mv AES-GCM AEAD
[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 RFC2104\cite{rfc2104}.}.
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{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 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 \item[References:] \mbox{}
142
143 ``A Cryptographic Evaluation of IPsec'', Niels Ferguson and Bruce
144   Schneier: \url{https://www.schneier.com/paper-ipsec.pdf}
145
146 \end{description}
147
148 \subsubsection{Check Point FireWall-1}
149    
150 \begin{description}
151 \item[Tested with Version:] \mbox{}
152
153 \begin{itemize}
154 \item R77 (should work with any currently supported version)
155 \end{itemize}
156
157 \item[Settings:] \mbox{}
158
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]{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]{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]{checkpoint_3.png}
193   \caption{Advanced VPN Properties}
194   \label{fig:checkpoint_3}
195 \end{figure}
196
197 \item[Additional settings:] \mbox{}
198
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]{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 %\item[Justification for special settings (if needed):]
216
217 %\item[Limitations:]
218
219 \item[References:]\mbox{}
220
221 \begin{itemize}
222
223 \item Check Point
224   \href{https://sc1.checkpoint.com/documents/R77/CP_R77_VPN_AdminGuide/html_frameset.htm}{VPN
225     R77 Administration Guide} (may require a
226   UserCenter account to access)
227
228 \end{itemize}
229
230 % \item[How to test:]
231
232 \end{description}
233
234
235 %% cipherstrings current 2013-12-09
236 \subsubsection{OpenVPN}
237
238 \begin{description}
239
240 \item[Tested with Version:] \mbox{}\\
241
242 \begin{itemize}
243 \item OpenVPN 2.3.2 from Debian ``wheezy-backports'' linked against openssl (libssl.so.1.0.0) 
244 \item OpenVPN 2.2.1 from Debian 7.0 linked against openssl
245     (libssl.so.1.0.0) 
246 \item OpenVPN 2.3.2 for Windows
247 \end{itemize}
248
249 \item[Settings:] \mbox{}
250
251 \paragraph{General}\mbox{}
252
253 We describe a configuration with certificate-based authentication; see
254 below for details on the \verb|easyrsa| tool to help you with that.
255
256 OpenVPN uses TLS only for authentication and key exchange. The
257 bulk traffic is then encrypted and authenticated with the OpenVPN
258 protocol using those keys.
259
260 Note that while the \verb|tls-cipher| option takes a list of ciphers
261 that is then negotiated as usual with TLS, the \verb|cipher|
262 and \verb|auth| options both take a single argument that must match on
263 client and server.
264
265 \paragraph{Server Configuration}\mbox{}
266
267 % this is only a DoS-protection, out of scope:
268 % # TLS Authentication
269 % tls-auth ta.key
270
271 % previous:
272 % tls-cipher
273 % 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
274 % the cipherlist here is config B without the ECDHE strings, because
275 % it must fit in 256 bytes...
276 \begin{lstlisting}[breaklines]
277 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
278 cipher AES-256-CBC
279 auth SHA384
280 \end{lstlisting}
281
282 \paragraph{Client Configuration}\mbox{}
283
284 Client and server have to use compatible configurations, otherwise they can't communicate.
285 The \verb|cipher| and \verb|auth| directives have to be identical.
286
287 \begin{lstlisting}[breaklines]
288 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
289 cipher AES-256-CBC
290 auth SHA384
291
292 # http://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/howto.html#mitm
293 remote-cert-tls server
294
295 tls-remote server.example.com
296 \end{lstlisting}
297
298 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}\\
299
300 OpenVPN 2.3.1 changed the values that the \verb|tls-cipher| option
301 expects from OpenSSL to IANA cipher names. That means from that
302 version on you will get ``Deprecated TLS cipher name'' warnings for
303 the configurations above. You cannot use the selection strings from
304 section \ref{section:recommendedciphers} directly from 2.3.1 on, which
305 is why we give an explicit cipher list here.
