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: