Merge branch 'master' of https://git.bettercrypto.org/ach-master
[ach-master.git] / src / practical_settings / vpn.tex
1 %%\subsection{VPNs}
2 \subsubsection{IPSec}
3 \label{section:IPSECgeneral}
4
5 % ciphersuites current 2013-12-09
6 \begin{description}
7
8 \item[Settings:] \mbox{}
9
10 \paragraph*{Assumptions}\mbox{}\\
11
12 We assume the use of IKE (v1 or v2) and ESP for this document.
13
14 \paragraph*{Authentication}\mbox{}\\
15
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 regularily
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   \url{http://www.ietf.org/rfc/rfc2104.txt}.}.
32
33 For a key composed of upper- and lowercase letters, numbers, and two
34 additional symbols\footnote{64 possible values = 6 bits},
35 table~\ref{tab:IPSEC_psk_len} gives the minimum lengths in characters.
36
37 \begin{table}[h]
38   \centering
39   \small
40   \begin{tabular}{lc}
41     \toprule
42     IKE Hash & PSK length \\
43     \midrule
44     SHA256 & 43 \\
45     SHA384 & 64 \\
46     SHA512 & 86 \\
47     \bottomrule
48   \end{tabular}
49   \caption{PSK lengths}
50   \label{tab:IPSEC_psk_len}
51 \end{table}
52
53 \paragraph*{Cryptographic Suites}\mbox{}\\
54
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{\url{http://tools.ietf.org/html/rfc6379}}
59 \footnote{\url{http://tools.ietf.org/html/rfc4308}}
60
61 When using any of those suites, make sure to enable ``Perfect Forward
62 Secrecy`` for Phase 2, as this is not specified in the suites. The
63 equivalents to the recommended ciphers suites in section
64 \ref{section:recommendedciphers} are shown in
65 table~\ref{tab:IPSEC_suites}.
66
67 \begin{table}[h]
68   \centering
69   \small
70   \begin{tabular}{p{2.5cm}p{2.5cm}l}
71     \toprule
72     Configuration A & Configuration B & Notes\\
73     \midrule
74     \verb|Suite-B-GCM-256| \newline \verb|Suite-B-GMAC-256| &
75     \verb|Suite-B-GCM-128| \newline \verb|Suite-B-GMAC-128| \newline
76     \verb|VPN-B| 
77     & All Suite-B variants use NIST elliptic curves\\
78     \bottomrule
79   \end{tabular}
80   \caption{IPSEC Cryptographic Suites}
81   \label{tab:IPSEC_suites}
82 \end{table}
83
84 \paragraph*{IKE or Phase 1}\mbox{}\\
85
86 Alternatively to the pre-defined cipher suites, you can define your
87 own, as described in this and the next section.
88
89 IKE or Phase 1 is the mutual authentication and key exchange phase;
90 table~\ref{tab:IPSEC_ph1_params} shows the parameters.
91
92 Use only ``main mode``, as ``aggressive mode`` has known security
93 vulnerabilities \footnote{\url{http://ikecrack.sourceforge.net/}}.
94
95 \begin{table}[h]
96   \centering
97   \small
98   \begin{tabular}{lll}
99     \toprule
100     & Configuration A & Configuration B \\
101     \midrule
102     Mode & Main Mode & Main Mode \\
103     Encryption & AES-256 & AES, CAMELLIA (-256 or -128) \\
104     Hash & SHA2-* & SHA2-*, SHA1 \\
105     DH Group & Group 14--18, 19--21 & Group 14--21 \\
106 %    Lifetime & \todo{need recommendations; 1 day seems to be common
107 %      practice} & \\
108     \bottomrule
109   \end{tabular}
110   \caption{IPSEC Phase 1 parameters}
111   \label{tab:IPSEC_ph1_params}
112 \end{table}
113
114 \paragraph*{ESP or Phase 2}\mbox{}\\
115
116 ESP or Phase 2 is where the actual data are protected; recommended
117 parameters are shown in table \ref{tab:IPSEC_ph2_params}.
118
119 \begin{table}[h]
120   \centering
121   \small
122   \begin{tabular}{lll}
123     \toprule
124     & Configuration A & Configuration B \\
125     \midrule
126     Perfect Forward Secrecy & yes & yes \\
127     Encryption & 
128     \parbox[t]{5cm}{\raggedright
129     \mbox{AES-GCM-16}, \mbox{AES-CTR}, \mbox{AES-CCM-16}, \mbox{AES-256}}
130     &
131     \parbox[t]{5cm}{\raggedright
132     \mbox{AES-GCM-16}, \mbox{AES-CTR}, \mbox{AES-CCM-16}, \mbox{AES-256}, \mbox{CAMELLIA-256}, \mbox{AES-128}, \mbox{CAMELLIA-128}} \\
133     Hash & SHA2-* (or none for AES-GCM) & SHA2-*, SHA1 (or none for AES-GCM) \\
134     DH Group & Same as Phase 1 & Same as Phase 1 \\
135 %    Lifetime & \todo{need recommendations; 1-8 hours is common} & \\
136     \bottomrule
137   \end{tabular}
138   \caption{IPSEC Phase 2 parameters}
139   \label{tab:IPSEC_ph2_params}
140 \end{table}
141
142 \item[References:] \mbox{}
143
144 ``A Cryptographic Evaluation of IPsec'', Niels Ferguson and Bruce
145   Schneier: \url{https://www.schneier.com/paper-ipsec.pdf}
146
147 \end{description}
148
149 \subsubsection{Check Point FireWall-1}
150    
151 \begin{description}
152 \item[Tested with Version:] \mbox{}
153
154 \begin{itemize}
155 \item R77 (should work with any currently supported version)
156 \end{itemize}
157
158 \item[Settings:] \mbox{}
159
160 Please see section \ref{section:IPSECgeneral} for guidance on
161 parameter choice. In this section, we will configure a strong setup
162 according to ``Configuration A''.
163
164 This is based on the concept of a ``VPN Community'', which has all the
165 settings for the gateways that are included in that community.
166 Communities can be found in the ``IPSEC VPN'' tab of SmartDashboard.
167
168 \begin{figure}[p]
169   \centering
170   \includegraphics[width=0.592\textwidth]{checkpoint_1.png}
171   \caption{VPN Community encryption properties}
172   \label{fig:checkpoint_1}
173 \end{figure}
174
175 Either chose one of the encryption suites in the properties dialog
176 (figure \ref{fig:checkpoint_1}), or proceed to
177 ``Custom Encryption...'', where you can set encryption and hash for
178 Phase 1 and 2 (figure \ref{fig:checkpoint_2}).
179
180 \begin{figure}[p]
181   \centering
182   \includegraphics[width=0.411\textwidth]{checkpoint_2.png}
183   \caption{Custom Encryption Suite Properties}
184   \label{fig:checkpoint_2}
185 \end{figure}
186
187 The Diffie-Hellman groups and Perfect Forward Secrecy Settings can be
188 found under ``Advanced Settings'' / ``Advanced VPN Properties''
189 (figure \ref{fig:checkpoint_3}).
190
191 \begin{figure}[p]
192   \centering
193   \includegraphics[width=0.589\textwidth]{checkpoint_3.png}
194   \caption{Advanced VPN Properties}
195   \label{fig:checkpoint_3}
196 \end{figure}
197
198 \item[Additional settings:] \mbox{}
199
200 For remote Dynamic IP Gateways, the settings are not taken from the
201 community, but set in the ``Global Properties'' dialog under ``Remote
202 Access'' / ``VPN Authentication and Encryption''. Via the ``Edit...''
203 button, you can configure sets of algorithms that all gateways support
204 (figure \ref{fig:checkpoint_4}).
