src/practical_settings/vpn.tex

   1 %%\subsection{VPNs}
   2
   3 % ----------------------------------------------------------------------
   4 \subsection{IPSec}
   5 \label{section:IPSECgeneral}
   6
   7 % ciphersuites current 2013-12-09
   8 %\begin{description}
   9
  10 \subsubsection{Settings}
  11
  12 \paragraph*{Assumptions}\mbox{}\\
  13 We assume the use of IKE (v1 or v2) and ESP for this document.
  14
  15 \paragraph*{Authentication}\mbox{}\\
  16 IPSEC authentication should optimally be performed via RSA signatures,
  17 with a key size of 2048 bits or more. Configuring only the trusted CA
  18 that issued the peer certificate provides for additional protection
  19 against fake certificates.
  20
  21 If you need to use Pre-Shared Key authentication:
  22
  23 \begin{enumerate}
  24 \item Choose a \textbf{random}, \textbf{long enough} PSK (see below)
  25 \item Use a \textbf{separate} PSK for any IPSEC connection
  26 \item Change the PSKs regularly
  27 \end{enumerate}
  28
  29 The size of the PSK should not be shorter than the output size of
  30 the hash algorithm used in IKE \footnote{It is used in a HMAC, see
  31 RFC2104~\cite{rfc2104} and the discussion starting
  32 in \url{http://www.vpnc.org/ietf-ipsec/02.ipsec/msg00268.html}.}.
  33
  34 For a key composed of upper- and lowercase letters, numbers, and two
  35 additional symbols\footnote{64 possible values = 6 bits},
  36 table~\ref{tab:IPSEC_psk_len} gives the 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   \caption{PSK lengths}
  51   \label{tab:IPSEC_psk_len}
  52 \end{table}
  53
  54 \paragraph*{Cryptographic Suites}\mbox{}\\
  55 IPSEC Cryptographic Suites are pre-defined settings for all the items
  56 of a configuration; they try to provide a balanced security level and
  57 make setting up VPNs easier.
  58 \footnote{RFC6379~\cite{rfc6379}, RFC4308~\cite{rfc4308}}
  59
  60 When using any of those suites, make sure to enable ``Perfect Forward
  61 Secrecy`` for Phase 2, as this is not specified in the suites. The
  62 equivalents to the recommended ciphers suites in section
  63 \ref{section:recommendedciphers} are shown in
  64 table~\ref{tab:IPSEC_suites}.
  65
  66 \begin{table}[h]
  67   \centering
  68   \small
  69   \begin{tabular}{p{2.5cm}p{2.5cm}l}
  70     \toprule
  71     Configuration A & Configuration B & Notes\\
  72     \midrule
  73     \verb|Suite-B-GCM-256| &
  74     \verb|Suite-B-GCM-128| \newline
  75     \verb|VPN-B|
  76     & All Suite-B variants use NIST elliptic curves\\
  77     \bottomrule
  78   \end{tabular}
  79   \caption{IPSEC Cryptographic Suites}
  80   \label{tab:IPSEC_suites}
  81 \end{table}
  82
  83 \paragraph*{IKE or Phase 1}\mbox{}\\
  84
  85 Alternatively to the pre-defined cipher suites, you can define your
  86 own, as described in this and the next section.
  87
  88 IKE or Phase 1 is the mutual authentication and key exchange phase;
  89 table~\ref{tab:IPSEC_ph1_params} shows the parameters.
  90
  91 Use only ``main mode``, as ``aggressive mode`` has known security
  92 vulnerabilities \footnote{\url{http://ikecrack.sourceforge.net/}}.
