     7    & TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA        &     0x0039 & Safari, Chrome, Firefox     \\ \hline
108     8    & TLS\_DHE\_DSS\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA        &     0x0038 & Firefox, IE                 \\ \hline
109     9    & TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_CAMELLIA\_256\_CBC\_SHA   &     0x0088 & Firefox                     \\ \hline
110     10   & TLS\_DHE\_DSS\_WITH\_CAMELLIA\_256\_CBC\_SHA   &     0x0087 & Firefox                     \\ \hline
111     \end{tabular}
112 \caption{Preference order of cipher suites}
113 \label{table:prefOrderCipherSuites}
114 \end{table}
115 \end{center}
116
117
118 Table \ref{table:prefOrderOpenSSLNames} shows the same data again with specifying the corresponding OpenSSL name.
119
120 \begin{center}
121 \begin{table}[h]
122 \small
123     \begin{tabular}{|l|l|l|}
124     \hline
125     Cipher Suite                                   & ID         & OpenSSL Name                  \\ \hline
126     TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_GCM\_SHA384     &     0x009f &         DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 \\ \hline
127     TLS\_ECDHE\_ECDSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA384 &     0xC024 &     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384 \\ \hline
128     TLS\_ECDHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA384   &     0xC028 &     ECDHE-RSA-AES256-SHA384   \\ \hline
129     TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA256     &     0x006B &     DHE-RSA-AES256-SHA256     \\ \hline
130     TLS\_ECDHE\_ECDSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA    &     0xC00A &     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA    \\ \hline
131     TLS\_ECDHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA      &     0xC014 &     ECDHE-RSA-AES256-SHA      \\ \hline
132     TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA        &     0x0039 &     DHE-RSA-AES256-SHA        \\ \hline
133     TLS\_DHE\_DSS\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA        &     0x0038 &     DHE-DSS-AES256-SHA        \\ \hline
134     TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_CAMELLIA\_256\_CBC\_SHA   &     0x0088 &     DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA   \\ \hline
135     TLS\_DHE\_DSS\_WITH\_CAMELLIA\_256\_CBC\_SHA   &     0x0087 &     DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA   \\ \hline
136     \end{tabular}
137 \caption{Preference order of cipher suites, with OpenSSL names}
138 \label{table:prefOrderOpenSSLNames}
139 \end{table}
140 \end{center}
141
142 Note: the tables \ref{table:prefOrderOpenSSLNames} and \ref{table:prefOrderCipherSuites} contain Elliptic curve key exchanges. There are currently strong doubts\footnote{\url{http://safecurves.cr.yp.to/rigid.html}} concerning ECC.
143 If unsure, remove the cipher suites starting with ECDHE in the table above.
144
145
146 Based on this ordering, we can now define the corresponding settings for servers. We will start with the most common web servers
147
148 \subsubsection{Apache}
149
150 Note: a "\textbackslash" (backslash) denotes a line continuation which was wrapped due to formatting reasons here. Do not copy it verbatim.
151
152 %-All +TLSv1.1 +TLSv1.2
153 \begin{verbatim}
154   SSLProtocol All -SSLv2 -SSLv3 
155   SSLHonorCipherOrder On
156   SSLCompression off
157   # Add six earth month HSTS header for all users...
158   Header add Strict-Transport-Security "max-age=15768000"
159   # If you want to protect all subdomains, use the following header
160   # ALL subdomains HAVE TO support https if you use this!
161   # Strict-Transport-Security: max-age=15768000 ; includeSubDomains
162
163   SSLCipherSuite  DHE+AESGCM:\
164     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:\
165     DHE-RSA-AES256-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:\
166     ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:\
167     DHE-DSS-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:\
168     DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA:!ADH:!AECDH:!MD5:!DSS
169 \end{verbatim}
170
171 Note again, that any cipher suite starting with ECDHE  can be omitted in case of doubt.
172 %% XXX NOTE TO SELF: remove from future automatically generated lists!
173
174 You should redirect everything to httpS:// if possible. In Apache you can do this with the following setting inside of a VirtualHost environment:
175
176 \begin{verbatim}
177   <VirtualHost *:80>
178    #...
179    RewriteEngine On
180         RewriteRule ^.*$ https://%{SERVER_NAME}%{REQUEST_URI} [L,R=permanent]
181    #...