306
307 In addition, there is a 256 character limit on configuration file line
308 lengths; that limits the size of cipher suites, so we dropped all
309 ECDHE suites.
310
311 The configuration shown above is compatible with all tested versions.
312
313 \item[References:] \mbox{}\\
314
315 \url{http://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/security-overview.html}
316
317 %\item[How to test:]
318
319
320 \item[Additional settings:] \mbox{}
321
322 \paragraph{Key renegotiation interval}\mbox{}
323
324 The default for renegotiation of encryption keys is one hour
325 (\verb|reneg-sec 3600|). If you
326 transfer huge amounts of data over your tunnel, you might consider
327 configuring a shorter interval, or switch to a byte- or packet-based
328 interval (\verb|reneg-bytes| or \verb|reneg-pkts|).
329
330 \paragraph{Fixing ``easy-rsa''}\mbox{}
331
332 When installing an OpenVPN server instance, you are probably using
333 {\it easy-rsa} to generate keys and certificates.
334 The file \verb|vars| in the easyrsa installation directory has a
335 number of settings that should be changed to secure values:
336
337 \begin{lstlisting}[breaklines]
338 export KEY_SIZE=4096
339 export KEY_EXPIRE=365
340 export CA_EXPIRE=1826
341 \end{lstlisting}
342
343 This will enhance the security of the key generation by using RSA keys
344 with a length of 2048 bits, and set a lifetime of one year for the
345 server/client certificates and five years for the CA certificate.
346
347 In addition, edit the \verb|pkitool| script and replace all occurences
348 of \verb|sha1| with \verb|sha256|, to sign the certificates with
349 SHA256.
350
351 \item[Limitations:] \mbox{}
352
353 Note that the ciphersuites shown by \verb|openvpn --show-tls| are {\it
354 known}, but not necessarily {\it
355 supported} \footnote{\url{https://community.openvpn.net/openvpn/ticket/304}}.
356
357 Which cipher suite is actually used can be seen in the logs:
358
359 \verb|Control Channel: TLSv1, cipher TLSv1/SSLv3 DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA, 2048 bit RSA|
360
361 \end{description}
362
363
364 \subsubsection{PPTP}
365
366 PPTP is considered insecure, Microsoft recommends to ``use a more secure VPN
367 tunnel''\footnote{\url{http://technet.microsoft.com/en-us/security/advisory/2743314}}.
368
369 There is a cloud service that cracks the underlying MS-CHAPv2
370 authentication protocol for the price of USD~200\footnote{\url{https://www.cloudcracker.com/blog/2012/07/29/cracking-ms-chap-v2/}},
371 and given the resulting MD4 hash, all PPTP traffic for a user can
372 be decrypted.
373
374 \subsubsection{Cisco ASA}
375 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.
376 \begin{description}
377 \item[Tested with Version:] 
378 9.1(3) - X-series model
379 \item[Settings:] \mbox{}
380 \begin{lstlisting}[breaklines]
381 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-Fallback
382  protocol esp encryption aes-256 aes-192 aes
383  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
384 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-GCM-Fallback
385  protocol esp encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
386  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
387 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES128-GCM
388  protocol esp encryption aes-gcm
389  protocol esp integrity sha-512
390 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192-GCM
391  protocol esp encryption aes-gcm-192
392  protocol esp integrity sha-512
393 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM
394  protocol esp encryption aes-gcm-256
395  protocol esp integrity sha-512
396 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES
397  protocol esp encryption aes
398  protocol esp integrity sha-1 md5
399 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192
400  protocol esp encryption aes-192
401  protocol esp integrity sha-1 md5
402 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256
403  protocol esp encryption aes-256
404  protocol esp integrity sha-1 md5
405 crypto ipsec ikev2 sa-strength-enforcement
406 crypto ipsec security-association pmtu-aging infinite
407 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set pfs group14
408 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM AES192-GCM AES128-GCM AES-GCM-Fallback AES-Fallback
409 crypto map Outside-DMZ_map 65535 ipsec-isakmp dynamic SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP
410 crypto map Outside-DMZ_map interface Outside-DMZ
411
412 crypto ikev2 policy 1
413  encryption aes-gcm-256
414  integrity null
415  group 24 14
416  prf sha512 sha384 sha256 sha
417  lifetime seconds 86400
418 crypto ikev2 policy 2
419  encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
420  integrity null
421  group 24 14
422  prf sha512 sha384 sha256 sha
423  lifetime seconds 86400
424 crypto ikev2 policy 3
425  encryption aes-256 aes-192 aes
426  integrity sha512 sha384 sha256
427  group 24 14
428  prf sha512 sha384 sha256 sha
429  lifetime seconds 86400
430 crypto ikev2 policy 4
431  encryption aes-256 aes-192 aes
432  integrity sha512 sha384 sha256 sha
433  group 24 14
434  prf sha512 sha384 sha256 sha
435  lifetime seconds 86400
436 crypto ikev2 enable Outside-DMZ client-services port 443
437 crypto ikev2 remote-access trustpoint ASDM_TrustPoint0
438
439 ssl server-version tlsv1-only
440 ssl client-version tlsv1-only
441 ssl encryption dhe-aes256-sha1 dhe-aes128-sha1 aes256-sha1 aes128-sha1
442 ssl trust-point ASDM_TrustPoint0 Outside-DMZ
443 \end{lstlisting}
444
445 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
446 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.
447
448 3DES has been completely disabled as such Windows XP AnyConnect Clients will no longer be able to connect.
449
450 The Cisco ASA platform does not currently support RSA Keys above 2048bits.
451
452 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.
453
454 \item[References:] 
455 \url{http://www.cisco.com/en/US/docs/security/asa/roadmap/asaroadmap.html}\\
456 \url{http://www.cisco.com/web/about/security/intelligence/nextgen_crypto.html}
457
458 % add any further references or best practice documents here
459
460 %%\item[How to test:] 
461 % 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.
462
463 \end{description}
464
465
466
467
468
469
470
471 %%\subsubsection{Juniper VPN}
472 %%\todo{write this subsubsection. AK: ask Hannes}
473
474
475 %%\begin{description}
476 %%\item[Tested with Version:] \todo{version?}
477
478 %%\item[Settings:] \mbox{}
479
480 %%\begin{lstlisting}[breaklines]
481 %%    %Here goes your setting string
482 %%\end{lstlisting}
483
484 %%\item[Additional settings:] \mbox{}
485
486 %Here you can add additional settings
487
488 %%\begin{lstlisting}[breaklines]
489 %%    %copy \& paste additional settings
490 %%\end{lstlisting}
491
492 %%\item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
493
494 % 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
495
496 %%\item[References:] \todo{add references}
497
498 % add any further references or best practice documents here
499
500 %%\item[How to test:]
501 % 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.
502
503 %%\end{description}
504
505
506
507 \subsubsection{L2TP over IPSec}
508 \todo{write this subsubsection}
509
510
511 \begin{description}
512 \item[Tested with Version:] \todo{version?}
513
514 \item[Settings:] \mbox{}
515
516 \begin{lstlisting}[breaklines]
517     %Here goes your setting string
518 \end{lstlisting}
519
520 \item[Additional settings:] \mbox{}
521
522 %Here you can add additional settings
523
524 \begin{lstlisting}[breaklines]
525     %copy \& paste additional settings
526 \end{lstlisting}
527
528 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
529
530 % 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
531
532 \item[References:] \todo{add references}
533
534 % add any further references or best practice documents here
535
536 \item[How to test:]
537 % 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.
538
539 \end{description}
540
541
542
543
544
545
546 \subsubsection{Racoon}
547 \todo{write this subsubsection}
548
549
550 \begin{description}
551 \item[Tested with Version:] \todo{version?}
552
553 \item[Settings:] \mbox{}
554
555 \begin{lstlisting}[breaklines]
556     %Here goes your setting string
557 \end{lstlisting}
558
559 \item[Additional settings:] \mbox{}
560
561 %Here you can add additional settings
562
563 \begin{lstlisting}[breaklines]
564     %copy \& paste additional settings
565 \end{lstlisting}
566
567 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
568
569 % 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
570
571 \item[References:] \todo{add references}
572
573 % add any further references or best practice documents here
574
575 \item[How to test:]
576 % 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.
577
578 \end{description}