205
206 \begin{figure}[p]
207   \centering
208   \includegraphics[width=0.474\textwidth]{checkpoint_4.png}
209   \caption{Remote Access Encryption Properties}
210   \label{fig:checkpoint_4}
211 \end{figure}
212
213 Please note that these settings restrict the available algorithms for
214 \textbf{all} gateways, and also influence the VPN client connections.
215
216 %\item[Justification for special settings (if needed):]
217
218 %\item[Limitations:]
219
220 \item[References:]\mbox{}
221
222 \begin{itemize}
223
224 \item Check Point
225   \href{https://sc1.checkpoint.com/documents/R77/CP_R77_VPN_AdminGuide/html_frameset.htm}{VPN
226     R77 Administration Guide} (may require a
227   UserCenter account to access)
228
229 \end{itemize}
230
231 % \item[How to test:]
232
233 \end{description}
234
235
236 %% cipherstrings current 2013-12-09
237 \subsubsection{OpenVPN}
238
239 \begin{description}
240
241 \item[Tested with Version:] \mbox{}\\
242
243 \begin{itemize}
244 \item OpenVPN 2.3.2 from Debian ``wheezy-backports'' linked against openssl (libssl.so.1.0.0) 
245 \item OpenVPN 2.2.1 from Debian 7.0 linked against openssl
246     (libssl.so.1.0.0) 
247 \item OpenVPN 2.3.2 for Windows
248 \end{itemize}
249
250 \item[Settings:] \mbox{}
251
252 \paragraph{General}\mbox{}
253
254 We describe a configuration with certificate-based authentication; see
255 below for details on the \verb|easyrsa| tool to help you with that.
256
257 OpenVPN uses TLS only for authentication and key exchange. The
258 bulk traffic is then encrypted and authenticated with the OpenVPN
259 protocol using those keys.
260
261 Note that while the \verb|tls-cipher| option takes a list of ciphers
262 that is then negotiated as usual with TLS, the \verb|cipher|
263 and \verb|auth| options both take a single argument that must match on
264 client and server.
265
266 \paragraph{Server Configuration}\mbox{}
267
268 % this is only a DoS-protection, out of scope:
269 % # TLS Authentication
270 % tls-auth ta.key
271
272 % previous:
273 % tls-cipher
274 % 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
275 % the cipherlist here is config B without the ECDHE strings, because
276 % it must fit in 256 bytes...
277 \begin{lstlisting}[breaklines]
278 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
279 cipher AES-256-CBC
280 auth SHA384
281 # generate with 'openssl dhparam -out dh2048.pem 2048':
282 dh dh2048.pem
283 \end{lstlisting}
284
285 \paragraph{Client Configuration}\mbox{}
286
287 Client and server have to use compatible configurations, otherwise they can't communicate.
288 The \verb|cipher| and \verb|auth| directives have to be identical.
289
290 \begin{lstlisting}[breaklines]
291 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
292 cipher AES-256-CBC
293 auth SHA384
294
295 # http://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/howto.html#mitm
296 remote-cert-tls server
297
298 tls-remote server.example.com
299 \end{lstlisting}
300
301 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}\\
302
303 OpenVPN 2.3.1 changed the values that the \verb|tls-cipher| option
304 expects from OpenSSL to IANA cipher names. That means from that
305 version on you will get ``Deprecated TLS cipher name'' warnings for
306 the configurations above. You cannot use the selection strings from
307 section \ref{section:recommendedciphers} directly from 2.3.1 on, which
308 is why we give an explicit cipher list here.
