Adding lighttpd section (still to complete)
[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 \subsubsection{lighttpd}
189
190
191
192 \subsubsection{nginx}
193
194 \begin{verbatim}
195   ssl_prefer_server_ciphers on;
196   ssl_protocols -SSLv2 -SSLv3; 
197   ssl_ciphers DHE+AESGCM:\
198     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:\
199     DHE-RSA-AES256-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:\
200     ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:\
201     DHE-DSS-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:\
202     DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA:!ADH:!AECDH:!MD5:!DSS;
203   add_header Strict-Transport-Security max-age=2592000;
204   add_header X-Frame-Options DENY;
205 \end{verbatim}
206
207 %% XXX FIXME: do we need to specify dhparams? Parameter: ssl_dhparam = file. See: http://wiki.nginx.org/HttpSslModule#ssl_protocols
208
209
210 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:
211
212 \begin{verbatim}
213   ssl_ecdh_curve          sect571k1;
214 \end{verbatim}
215
216 You should redirect everything to httpS:// if possible. In Nginx you can do this with the following setting:
217
218 \begin{verbatim}
219   rewrite     ^(.*)   https://$host$1 permanent;
220 \end{verbatim}
221
222 %\subsubsection{openssl.conf settings}
223
224 %\subsubsection{Differences in SSL libraries: gnutls vs. openssl vs. others}
225
226 \subsubsection{MS IIS}
227 \label{sec:ms-iis}
228
229 When trying to avoid RC4 and CBC (BEAST-Attack) and requiring perfect
230 forward secrecy, Microsoft Internet Information Server (IIS) supports
231 ECDSA, but does not support RSA for key exchange (consider ECC suite
232 B doubts\footnote{\url{http://safecurves.cr.yp.to/rigid.html}}).
233
234 Since \verb|ECDHE_RSA_*| is not supported, a SSL certificate based on
235 elliptic curves needs to be used.
236
237 The configuration of cipher suites MS IIS will use can be configured in one
238 of the following ways:
239 \begin{enumerate}
240 \item Group Policy \footnote{\url{http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/bb870930(v=vs.85).aspx}}
241 \item Registry
242 \item IIS Crypto~\footnote{\url{https://www.nartac.com/Products/IISCrypto/}}
243 \end{enumerate}
244
245
246 Table~\ref{tab:MS_IIS_Client_Support} shows the process of turning on
247 one algorithm after another and the effect on the supported Clients
248 tested using https://www.ssllabs.com.
249
250 \verb|SSL 3.0|, \verb|SSL 2.0| and \verb|MD5| are turned off.
251 \verb|TLS 1.0| and \verb|TLS 2.0| are turned on.
252
253 \begin{table}[h]
254   \centering
255   \small
256   \begin{tabular}{|l|l|}
257     \hline
258     Cipher Suite & Client \\
259     \hline
260     \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256| & only IE 10,11, OpenSSL 1.0.1e \\
261     \hline
262     \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256| & Chrome 30, Opera 17, Safari 6+ \\
263     \hline
264     \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA| & FF 10-24, IE 8+, Safari 5, Java 7\\
265     \hline
266   \end{tabular}
267   \caption{Client support}
268   \label{tab:MS_IIS_Client_Support}
269 \end{table}
270
271 Table~\ref{tab:MS_IIS_Client_Support} shows the algoriths from
272 strongest to weakest and why they need to be added in this order. For
273 example insiting on SHA-2 algorithms (only first two lines) would
274 eliminate all versions of Firefox, so the last line is needed to
275 support this browser, but should be placed at the bottom, so capable
276 browsers will choose the stronger SHA-2 algorithms.
277
278 \verb|TLS_RSA_WITH_RC4_128_SHA| or equivalent should also be added if
279 MS Terminal Server Connection is used (make sure to use this only in a
280 trusted environment). This suite will not be used for SSL, since we do
281 not use a RSA Key.
282
283
284 % \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256| ... only supported by: IE 10,11, OpenSSL 1.0.1e
285 % \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256| ... Chrome 30, Opera 17, Safari 6+
286 % \verb|TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA| ... Firefox 10-24, IE 8+, Safari 5, Java 7
287
288
289 Not supported Clients:
290 \begin{enumerate}
291 \item Java 6
292 \item WinXP
293 \item Bing
294 \end{enumerate}
295
296
297
298 \subsubsection{Dovecot}
299
300 Dovecot 2.2:
301
302 % Example: http://dovecot.org/list/dovecot/2013-October/092999.html
303
304 \begin{verbatim}
305   ssl_cipher_list = DHE+AESGCM:\
306     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:\
307     DHE-RSA-AES256-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:\
308     ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:\
309     DHE-DSS-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:\
310     DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA:!ADH:!AECDH:!MD5:!DSS
311   ssl_prefer_server_ciphers = yes
312 \end{verbatim}
313
314 Dovecot 2.1: Almost as good as dovecot 2.2. Does not support ssl\_prefer\_server\_ciphers
315
316
317 \subsubsection{Cyrus}
318
319 \subsubsection{UW}
320
321 Another option to secure IMAPs servers is to place them behind an stunnel server. 
322
323 % XXX config von Adi?
324 % sslVersion = TLSv1
325 % ciphers = EDH+CAMELLIA256:EDH+aRSA:+SSLv3:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!SRP:!DSS:!RC4:!SEED:-AES128:!CAMELLIA128:!ECDSA:AES256-SHA:EDH+AES128;
326 % options = CIPHER_SERVER_PREFERENCE
327 % TIMEOUTclose = 1
328
329 \subsubsection{Postfix}
330
331 First, you need to generate Diffie Hellman parameters (please first take a look at the section \ref{section:PRNG}):
332
333 \begin{verbatim}
334   % openssl gendh -out /etc/postfix/dh_param_512.pem -2 512
335   % openssl gendh -out /etc/postfix/dh_param_1024.pem -2 1024
336 \end{verbatim}
337
338 Next, we specify these DH parameters in the postfix config file:
339
340 \begin{verbatim}
341   smtpd_tls_dh512_param_file = /etc/postfix/dh_param_512.pem
342   smtpd_tls_dh1024_param_file = /etc/postfix/dh_param_1024.pem
343 \end{verbatim}
344
345 You usually don't want restrictions on the ciphers for opportunistic
346 encryption, because any encryption is better than plain text. 
347
348 For submission (Port 587) or other special cases, however, you want to
349 enforce strong encryption. In addition to the below entries in
350 main.cf, you need to enable ``mandatory`` encryption for the
351 respective service, e.g. by adding ``-o
352 smtpd\_tls\_security\_level=encrypt'' to the submission smtpd in
353 master.cf.
354
355 % don't -- this influences opportunistic encryption
356 %  smtpd_tls_protocols = !SSLv2, !SSLv3
357
358 \begin{verbatim}
359   smtpd_tls_mandatory_protocols = !SSLv2, !SSLv3
360   tls_ssl_options=NO_COMPRESSION
361   smtpd_tls_mandatory_ciphers=high
362   tls_high_cipherlist=DHE+AESGCM:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:\
363     ECDHE-RSA-AES256-SHA384:DHE-RSA-AES256-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:\
364     ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:DHE-DSS-AES256-SHA:\
365     DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA:!ADH:!AECDH:\
366     !MD5:!DSS
367   tls_preempt_cipherlist = yes
368   tls_random_source = dev:/dev/urandom          
369     %% NOTE: might want to have /dev/random here + Haveged
370 \end{verbatim}
371   
372 For those users, who want to use ECC key exchange, it is possible to specify this via:
373 \begin{verbatim}
374   smtpd_tls_eecdh_grade = ultra
375 \end{verbatim}
376
377 You can check the settings by specifying  smtpd\_tls\_loglevel = 1 and then check the selected ciphers with the following command:
378 \begin{verbatim}
379 $ zegrep "TLS connection established from.*with cipher" /var/log/mail.log | \
380 > awk '{printf("%s %s %s %s\n", $12, $13, $14, $15)}' | sort | uniq -c | sort -n
381       1 SSLv3 with cipher DHE-RSA-AES256-SHA
382      23 TLSv1.2 with cipher DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
383      60 TLSv1 with cipher ECDHE-RSA-AES256-SHA
384     270 TLSv1.2 with cipher ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
385     335 TLSv1 with cipher DHE-RSA-AES256-SHA
386 \end{verbatim}
387
388 Source: \url{http://www.postfix.org/TLS_README.html}
389
390 \subsubsection{SMTP: opportunistic TLS}
391 % do we need to documment starttls in detail?
392 %\subsubsection{starttls?}
393
394 \subsection{SSH}
395
396 \begin{verbatim}
397         RSAAuthentication yes
398         PermitRootLogin no
399         StrictModes yes
400         HostKey /etc/ssh/ssh_host_rsa_key
401         Ciphers aes256-ctr
402         MACs hmac-sha2-512,hmac-sha2-256,hmac-ripemd160
403         KexAlgorithms curve25519-sha256@libssh.org,diffie-hellman-group-exchange-sha256,diffie-hellman-group-exchange-sha1
404 \end{verbatim}
405
406 % XXX: curve25519-sha256@libssh.org only available upstream(!)
407 Note: older linux systems won't support SHA2, PuTTY does not support RIPE-MD160.
408
409 \subsection{OpenVPN}
410
411 \subsection{IPSec}
412
413 \subsection{PGP}
414
415 \subsection{PRNG settings}
416 \label{section:PRNG}
417
418
419 %%% Local Variables: 
420 %%% mode: latex
421 %%% TeX-master: "applied-crypto-hardening"
422 %%% End: