openvpn: update cipher string, better explanations
[ach-master.git] / src / practical_settings / vpn.tex
1 %%\subsection{VPNs}
2 \todo{write this subsection}
3 \subsubsection{IPSec}
4 \label{section:IPSECgeneral}
5
6
7 \begin{description}
8
9 \item[Settings:] \mbox{}
10
11 \paragraph*{Assumptions}\mbox{}\\
12
13 We assume the use of IKE (v1 or v2) and ESP for this document.
14
15 \paragraph*{Authentication}\mbox{}\\
16
17 IPSEC authentication should optimally be performed via RSA signatures,
18 with a key size of 2048 bits or more. Configuring only the trusted CA
19 that issued the peer certificate provides for additional protection
20 against fake certificates.
21
22 If you need to use Pre-Shared Key authentication:
23
24 \begin{enumerate}
25 \item Choose a \textbf{random}, \textbf{long enough} PSK (see below)
26 \item Use a \textbf{separate} PSK for any IPSEC connection
27 \item Change the PSKs regularily
28 \end{enumerate}
29
30 The size of the PSK should not be shorter than the output size of
31 the hash algorithm used in IKE \footnote{It is used in a HMAC, see
32   \url{http://www.ietf.org/rfc/rfc2104.txt}.}.
33
34 For a key composed of upper- and lowercase letters, numbers, and two
35 additional symbols \footnote{64 possible values = 6 bits}, that gives
36 the following minimum lengths in characters:
37
38 \begin{table}[h]
39   \centering
40   \small
41   \begin{tabular}{lc}
42     \toprule
43     IKE Hash & PSK length \\
44     \midrule
45     SHA256 & 43 \\
46     SHA384 & 64 \\
47     SHA512 & 86 \\
48     \bottomrule
49   \end{tabular}
50 \end{table}
51
52 \paragraph*{Cryptographic Suites}\mbox{}\\
53
54 IPSEC Cryptographic Suites are pre-defined settings for all the
55 items of a configuration; they try to provide a balanced security
56 level and make setting up VPNs easier.
57
58 When using any of those suites, make sure to enable ``Perfect Forward
59 Secrecy`` for Phase 2, as this is not specified in the suites. The
60 equivalents to the recommended ciphers suites in section
61 \ref{section:recommendedciphers} are:
62
63 \begin{table}[h]
64   \centering
65   \small
66   \begin{tabular}{lll}
67     \toprule
68     Configuration A & Configuration B & Notes\\
69     \midrule
70     \verb|Suite-B-GCM-256|\footnote{\url{http://tools.ietf.org/html/rfc6379}} &
71 \verb|Suite-B-GCM-128| & All Suite-B variants use NIST elliptic curves
72 \\ \verb|Suite-B-GMAC-256| & \verb|Suite-B-GMAC-128| & 
73 \\ & \verb|VPN-B|\footnote{\url{http://tools.ietf.org/html/rfc4308}} &
74 \\
75     \bottomrule
76   \end{tabular}
77 \end{table}
78
79 \paragraph*{IKE or Phase 1}\mbox{}\\
80
81 Alternatively to the pre-defined cipher suites, you can define your
82 own, as described in this and the next section.
83
84 IKE or Phase 1 is the mutual authentication and key exchange phase.
85
86 Use only ``main mode``, as ``aggressive mode`` has known security
87 vulnerabilities \footnote{\url{http://ikecrack.sourceforge.net/}}.
88
89 \todo{how to make footnotes in a table appear in the output document?}
90
91 \begin{table}
92   \centering
93   \small
94   \begin{tabular}{lll}
95     \toprule
96     & Configuration A & Configuration B \\
97     \midrule
98     Mode & Main Mode & Main Mode \\
99     Encryption & AES-256 & AES, CAMELLIA (-256 or -128) \\
100     Hash & SHA2-* & SHA2-*, SHA1 \\
101     DH Group & Group 14--18 \footnote{2048--8192 bit DH},
102     19--21\footnote{(256--521 bit ECDH)} & Group 14--21 \\
103     Lifetime & \todo{need recommendations; 1 day seems to be common
104       practice} & \\
105     \bottomrule
106   \end{tabular}
107 \end{table}
108
109 \paragraph*{ESP or Phase 2}\mbox{}\\
110
111 ESP or Phase 2 is where the actual data are protected.
112
113 \todo{make the tables appear right here!}
114
115 \begin{table}
116   \centering
117   \small
118   \begin{tabular}{lll}
119     \toprule
120     & Configuration A & Configuration B \\
121     \midrule
122     Perfect Forward Secrecy & yes & yes \\
123     Encryption & AES-GCM-16, AES-CTR, AES-CCM-16, AES-256 &
124   AES-GCM-16, AES-CTR, AES-CCM-16, AES-256, CAMELLIA-256, AES-128, CAMELLIA-128 \\
125     Hash & SHA2-* (or none for AES-GCM) & SHA2-*, SHA1 (or none for AES-GCM) \\
126     DH Group & Same as Phase 1 & Same as Phase 1 \\
127     Lifetime & \todo{need recommendations; 1-8 hours is common} & \\
128     \bottomrule
129   \end{tabular}
130 \end{table}
131
132 \item[References:] \mbox{}
133
134 ``A Cryptographic Evaluation of IPsec'', Niels Ferguson and Bruce
135   Schneier: \url{https://www.schneier.com/paper-ipsec.pdf}
136
137 \end{description}
138
139 \subsubsection{Check Point FireWall-1}
140    
141 \begin{description}
142 \item[Tested with Version:] \mbox{}
143
144 \begin{itemize}
145 \item R77 (should work with any currently supported version)
146 \end{itemize}
147
148 \item[Settings:] \mbox{}
149
150 Please see section \ref{section:IPSECgeneral} for guidance on
151 parameter choice. In this section, we will configure a strong setup
152 according to ``Configuration A''.
153
154 This is based on the concept of a ``VPN Community'', which has all the
155 settings for the gateways that are included in that community.
156 Communities can be found in the ``IPSEC VPN'' tab of SmartDashboard.
157
158 \todo{make those graphics prettier -- whoever has the right LaTeX
159   mojo, please do!}
160
161 \includegraphics{checkpoint_1.png}
162
163 Either chose one of the encryption suites here, or proceed to
164 ``Custom Encryption...'', where you can set encryption and hash for
165 Phase 1 and 2:
166
167 \includegraphics{checkpoint_2.png}
168
169 The Diffie-Hellman groups and Perfect Forward Secrecy Settings can be
170 found under ``Advanced Settings'' / ``Advanced VPN Properties'':
171
172 \includegraphics{checkpoint_3.png}
173
174 \item[Additional settings:]
175
176 For remote Dynamic IP Gateways, the settings are not taken from the
177 community, but set in the ``Global Properties'' dialog under ``Remote
178 Access'' / ``VPN Authentication and Encryption''. Via the ``Edit...''
179 button, you can configure sets of algorithms that all gateways support:
180
181 \includegraphics{checkpoint_4.png}
182
183 Please note that these settings restrict the available algorithms for
184 \textbf{all} gateways, and also influence the VPN client connections.
185
186 %\item[Justification for special settings (if needed):]
187
188 %\item[Limitations:]
189
190 \item[References:]\mbox{}
191
192 \begin{itemize}
193
194 \item Check Point
195   \href{https://sc1.checkpoint.com/documents/R77/CP_R77_VPN_AdminGuide/html_frameset.htm}{VPN
196     R77 Administration Guide} (may require a
197   UserCenter account to access)
198
199 \end{itemize}
200
201 % \item[How to test:]
202
203 \end{description}
204
205
206 \subsubsection{OpenVPN}
207
208 \begin{description}
209
210 \item[Tested with Version:] \mbox{}\\
211
212 \begin{itemize}
213 \item OpenVPN 2.3.2 from Debian ``wheezy-backports'' linked against openssl (libssl.so.1.0.0) 
214 \item OpenVPN 2.2.1 from Debian 7.0 linked against openssl
215     (libssl.so.1.0.0) 
216 \item OpenVPN 2.3.2 for Windows
217 \end{itemize}
218
219 \item[Settings:] \mbox{}
220
221 \paragraph{General}\mbox{}
222
223 We describe a configuration with certificate-based authentication; see
224 below for details on the \verb|easyrsa| tool to help you with that.
225
226 OpenVPN uses TLS only for authentication and key exchange. The
227 bulk traffic is then encrypted and authenticated with the OpenVPN
228 protocol using those keys.
229
230 Note that while the \verb|tls-cipher| option takes a list of ciphers
231 that is then negotiated as usual with TLS, the \verb|cipher|
232 and \verb|auth| options both take a single argument that must match on
233 client and server.
234
235 \paragraph{Server Configuration}\mbox{}
236
237 % this is only a DoS-protection, out of scope:
238 % # TLS Authentication
239 % tls-auth ta.key
240
241 % previous:
242 % tls-cipher
243 % ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-AES256-SHA256:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:AES256-SHA
244 % the cipherlist here is config B without the ECDHE strings, because
245 % it must fit in 256 bytes...
246 \begin{lstlisting}[breaklines]
247 tls-cipher DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-AES256-SHA256:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES128-SHA256:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA128-SHA:DHE-RSA-AES128-SHA:CAMELLIA256-SHA:AES256-SHA:CAMELLIA128-SHA:AES128-SHA
248 cipher AES-256-CBC
249 auth SHA384
250 # generate with 'openssl dhparam -out dh2048.pem 2048':
251 dh dh2048.pem
252 \end{lstlisting}
253
254 \paragraph{Client Configuration}\mbox{}
255
256 Client and server have to use compatible configurations, otherwise they can't communicate.
257 The \verb|cipher| and \verb|auth| directives have to be identical.
258
259 \begin{lstlisting}[breaklines]
260 tls-cipher DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-AES256-SHA256:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES128-SHA256:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA128-SHA:DHE-RSA-AES128-SHA:CAMELLIA256-SHA:AES256-SHA:CAMELLIA128-SHA:AES128-SHA
261 cipher AES-256-CBC
262 auth SHA384
263
264 # http://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/howto.html#mitm
265 remote-cert-tls server
266
267 tls-remote server.example.com
268 \end{lstlisting}
269
270 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}\\
271
272 OpenVPN 2.3.1 changed the values that the \verb|tls-cipher| option
273 expects from OpenSSL to IANA cipher names. That means from that
274 version on you will get ``Deprecated TLS cipher name'' warnings for
275 the configurations above. You cannot use the selection strings from
276 section \ref{section:recommendedciphers} directly from 2.3.1 on, which
277 is why we give an explicit cipher list here.
278
279 In addition, there is a 256 character limit on configuration file line
280 lengths; that limits the size of cipher suites, so we dropped all
281 ECDHE suites.
282
283 The configuration shown above is compatible with all tested versions.
284
285 \item[References:] \mbox{}\\
286
287 \url{http://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/security-overview.html}
288
289 %\item[How to test:]
290
291
292 \item[Additional settings:] \mbox{}
293
294 \paragraph{Key renegotiation interval}\mbox{}
295
296 The default for renegotiation of encryption keys is one hour
297 (\verb|reneg-sec 3600|). If you
298 transfer huge amounts of data over your tunnel, you might consider
299 configuring a shorter interval, or switch to a byte- or packet-based
300 interval (\verb|reneg-bytes| or \verb|reneg-pkts|).
301
302 \paragraph{Fixing ``easy-rsa''}\mbox{}
303
304 When installing an OpenVPN server instance, you are probably using
305 {\it easy-rsa} to generate keys and certificates.
306 The file \verb|vars| in the easyrsa installation directory has a
307 number of settings that should be changed to secure values:
308
309 \begin{lstlisting}[breaklines]
310 export KEY_SIZE=4096
311 export KEY_EXPIRE=365
312 export CA_EXPIRE=1826
313 \end{lstlisting}
314
315 This will enhance the security of the key generation by using RSA keys
316 with a length of 2048 bits, and set a lifetime of one year for the
317 server/client certificates and five years for the CA certificate.
318
319 In addition, edit the \verb|pkitool| script and replace all occurences
320 of \verb|sha1| with \verb|sha256|, to sign the certificates with
321 SHA256.
322
323 \item[Limitations:] \mbox{}
324
325 Note that the ciphersuites shown by \verb|openvpn --show-tls| are {\it
326 known}, but not necessarily {\it
327 supported} \footnote{\url{https://community.openvpn.net/openvpn/ticket/304}}.
328
329 Which cipher suite is actually used can be seen in the logs:
330
331 \verb|Control Channel: TLSv1, cipher TLSv1/SSLv3 DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA, 2048 bit RSA|
332
333 \end{description}
334
335
336 \subsubsection{PPTP}
337
338 PPTP is considered insecure, Microsoft recommends to ``use a more secure VPN
339 tunnel''\footnote{\url{http://technet.microsoft.com/en-us/security/advisory/2743314}}.
340
341 There is a cloud service that cracks the underlying MS-CHAPv2
342 authentication protocol for the price of USD~200\footnote{\url{https://www.cloudcracker.com/blog/2012/07/29/cracking-ms-chap-v2/}},
343 and given the resulting MD4 hash, all PPTP traffic for a user can
344 be decrypted.
345
346 \subsubsection{Cisco ASA}
347 The following settings reflect our recommendations as best as possible on the Cisco ASA platform. These are - of course - just settings regarding SSL/TLS (i.e. Cisco AnyConnect) and IPSec. For further security settings regarding this platform the appropriate Cisco guides should be followed.
348 \begin{description}
349 \item[Tested with Version:] 
350 9.1(3)
351 \item[Settings:] \mbox{}
352 \begin{lstlisting}[breaklines]
353 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-Fallback
354  protocol esp encryption aes-256 aes-192 aes
355  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
356 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-GCM-Fallback
357  protocol esp encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
358  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
359 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES128-GCM
360  protocol esp encryption aes-gcm
361  protocol esp integrity sha-512
362 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192-GCM
363  protocol esp encryption aes-gcm-192
364  protocol esp integrity sha-512
365 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM
366  protocol esp encryption aes-gcm-256
367  protocol esp integrity sha-512
368 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES
369  protocol esp encryption aes
370  protocol esp integrity sha-1 md5
371 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192
372  protocol esp encryption aes-192
373  protocol esp integrity sha-1 md5
374 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256
375  protocol esp encryption aes-256
376  protocol esp integrity sha-1 md5
377 crypto ipsec ikev2 sa-strength-enforcement
378 crypto ipsec security-association pmtu-aging infinite
379 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set pfs group14
380 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM AES192-GCM AES128-GCM AES-GCM-Fallback AES-Fallback
381 crypto map Outside-DMZ_map 65535 ipsec-isakmp dynamic SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP
382 crypto map Outside-DMZ_map interface Outside-DMZ
383
384 crypto ikev2 policy 1
385  encryption aes-gcm-256
386  integrity null
387  group 24 14
388  prf sha512 sha384 sha256 sha
389  lifetime seconds 86400
390 crypto ikev2 policy 2
391  encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
392  integrity null
393  group 24 14 5
394  prf sha512 sha384 sha256 sha
395  lifetime seconds 86400
396 crypto ikev2 policy 3
397  encryption aes-256 aes-192 aes
398  integrity sha512 sha384 sha256
399  group 24 14
400  prf sha512 sha384 sha256 sha
401  lifetime seconds 86400
402 crypto ikev2 policy 4
403  encryption aes-256 aes-192 aes
404  integrity sha512 sha384 sha256 sha
405  group 24 14 5
406  prf sha512 sha384 sha256 sha
407  lifetime seconds 86400
408 crypto ikev2 enable Outside-DMZ client-services port 443
409 crypto ikev2 remote-access trustpoint ASDM_TrustPoint0
410
411 ssl server-version tlsv1-only
412 ssl client-version tlsv1-only
413 ssl encryption dhe-aes256-sha1 dhe-aes128-sha1 aes256-sha1 aes128-sha1
414 ssl trust-point ASDM_TrustPoint0 Outside-DMZ
415 \end{lstlisting}
416
417 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
418 New IPsec policies have been defined which do not make use of ciphers that may be cause for concern. Policies have a "Fallback" option to support legacy devices.
419
420 % in case you have the need for further justifications why you chose this and that setting or if the settings do not fit into the standard Variant A or Variant B schema, please document this here
421
422 \item[References:] 
423 \url{http://www.cisco.com/en/US/docs/security/asa/roadmap/asaroadmap.html}
424
425 % add any further references or best practice documents here
426
427 %%\item[How to test:] 
428 % describe here or point the admin to tools (can be a simple footnote or \ref{} to  the tools section) which help the admin to test his settings.
429
430 \end{description}
431
432
433
434
435
436
437
438 %%\subsubsection{Juniper VPN}
439 %%\todo{write this subsubsection. AK: ask Hannes}
440
441
442 %%\begin{description}
443 %%\item[Tested with Version:] \todo{version?}
444
445 %%\item[Settings:] \mbox{}
446
447 %%\begin{lstlisting}[breaklines]
448 %%    %Here goes your setting string
449 %%\end{lstlisting}
450
451 %%\item[Additional settings:] \mbox{}
452
453 %Here you can add additional settings
454
455 %%\begin{lstlisting}[breaklines]
456 %%    %copy \& paste additional settings
457 %%\end{lstlisting}
458
459 %%\item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
460
461 % in case you have the need for further justifications why you chose this and that setting or if the settings do not fit into the standard Variant A or Variant B schema, please document this here
462
463 %%\item[References:] \todo{add references}
464
465 % add any further references or best practice documents here
466
467 %%\item[How to test:]
468 % describe here or point the admin to tools (can be a simple footnote or \ref{} to  the tools section) which help the admin to test his settings.
469
470 %%\end{description}
471
472
473
474 \subsubsection{L2TP over IPSec}
475 \todo{write this subsubsection}
476
477
478 \begin{description}
479 \item[Tested with Version:] \todo{version?}
480
481 \item[Settings:] \mbox{}
482
483 \begin{lstlisting}[breaklines]
484     %Here goes your setting string
485 \end{lstlisting}
486
487 \item[Additional settings:] \mbox{}
488
489 %Here you can add additional settings
490
491 \begin{lstlisting}[breaklines]
492     %copy \& paste additional settings
493 \end{lstlisting}
494
495 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
496
497 % in case you have the need for further justifications why you chose this and that setting or if the settings do not fit into the standard Variant A or Variant B schema, please document this here
498
499 \item[References:] \todo{add references}
500
501 % add any further references or best practice documents here
502
503 \item[How to test:]
504 % describe here or point the admin to tools (can be a simple footnote or \ref{} to  the tools section) which help the admin to test his settings.
505
506 \end{description}
507
508
509
510
511
512
513 \subsubsection{Racoon}
514 \todo{write this subsubsection}
515
516
517 \begin{description}
518 \item[Tested with Version:] \todo{version?}
519
520 \item[Settings:] \mbox{}
521
522 \begin{lstlisting}[breaklines]
523     %Here goes your setting string
524 \end{lstlisting}
525
526 \item[Additional settings:] \mbox{}
527
528 %Here you can add additional settings
529
530 \begin{lstlisting}[breaklines]
531     %copy \& paste additional settings
532 \end{lstlisting}
533
534 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
535
536 % in case you have the need for further justifications why you chose this and that setting or if the settings do not fit into the standard Variant A or Variant B schema, please document this here
537
538 \item[References:] \todo{add references}
539
540 % add any further references or best practice documents here
541
542 \item[How to test:]
543 % describe here or point the admin to tools (can be a simple footnote or \ref{} to  the tools section) which help the admin to test his settings.
544
545 \end{description}