309
310 In addition, there is a 256 character limit on configuration file line
311 lengths; that limits the size of cipher suites, so we dropped all
312 ECDHE suites.
313
314 The configuration shown above is compatible with all tested versions.
315
316 \item[References:] \mbox{}\\
317
318 \url{http://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/security-overview.html}
319
320 %\item[How to test:]
321
322
323 \item[Additional settings:] \mbox{}
324
325 \paragraph{Key renegotiation interval}\mbox{}
326
327 The default for renegotiation of encryption keys is one hour
328 (\verb|reneg-sec 3600|). If you
329 transfer huge amounts of data over your tunnel, you might consider
330 configuring a shorter interval, or switch to a byte- or packet-based
331 interval (\verb|reneg-bytes| or \verb|reneg-pkts|).
332
333 \paragraph{Fixing ``easy-rsa''}\mbox{}
334
335 When installing an OpenVPN server instance, you are probably using
336 {\it easy-rsa} to generate keys and certificates.
337 The file \verb|vars| in the easyrsa installation directory has a
338 number of settings that should be changed to secure values:
339
340 \begin{lstlisting}[breaklines]
341 export KEY_SIZE=4096
342 export KEY_EXPIRE=365
343 export CA_EXPIRE=1826
344 \end{lstlisting}
345
346 This will enhance the security of the key generation by using RSA keys
347 with a length of 2048 bits, and set a lifetime of one year for the
348 server/client certificates and five years for the CA certificate.
349
350 In addition, edit the \verb|pkitool| script and replace all occurences
351 of \verb|sha1| with \verb|sha256|, to sign the certificates with
352 SHA256.
353
354 \item[Limitations:] \mbox{}
355
356 Note that the ciphersuites shown by \verb|openvpn --show-tls| are {\it
357 known}, but not necessarily {\it
358 supported} \footnote{\url{https://community.openvpn.net/openvpn/ticket/304}}.
359
360 Which cipher suite is actually used can be seen in the logs:
361
362 \verb|Control Channel: TLSv1, cipher TLSv1/SSLv3 DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA, 2048 bit RSA|
363
364 \end{description}
365
366
367 \subsubsection{PPTP}
368
369 PPTP is considered insecure, Microsoft recommends to ``use a more secure VPN
370 tunnel''\footnote{\url{http://technet.microsoft.com/en-us/security/advisory/2743314}}.
371
372 There is a cloud service that cracks the underlying MS-CHAPv2
373 authentication protocol for the price of USD~200\footnote{\url{https://www.cloudcracker.com/blog/2012/07/29/cracking-ms-chap-v2/}},
374 and given the resulting MD4 hash, all PPTP traffic for a user can
375 be decrypted.
376
377 \subsubsection{Cisco ASA}
378 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.
379 \begin{description}
380 \item[Tested with Version:] 
381 9.1(3)
382 \item[Settings:] \mbox{}
383 \begin{lstlisting}[breaklines]
384 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-Fallback
385  protocol esp encryption aes-256 aes-192 aes
386  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
387 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-GCM-Fallback
388  protocol esp encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
389  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
390 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES128-GCM
391  protocol esp encryption aes-gcm
392  protocol esp integrity sha-512
393 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192-GCM
394  protocol esp encryption aes-gcm-192
395  protocol esp integrity sha-512
396 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM
397  protocol esp encryption aes-gcm-256
398  protocol esp integrity sha-512
399 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES
400  protocol esp encryption aes
401  protocol esp integrity sha-1 md5
402 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192
403  protocol esp encryption aes-192
404  protocol esp integrity sha-1 md5
405 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256
406  protocol esp encryption aes-256
407  protocol esp integrity sha-1 md5
408 crypto ipsec ikev2 sa-strength-enforcement
409 crypto ipsec security-association pmtu-aging infinite
410 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set pfs group14
411 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM AES192-GCM AES128-GCM AES-GCM-Fallback AES-Fallback
412 crypto map Outside-DMZ_map 65535 ipsec-isakmp dynamic SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP
413 crypto map Outside-DMZ_map interface Outside-DMZ
414
415 crypto ikev2 policy 1
416  encryption aes-gcm-256
417  integrity null
418  group 24 14
419  prf sha512 sha384 sha256 sha
420  lifetime seconds 86400
421 crypto ikev2 policy 2
422  encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
423  integrity null
424  group 24 14 5
425  prf sha512 sha384 sha256 sha
426  lifetime seconds 86400
427 crypto ikev2 policy 3
428  encryption aes-256 aes-192 aes
429  integrity sha512 sha384 sha256
430  group 24 14
431  prf sha512 sha384 sha256 sha
432  lifetime seconds 86400
433 crypto ikev2 policy 4
434  encryption aes-256 aes-192 aes
435  integrity sha512 sha384 sha256 sha
436  group 24 14 5
437  prf sha512 sha384 sha256 sha
438  lifetime seconds 86400
439 crypto ikev2 enable Outside-DMZ client-services port 443
440 crypto ikev2 remote-access trustpoint ASDM_TrustPoint0
441
442 ssl server-version tlsv1-only
443 ssl client-version tlsv1-only
444 ssl encryption dhe-aes256-sha1 dhe-aes128-sha1 aes256-sha1 aes128-sha1
445 ssl trust-point ASDM_TrustPoint0 Outside-DMZ
446 \end{lstlisting}
447
448 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
449 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.
450
451 % 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
452
453 \item[References:] 
454 \url{http://www.cisco.com/en/US/docs/security/asa/roadmap/asaroadmap.html}
455
456 % add any further references or best practice documents here
457
458 %%\item[How to test:] 
459 % 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.
460
461 \end{description}
462
463
464
465
466
467
468
469 %%\subsubsection{Juniper VPN}
470 %%\todo{write this subsubsection. AK: ask Hannes}
471
472
473 %%\begin{description}
474 %%\item[Tested with Version:] \todo{version?}
475
476 %%\item[Settings:] \mbox{}
477
478 %%\begin{lstlisting}[breaklines]
479 %%    %Here goes your setting string
480 %%\end{lstlisting}
481
482 %%\item[Additional settings:] \mbox{}
483
484 %Here you can add additional settings
485
486 %%\begin{lstlisting}[breaklines]
487 %%    %copy \& paste additional settings
488 %%\end{lstlisting}
489
490 %%\item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
491
492 % 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
493
494 %%\item[References:] \todo{add references}
495
496 % add any further references or best practice documents here
497
498 %%\item[How to test:]
499 % 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.
500
501 %%\end{description}
502
503
504
505 \subsubsection{L2TP over IPSec}
506 \todo{write this subsubsection}
507
508
509 \begin{description}
510 \item[Tested with Version:] \todo{version?}
511
512 \item[Settings:] \mbox{}
513
514 \begin{lstlisting}[breaklines]
515     %Here goes your setting string
516 \end{lstlisting}
517
518 \item[Additional settings:] \mbox{}
519
520 %Here you can add additional settings
521
522 \begin{lstlisting}[breaklines]
523     %copy \& paste additional settings
524 \end{lstlisting}
525
526 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
527
528 % 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
529
530 \item[References:] \todo{add references}
531
532 % add any further references or best practice documents here
533
534 \item[How to test:]
535 % 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.
536
537 \end{description}
538
539
540
541
542
543
544 \subsubsection{Racoon}
545 \todo{write this subsubsection}
546
547
548 \begin{description}
549 \item[Tested with Version:] \todo{version?}
550
551 \item[Settings:] \mbox{}
552
553 \begin{lstlisting}[breaklines]
554     %Here goes your setting string
555 \end{lstlisting}
556
557 \item[Additional settings:] \mbox{}
558
559 %Here you can add additional settings
560
561 \begin{lstlisting}[breaklines]
562     %copy \& paste additional settings
563 \end{lstlisting}
564
565 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
566
567 % 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
568
569 \item[References:] \todo{add references}
570
571 % add any further references or best practice documents here
572
573 \item[How to test:]
574 % 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.
575
576 \end{description}