182   </VirtualHost>
183 \end{verbatim}
184
185 %XXXX   ECDH+AES256:DH+AES256:ECDH+AES128:DH+AES:ECDH+3DES:DH+3DES:RSA+AES:RSA+3DES:!ADH:!AECDH:!MD5:!DSS
186
187
188
189 \subsubsection{nginx}
190
191 \begin{verbatim}
192   ssl_prefer_server_ciphers on;
193   ssl_protocols -SSLv2 -SSLv3; 
194   ssl_ciphers DHE+AESGCM:\
195     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:\
196     DHE-RSA-AES256-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:\
197     ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:\
198     DHE-DSS-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:\
199     DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA:!ADH:!AECDH:!MD5:!DSS;
200   add_header Strict-Transport-Security max-age=2592000;
201   add_header X-Frame-Options DENY;
202 \end{verbatim}
203
204 %% XXX FIXME: do we need to specify dhparams? Parameter: ssl_dhparam = file. See: http://wiki.nginx.org/HttpSslModule#ssl_protocols
205
206
207 If you decide to trust NIST's ECC curve recommendation, you can add the following line to nginx's configuration file to select special curves:
208
209 \begin{verbatim}
210   ssl_ecdh_curve          sect571k1;
211 \end{verbatim}
212
213 You should redirect everything to httpS:// if possible. In Nginx you can do this with the following setting:
214
215 \begin{verbatim}
216   rewrite     ^(.*)   https://$host$1 permanent;
217 \end{verbatim}
218
219 %\subsubsection{openssl.conf settings}
220
221 %\subsubsection{Differences in SSL libraries: gnutls vs. openssl vs. others}
222
223 \subsubsection{MS IIS}
224 \label{sec:ms-iis}
225
226 When trying to avoid RC4 and CBC (BEAST-Attack) and requiring perfect
227 forward secrecy, Microsoft Internet Information Server (IIS) supports
228 ECDSA, but does not support RSA for key exchange (consider ECC suite
229 B doubts\footnote{\url{http://safecurves.cr.yp.to/rigid.html}}).
230
231 Since \verb|ECDHE_RSA_*| is not supported, a SSL certificate based on
232 elliptic curves needs to be used.
233
234 The configuration of cipher suites MS IIS will use can be configured in one
235 of the following ways:
236 \begin{enumerate}
237 \item Group Policy \footnote{\url{http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/bb870930(v=vs.85).aspx}}
238 \item Registry
239 \item IIS Crypto~\footnote{\url{https://www.nartac.com/Products/IISCrypto/}}
240 \end{enumerate}
241
242
243 Table~\ref{tab:MS_IIS_Client_Support} shows the process of turning on
244 one algorithm after another and the effect on the supported Clients
245 tested using https://www.ssllabs.com.
246
247 \verb|SSL 3.0|, \verb|SSL 2.0| and \verb|MD5| are turned off.
248 \verb|TLS 1.0| and \verb|TLS 2.0| are turned on.
249
250 \begin{table}[h]
251   \centering
252   \small
253   \begin{tabular}{|l|l|}
254     \hline
255     Cipher Suite & Client \\
256     \hline
257     \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256| & only IE 10,11, OpenSSL 1.0.1e \\
258     \hline
259     \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256| & Chrome 30, Opera 17, Safari 6+ \\
260     \hline
261     \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA| & FF 10-24, IE 8+, Safari 5, Java 7\\
262     \hline
263   \end{tabular}
264   \caption{Client support}
265   \label{tab:MS_IIS_Client_Support}
266 \end{table}
267
268 Table~\ref{tab:MS_IIS_Client_Support} shows the algoriths from
269 strongest to weakest and why they need to be added in this order. For
270 example insiting on SHA-2 algorithms (only first two lines) would
271 eliminate all versions of Firefox, so the last line is needed to
272 support this browser, but should be placed at the bottom, so capable
273 browsers will choose the stronger SHA-2 algorithms.
274
275 \verb|TLS_RSA_WITH_RC4_128_SHA| or equivalent should also be added if
276 MS Terminal Server Connection is used (make sure to use this only in a
277 trusted environment). This suite will not be used for SSL, since we do
278 not use a RSA Key.
279
280
281 % \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256| ... only supported by: IE 10,11, OpenSSL 1.0.1e
282 % \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256| ... Chrome 30, Opera 17, Safari 6+
283 % \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA| ... Firefox 10-24, IE 8+, Safari 5, Java 7
284
285
286 Not supported Clients:
287 \begin{enumerate}
288 \item Java 6
289 \item WinXP
290 \item Bing
291 \end{enumerate}
292
293
294
295 \subsubsection{Dovecot}
296
297 Dovecot 2.2:
298
299 % Example: http://dovecot.org/list/dovecot/2013-October/092999.html
300
301 \begin{verbatim}
302   ssl_cipher_list = DHE+AESGCM:\
303     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:\
304     DHE-RSA-AES256-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:\
305     ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:\
306     DHE-DSS-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:\
307     DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA:!ADH:!AECDH:!MD5:!DSS
308   ssl_prefer_server_ciphers = yes
309 \end{verbatim}
310
311 Dovecot 2.1: Almost as good as dovecot 2.2. Does not support ssl\_prefer\_server\_ciphers
312
313
314 \subsubsection{Cyrus}
315
316 \subsubsection{UW}
317
318 Another option to secure IMAPs servers is to place them behind an stunnel server. 
319
320 % XXX config von Adi?