  93
  94 \begin{table}[h]
  95   \centering
  96   \small
  97   \begin{tabular}{lll}
  98     \toprule
  99     & Configuration A & Configuration B \\
 100     \midrule
 101     Mode & Main Mode & Main Mode \\
 102     Encryption & AES-256 & AES, CAMELLIA (-256 or -128) \\
 103     Hash & SHA2-* & SHA2-*, SHA1 \\
 104     DH Group & Group 14-18 & Group 14-18 \\
 105 %    Lifetime & \todo{need recommendations; 1 day seems to be common
 106 %      practice} & \\
 107     \bottomrule
 108   \end{tabular}
 109   \caption{IPSEC Phase 1 parameters}
 110   \label{tab:IPSEC_ph1_params}
 111 \end{table}
 112
 113 \paragraph*{ESP or Phase 2}\mbox{}\\
 114
 115 ESP or Phase 2 is where the actual data are protected; recommended
 116 parameters are shown in table \ref{tab:IPSEC_ph2_params}.
 117
 118 \begin{table}[h]
 119   \centering
 120   \small
 121   \begin{tabular}{lll}
 122     \toprule
 123     & Configuration A & Configuration B \\
 124     \midrule
 125     Perfect Forward Secrecy & yes & yes \\
 126     Encryption &
 127     \parbox[t]{5cm}{\raggedright
 128     \mbox{AES-GCM-16}, \mbox{AES-CTR}, \mbox{AES-CCM-16}, \mbox{AES-256}}
 129     &
 130     \parbox[t]{5cm}{\raggedright
 131     \mbox{AES-GCM-16}, \mbox{AES-CTR}, \mbox{AES-CCM-16}, \mbox{AES-256}, \mbox{CAMELLIA-256}, \mbox{AES-128}, \mbox{CAMELLIA-128}} \\
 132     Hash & SHA2-* (or none for AEAD) & SHA2-*, SHA1 (or none for AEAD) \\
 133     DH Group & Same as Phase 1 & Same as Phase 1 \\
 134 %    Lifetime & \todo{need recommendations; 1-8 hours is common} & \\
 135     \bottomrule
 136   \end{tabular}
 137   \caption{IPSEC Phase 2 parameters}
 138   \label{tab:IPSEC_ph2_params}
 139 \end{table}
 140
 141 \subsubsection{References}
 142
 143
 144 ``A Cryptographic Evaluation of IPsec'', Niels Ferguson and Bruce
 145   Schneier: \url{https://www.schneier.com/paper-ipsec.pdf}
 146
 147
 148 %----------------------------------------------------------------------
 149 \subsection{Check Point FireWall-1}
 150
 151
 152 \subsubsection{Tested with Version}
 153 \begin{itemize}
 154   \item R77 (should work with any currently supported version)
 155 \end{itemize}
 156
 157
 158 \subsubsection{Settings}
 159 Please see section \ref{section:IPSECgeneral} for guidance on
 160 parameter choice. In this section, we will configure a strong setup
 161 according to ``Configuration A''.
 162
 163 This is based on the concept of a ``VPN Community'', which has all the
 164 settings for the gateways that are included in that community.
 165 Communities can be found in the ``IPSEC VPN'' tab of SmartDashboard.
 166
 167 \begin{figure}[p]
 168   \centering
 169   \includegraphics[width=0.592\textwidth]{img/checkpoint_1.png}
 170   \caption{VPN Community encryption properties}
 171   \label{fig:checkpoint_1}
 172 \end{figure}
 173
 174 Either chose one of the encryption suites in the properties dialog
 175 (figure \ref{fig:checkpoint_1}), or proceed to
 176 ``Custom Encryption...'', where you can set encryption and hash for
 177 Phase 1 and 2 (figure \ref{fig:checkpoint_2}).
 178
 179 \begin{figure}[p]
 180   \centering
 181   \includegraphics[width=0.411\textwidth]{img/checkpoint_2.png}
 182   \caption{Custom Encryption Suite Properties}
 183   \label{fig:checkpoint_2}
 184 \end{figure}
 185
 186 The Diffie-Hellman groups and Perfect Forward Secrecy Settings can be
 187 found under ``Advanced Settings'' / ``Advanced VPN Properties''
 188 (figure \ref{fig:checkpoint_3}).
 189
 190 \begin{figure}[p]
 191   \centering
 192   \includegraphics[width=0.589\textwidth]{img/checkpoint_3.png}
 193   \caption{Advanced VPN Properties}
 194   \label{fig:checkpoint_3}
 195 \end{figure}
 196
 197
 198 \subsubsection{Additional settings}
 199 For remote Dynamic IP Gateways, the settings are not taken from the
 200 community, but set in the ``Global Properties'' dialog under ``Remote
 201 Access'' / ``VPN Authentication and Encryption''. Via the ``Edit...''
 202 button, you can configure sets of algorithms that all gateways support
 203 (figure \ref{fig:checkpoint_4}).
 204
 205 \begin{figure}[p]
 206   \centering
 207   \includegraphics[width=0.474\textwidth]{img/checkpoint_4.png}
 208   \caption{Remote Access Encryption Properties}
 209   \label{fig:checkpoint_4}
 210 \end{figure}
 211
 212 Please note that these settings restrict the available algorithms for
 213 \textbf{all} gateways, and also influence the VPN client connections.
 214
 215 %\subsubsection{Justification for special settings (if needed)}
 216
 217 %\subsubsection{Limitations}
 218
 219 \subsubsection{References}
 220 \begin{itemize}
 221 \item Check Point
 222   \href{https://sc1.checkpoint.com/documents/R77/CP_R77_VPN_AdminGuide/html_frameset.htm}{VPN R77 Administration Guide} (may require a UserCenter account to access)
 223 \end{itemize}
 224
 225 % \subsubsection{How to test}
 226
 227
 228 %% cipherstrings current 2013-12-09
 229 % ----------------------------------------------------------------------
 230 \subsection{OpenVPN}
 231
 232
 233 \subsubsection{Tested with Version}
 234 \begin{itemize}
 235   \item OpenVPN 2.3.2 from Debian ``wheezy-backports'' linked against openssl (libssl.so.1.0.0)
 236   \item OpenVPN 2.2.1 from Debian Wheezy linked against openssl
 237     (libssl.so.1.0.0)
 238   \item OpenVPN 2.3.2 for Windows
 239 \end{itemize}
 240
 241
 242 \subsubsection{Settings}
 243 \paragraph{General}\mbox{}\\
 244 We describe a configuration with certificate-based authentication; see
 245 below for details on the \verb|easyrsa| tool to help you with that.
 246
 247 OpenVPN uses TLS only for authentication and key exchange. The
 248 bulk traffic is then encrypted and authenticated with the OpenVPN
 249 protocol using those keys.
 250
 251 Note that while the \verb|tls-cipher| option takes a list of ciphers
 252 that is then negotiated as usual with TLS, the \verb|cipher|
 253 and \verb|auth| options both take a single argument that must match on
 254 client and server.
 255
 256 \paragraph{Server Configuration}\mbox{}\\
 257
 258 % the cipherlist here is config B without the ECDHE strings, because
 259 % it must fit in 256 bytes...
 260 % DO NOT CHANGE TO THE CIPHERSTRING MACRO!
 261 \begin{lstlisting}
 262 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
 263 cipher AES-256-CBC
 264 auth SHA384
 265 \end{lstlisting}
 266
 267 \paragraph{Client Configuration}\mbox{}\\
 268 Client and server have to use compatible configurations, otherwise they can't communicate.
 269 The \verb|cipher| and \verb|auth| directives have to be identical.
 270
 271 % the cipherlist here is config B without the ECDHE strings, because
 272 % it must fit in 256 bytes...
 273 % DO NOT CHANGE TO THE CIPHERSTRING MACRO!
 274 \begin{lstlisting}
 275 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
 276 cipher AES-256-CBC
 277 auth SHA384
 278
 279 # http://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/howto.html#mitm
 280 remote-cert-tls server
 281
 282 tls-remote server.example.com
 283 \end{lstlisting}
 284
 285 \subsubsection{Justification for special settings}
 286 OpenVPN 2.3.1 changed the values that the \verb|tls-cipher| option
 287 expects from OpenSSL to IANA cipher names. That means from that
 288 version on you will get ``Deprecated TLS cipher name'' warnings for
 289 the configurations above. You cannot use the selection strings from
 290 section \ref{section:recommendedciphers} directly from 2.3.1 on, which
 291 is why we give an explicit cipher list here.
 292
 293 In addition, there is a 256 character limit on configuration file line
 294 lengths; that limits the size of cipher suites, so we dropped all
 295 ECDHE suites.
 296
 297 The configuration shown above is compatible with all tested versions.
 298
 299
 300 \subsubsection{References}
 301 \begin{itemize}
 302   \item OpenVPN Documentation: \emph{Security Overview} \url{http://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/security-overview.html}
 303 \end{itemize}
 304
 305 %\subsubsection{How to test}
 306
 307
 308 \subsubsection{Additional settings}
 309
 310 \paragraph{Key renegotiation interval}\mbox{}\\
 311 The default for renegotiation of encryption keys is one hour
 312 (\verb|reneg-sec 3600|). If you
 313 transfer huge amounts of data over your tunnel, you might consider
 314 configuring a shorter interval, or switch to a byte- or packet-based
 315 interval (\verb|reneg-bytes| or \verb|reneg-pkts|).
 316
 317 \paragraph{Fixing ``easy-rsa''}\mbox{}\\
 318 When installing an OpenVPN server instance, you are probably using
 319 \emph{easy-rsa} to generate keys and certificates.
 320 The file \verb|vars| in the easyrsa installation directory has a
 321 number of settings that should be changed to secure values:
 322
 323 \begin{lstlisting}
 324 export KEY_SIZE=4096
 325 export KEY_EXPIRE=365
 326 export CA_EXPIRE=1826
 327 \end{lstlisting}
 328
 329 This will enhance the security of the key generation by using RSA keys
 330 with a length of 4096 bits, and set a lifetime of one year for the
 331 server/client certificates and five years for the CA certificate. \textbf{NOTE: 4096 bits is only an example of how to do this with easy-rsa.} See also section \ref{section:keylengths} for a discussion on keylengths.
 332
 333 In addition, edit the \verb|pkitool| script and replace all occurences
 334 of \verb|sha1| with \verb|sha256|, to sign the certificates with
 335 SHA256.
 336
 337
 338 Note that the ciphersuites shown by \verb|openvpn --show-tls| are
 339 \emph{known}, but not necessarily \emph{supported}
 340 \footnote{\url{https://community.openvpn.net/openvpn/ticket/304}}.
 341
 342 Which cipher suite is actually used can be seen in the logs:
 343
 344 \verb|Control Channel: TLSv1, cipher TLSv1/SSLv3 DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA, 2048 bit RSA|
 345
 346
 347 % ----------------------------------------------------------------------
 348 \subsection{PPTP}
 349
 350 PPTP is considered insecure, Microsoft recommends to ``use a more secure VPN
 351 tunnel''\footnote{\url{http://technet.microsoft.com/en-us/security/advisory/2743314}}.
 352
 353 There is a cloud service that cracks the underlying MS-CHAPv2
 354 authentication protocol for the price of USD~200\footnote{\url{https://www.cloudcracker.com/blog/2012/07/29/cracking-ms-chap-v2/}},
 355 and given the resulting MD4 hash, all PPTP traffic for a user can
 356 be decrypted.
 357
 358 % ----------------------------------------------------------------------
 359 \subsection{Cisco ASA}
 360 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.
 361 \begin{description}
 362 \item[Tested with Version:]
 363 9.1(3) - X-series model
 364 \item[Settings:] \mbox{}
 365 \begin{lstlisting}
 366 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-Fallback
 367  protocol esp encryption aes-256 aes-192 aes
 368  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
 369 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-GCM-Fallback
 370  protocol esp encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
 371  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
 372 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES128-GCM
 373  protocol esp encryption aes-gcm
 374  protocol esp integrity sha-512
 375 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192-GCM
 376  protocol esp encryption aes-gcm-192
 377  protocol esp integrity sha-512
 378 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM
 379  protocol esp encryption aes-gcm-256
 380  protocol esp integrity sha-512
 381 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES
 382  protocol esp encryption aes
 383  protocol esp integrity sha-1 md5
 384 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192
 385  protocol esp encryption aes-192
 386  protocol esp integrity sha-1 md5
 387 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256
 388  protocol esp encryption aes-256
 389  protocol esp integrity sha-1 md5
 390 crypto ipsec ikev2 sa-strength-enforcement
 391 crypto ipsec security-association pmtu-aging infinite
 392 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set pfs group14
 393 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM AES192-GCM AES128-GCM AES-GCM-Fallback AES-Fallback
 394 crypto map Outside-DMZ_map 65535 ipsec-isakmp dynamic SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP
 395 crypto map Outside-DMZ_map interface Outside-DMZ
 396
 397 crypto ikev2 policy 1
 398  encryption aes-gcm-256
 399  integrity null
 400  group 14
 401  prf sha512 sha384 sha256 sha
 402  lifetime seconds 86400
 403 crypto ikev2 policy 2
 404  encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
 405  integrity null
 406  group 14
 407  prf sha512 sha384 sha256 sha
 408  lifetime seconds 86400
 409 crypto ikev2 policy 3
 410  encryption aes-256 aes-192 aes
 411  integrity sha512 sha384 sha256
 412  group 14
 413  prf sha512 sha384 sha256 sha
 414  lifetime seconds 86400
 415 crypto ikev2 policy 4
 416  encryption aes-256 aes-192 aes
 417  integrity sha512 sha384 sha256 sha
 418  group 14
 419  prf sha512 sha384 sha256 sha
 420  lifetime seconds 86400
 421 crypto ikev2 enable Outside-DMZ client-services port 443
 422 crypto ikev2 remote-access trustpoint ASDM_TrustPoint0
 423
 424 ssl server-version tlsv1-only
 425 ssl client-version tlsv1-only
 426 ssl encryption dhe-aes256-sha1 dhe-aes128-sha1 aes256-sha1 aes128-sha1
 427 ssl trust-point ASDM_TrustPoint0 Outside-DMZ
 428 \end{lstlisting}
 429
 430 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
 431 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.
 432
 433 3DES has been completely disabled as such Windows XP AnyConnect Clients will no longer be able to connect.
 434
 435 The Cisco ASA platform does not currently support RSA Keys above 2048bits.
 436
 437 Legacy ASA models (e.g. 5505, 5510, 5520, 5540, 5550) do not offer the possibility to configure for SHA256/SHA384/SHA512 nor AES-GCM for IKEv2 proposals.
 438
 439 \item[References:]
 440 \url{http://www.cisco.com/en/US/docs/security/asa/roadmap/asaroadmap.html}\\
 441 \url{http://www.cisco.com/web/about/security/intelligence/nextgen_crypto.html}
 442
 443 % add any further references or best practice documents here
 444
 445 %%\item[How to test:]
 446 % 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.
 447
 448 \end{description}
 449
 450
 451
 452
 453
 454
 455
 456 % ----------------------------------------------------------------------
 457 %%\subsection{Juniper VPN}
 458 %%\todo{write this subsubsection. AK: ask Hannes}
 459
 460
 461
 462
 463 % ----------------------------------------------------------------------
 464 %\subsection{L2TP over IPSec}
 465 %\todo{write this subsubsection}
 466
 467
 468
 469
 470 % ----------------------------------------------------------------------
 471 %\subsection{Racoon}
 472 %\todo{write this subsubsection}
 473
 474