321 % sslVersion = TLSv1
322 % ciphers = EDH+CAMELLIA256:EDH+aRSA:+SSLv3:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!SRP:!DSS:!RC4:!SEED:-AES128:!CAMELLIA128:!ECDSA:AES256-SHA:EDH+AES128;
323 % options = CIPHER_SERVER_PREFERENCE
324 % TIMEOUTclose = 1
325
326 \subsubsection{Postfix}
327
328 First, you need to generate Diffie Hellman parameters (please first take a look at the section \ref{section:PRNG}):
329
330 \begin{verbatim}
331   % openssl gendh -out /etc/postfix/dh_param_512.pem -2 512
332   % openssl gendh -out /etc/postfix/dh_param_1024.pem -2 1024
333 \end{verbatim}
334
335 Next, we specify these DH parameters in the postfix config file:
336
337 \begin{verbatim}
338   smtpd_tls_dh512_param_file = /etc/postfix/dh_param_512.pem
339   smtpd_tls_dh1024_param_file = /etc/postfix/dh_param_1024.pem
340 \end{verbatim}
341
342 You usually don't want restrictions on the ciphers for opportunistic
343 encryption, because any encryption is better than plain text. 
344
345 For submission (Port 587) or other special cases, however, you want to
346 enforce strong encryption. In addition to the below entries in
347 main.cf, you need to enable ``mandatory`` encryption for the
348 respective service, e.g. by adding ``-o
349 smtpd\_tls\_security\_level=encrypt'' to the submission smtpd in
350 master.cf.
351
352 % don't -- this influences opportunistic encryption
353 %  smtpd_tls_protocols = !SSLv2, !SSLv3
354
355 \begin{verbatim}
356   smtpd_tls_mandatory_protocols = !SSLv2, !SSLv3
357   tls_ssl_options=NO_COMPRESSION
358   smtpd_tls_mandatory_ciphers=high
359   tls_high_cipherlist=DHE+AESGCM:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:\
360     ECDHE-RSA-AES256-SHA384:DHE-RSA-AES256-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:\
361     ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:DHE-DSS-AES256-SHA:\
362     DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA:!ADH:!AECDH:\
363     !MD5:!DSS
364   tls_preempt_cipherlist = yes
365   tls_random_source = dev:/dev/urandom          
366     %% NOTE: might want to have /dev/random here + Haveged
367 \end{verbatim}
368   
369 For those users, who want to use ECC key exchange, it is possible to specify this via:
370 \begin{verbatim}
371   smtpd_tls_eecdh_grade = ultra
372 \end{verbatim}
373
374 You can check the settings by specifying  smtpd\_tls\_loglevel = 1 and then check the selected ciphers with the following command:
375 \begin{verbatim}
376 $ zegrep "TLS connection established from.*with cipher" /var/log/mail.log | \
377 > awk '{printf("%s %s %s %s\n", $12, $13, $14, $15)}' | sort | uniq -c | sort -n
378       1 SSLv3 with cipher DHE-RSA-AES256-SHA
379      23 TLSv1.2 with cipher DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
380      60 TLSv1 with cipher ECDHE-RSA-AES256-SHA
381     270 TLSv1.2 with cipher ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
382     335 TLSv1 with cipher DHE-RSA-AES256-SHA
383 \end{verbatim}
384
385 Source: \url{http://www.postfix.org/TLS_README.html}
386
387 \subsubsection{SMTP: opportunistic TLS}
388 % do we need to documment starttls in detail?
389 %\subsubsection{starttls?}
390
391 \subsection{SSH}
392
393 \begin{verbatim}
394         RSAAuthentication yes
395         PermitRootLogin no
396         StrictModes yes
397         HostKey /etc/ssh/ssh_host_rsa_key
398         Ciphers aes256-ctr
399         MACs hmac-sha2-512,hmac-sha2-256,hmac-ripemd160
400         KexAlgorithms curve25519-sha256@libssh.org,diffie-hellman-group-exchange-sha256,diffie-hellman-group-exchange-sha1
401 \end{verbatim}
402
403 % XXX: curve25519-sha256@libssh.org only available upstream(!)
404 Note: older linux systems won't support SHA2, PuTTY does not support RIPE-MD160.
405
406 \subsection{OpenVPN}
407
408 \subsection{IPSec}
409
410 \subsection{PGP}
411
412 \subsection{PRNG settings}
413 \label{section:PRNG}
414
415
416 %%% Local Variables: 
417 %%% mode: latex
418 %%% TeX-master: "applied-crypto-hardening"
419 %%% End: