src/practical_settings/vpn.tex

   1 % ----------------------------------------------------------------------
   2 \subsection{IPsec}
   3 \label{section:IPSECgeneral}
   4
   5 % ciphersuites current 2013-12-09
   6
   7 \subsubsection{Settings}
   8
   9 \paragraph{Assumptions:}
  10 We assume the use of IKE (v1 or v2) and ESP for this document.
  11
  12 \paragraph{Authentication:}
  13 IPSEC authentication should optimally be performed via RSA signatures,
  14 with a key size of 2048 bits or more. Configuring only the trusted CA
  15 that issued the peer certificate provides for additional protection
  16 against fake certificates.
  17
  18 If you need to use Pre-Shared Key authentication:
  19
  20 \begin{enumerate}
  21   \item Choose a \textbf{random}, \textbf{long enough} PSK (see below)
  22   \item Use a \textbf{separate} PSK for any IPSEC connection
  23   \item Change the PSKs regularly
  24 \end{enumerate}
  25
  26 The size of the PSK should not be shorter than the output size of
  27 the hash algorithm used in IKE\footnote{It is used in a HMAC, see
  28 RFC2104~\cite{rfc2104} and the discussion starting
  29 in \url{http://www.vpnc.org/ietf-ipsec/02.ipsec/msg00268.html}.}.
  30
  31 For a key composed of upper- and lowercase letters, numbers, and two
  32 additional symbols\footnote{64 possible values = 6 bits},
  33 table~\ref{tab:IPSEC_psk_len} gives the minimum lengths in characters.
  34
  35
  36 \ctable[%
  37 pos=ht,
  38 caption={PSK lengths},
  39 label=tab:IPSEC_psk_len,
  40 ]{lc}{}{
  41 \FL    IKE Hash & PSK length (chars)
  42 \ML    SHA256 & 43
  43 \NN    SHA384 & 64
  44 \NN    SHA512 & 86
  45 \LL}
  46
  47 \paragraph{Cryptographic Suites:}
  48 IPSEC Cryptographic Suites are pre-defined settings for all the items
  49 of a configuration; they try to provide a balanced security level and
  50 make setting up VPNs easier.
  51 \footnote{RFC6379~\cite{rfc6379}, RFC4308~\cite{rfc4308}}
  52
  53 When using any of those suites, make sure to enable ``Perfect Forward
  54 Secrecy`` for Phase 2, as this is not specified in the suites. The
  55 equivalents to the recommended ciphers suites in section
  56 \ref{section:recommendedciphers} are shown in
  57 table~\ref{tab:IPSEC_suites}.
  58
  59 \ctable[%
  60 caption={IPSEC Cryptographic Suites},
  61 label=tab:IPSEC_suites,
  62 ]{>{\raggedright}p{3cm}>{\raggedright}p{3cm}l}{}{
  63 \FL    Configuration A & Configuration B & Notes
  64 \ML
  65     \texttt{Suite-B-GCM-256} &
  66     \texttt{Suite-B-GCM-128} \newline \texttt{VPN-B} &
  67     All Suite-B variants use NIST elliptic curves
  68 \LL}
  69 \paragraph{IKE or Phase 1:}
  70
  71 Alternatively to the pre-defined cipher suites, you can define your
  72 own, as described in this and the next section.
  73
  74 IKE or Phase 1 is the mutual authentication and key exchange phase;
  75 table~\ref{tab:IPSEC_ph1_params} shows the parameters.
  76
  77 Use only ``main mode``, as ``aggressive mode`` has known security
  78 vulnerabilities \footnote{\url{http://ikecrack.sourceforge.net/}}.
  79
  80 \ctable[%
  81 caption={IPSEC Phase 1 parameters},
  82 label=tab:IPSEC_ph1_params,
  83 ]{lll}{}{%
  84 \FL    & Configuration A & Configuration B
  85 \ML    Mode & Main Mode & Main Mode
  86 \NN    Encryption & AES-256 & AES, CAMELLIA (-256 or -128)
  87 \NN    Hash & SHA2-* & SHA2-*, SHA1
  88 \NN    DH Group & Group 14-18 & Group 14-18
  89 %\NN    Lifetime & \todo{need recommendations; 1 day seems to be common practice} &
  90 \LL}
  91
  92 \paragraph{ESP or Phase 2:}
  93 ESP or Phase 2 is where the actual data are protected; recommended
  94 parameters are shown in table \ref{tab:IPSEC_ph2_params}.
  95
  96 \ctable[%
  97 caption={IPSEC Phase 2 parameters},
  98 label=tab:IPSEC_ph2_params,
  99 ]{l>{\raggedright}p{4.5cm}>{\raggedright}p{6cm}}{}{%
 100 \FL    & Configuration A & Configuration B
 101 \ML    Perfect Forward Secrecy & \yes & \yes
 102 \NN    Encryption & %
 103     \mbox{AES-GCM-16}, \mbox{AES-CTR}, \mbox{AES-CCM-16}, \mbox{AES-256} &%
 104     \mbox{AES-GCM-16}, \mbox{AES-CTR}, \mbox{AES-CCM-16}, \mbox{AES-256}, \mbox{CAMELLIA-256}, \mbox{AES-128}, \mbox{CAMELLIA-128}
 105 \NN    Hash & SHA2-* (or none for AEAD) & SHA2-*, SHA1 (or none for AEAD)
 106 \NN    DH Group & Same as Phase 1 & Same as Phase 1
 107 %\NN    Lifetime & \todo{need recommendations; 1-8 hours is common} &
 108 \LL}
 109
 110 \subsubsection{References}
 111 \begin{itemize*}
 112   \item ``A Cryptographic Evaluation of IPsec'', Niels Ferguson and Bruce
 113     Schneier: \url{https://www.schneier.com/paper-ipsec.pdf}
 114 \end{itemize*}
 115
 116
 117 %----------------------------------------------------------------------
 118 \subsection{Check Point FireWall-1}
 119
 120 % Attention, only example...
 121 %Checkpoint firewall is a \gls{firewall} that ....
 122
 123 \subsubsection{Tested with Versions}
 124 \begin{itemize*}
 125   \item R77 (should work with any currently supported version)
 126 \end{itemize*}
 127
 128 \subsubsection{Settings}
 129 Please see section \ref{section:IPSECgeneral} for guidance on
 130 parameter choice. In this section, we will configure a strong setup
 131 according to ``Configuration A''.
 132
 133 This is based on the concept of a ``VPN Community'', which has all the
 134 settings for the gateways that are included in that community.
 135 Communities can be found in the ``IPSEC VPN'' tab of SmartDashboard.
 136
 137 \begin{figure}[p]
 138   \centering
 139   \includegraphics[width=0.592\textwidth]{img/checkpoint_1.png}
 140   \caption{VPN Community encryption properties}
 141   \label{fig:checkpoint_1}
 142 \end{figure}
 143
 144 Either chose one of the encryption suites in the properties dialog
 145 (figure \ref{fig:checkpoint_1}), or proceed to
 146 ``Custom Encryption...'', where you can set encryption and hash for
 147 Phase 1 and 2 (figure \ref{fig:checkpoint_2}).
 148
 149 \begin{figure}[p]
 150   \centering
 151   \includegraphics[width=0.411\textwidth]{img/checkpoint_2.png}
 152   \caption{Custom Encryption Suite Properties}
 153   \label{fig:checkpoint_2}
 154 \end{figure}
 155
 156 The Diffie-Hellman groups and Perfect Forward Secrecy Settings can be
 157 found under ``Advanced Settings'' / ``Advanced VPN Properties''
 158 (figure \ref{fig:checkpoint_3}).
 159
 160 \begin{figure}[p]
 161   \centering
 162   \includegraphics[width=0.589\textwidth]{img/checkpoint_3.png}
 163   \caption{Advanced VPN Properties}
 164   \label{fig:checkpoint_3}
 165 \end{figure}
 166
 167
 168 \subsubsection{Additional settings}
 169 For remote Dynamic IP Gateways, the settings are not taken from the
 170 community, but set in the ``Global Properties'' dialog under ``Remote
 171 Access'' / ``VPN Authentication and Encryption''. Via the ``Edit...''
 172 button, you can configure sets of algorithms that all gateways support
 173 (figure \ref{fig:checkpoint_4}).
 174
 175 \begin{figure}[p]
 176   \centering
 177   \includegraphics[width=0.474\textwidth]{img/checkpoint_4.png}
 178   \caption{Remote Access Encryption Properties}
 179   \label{fig:checkpoint_4}
 180 \end{figure}
 181
 182 Please note that these settings restrict the available algorithms for
 183 \textbf{all} gateways, and also influence the VPN client connections.
 184
 185 %\subsubsection{Justification for special settings (if needed)}
 186
 187 %\subsubsection{Limitations}
 188
 189 \subsubsection{References}
 190 \begin{itemize*}
 191   \item Check Point \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)
 192 \end{itemize*}
 193
 194 %\subsubsection{How to test}
 195
 196 %% cipherstrings current 2013-12-09
 197 % ----------------------------------------------------------------------
 198 \subsection{OpenVPN}
 199
 200 \subsubsection{Tested with Versions}
 201 \begin{itemize*}
 202   \item OpenVPN 2.3.2 from Debian ``wheezy-backports'' linked against openssl (libssl.so.1.0.0)
 203   \item OpenVPN 2.2.1 from Debian Wheezy linked against openssl
 204     (libssl.so.1.0.0)
 205   \item OpenVPN 2.3.2 for Windows
 206 \end{itemize*}
 207
 208 \subsubsection{Settings}
 209
 210 \paragraph{General}
 211 We describe a configuration with certificate-based authentication; see
 212 below for details on the \verb|easyrsa| tool to help you with that.
 213
 214 OpenVPN uses TLS only for authentication and key exchange. The
 215 bulk traffic is then encrypted and authenticated with the OpenVPN
 216 protocol using those keys.
 217
 218 Note that while the \verb|tls-cipher| option takes a list of ciphers
 219 that is then negotiated as usual with TLS, the \verb|cipher|
 220 and \verb|auth| options both take a single argument that must match on
 221 client and server.
 222
 223 \paragraph{Server Configuration}
 224 ~\\
 225 % the cipherlist here is config B without the ECDHE strings, because
 226 % it must fit in 256 bytes...
 227 % DO NOT CHANGE TO THE CIPHERSTRING MACRO!
 228 \configfile{server.conf}{248-250}{Cipher configuration for OpenVPN (Server)}
 229
 230 \paragraph{Client Configuration}
 231 Client and server have to use compatible configurations, otherwise they can't communicate.
 232 The \verb|cipher| and \verb|auth| directives have to be identical.
 233
 234 % the cipherlist here is config B without the ECDHE strings, because
 235 % it must fit in 256 bytes...
 236 % DO NOT CHANGE TO THE CIPHERSTRING MACRO!
 237 \configfile{client.conf}{44-45,115-121}{Cipher and TLS configuration for OpenVPN (Server)}
 238
 239 \subsubsection{Justification for special settings}
 240 OpenVPN 2.3.1 changed the values that the \verb|tls-cipher| option
 241 expects from OpenSSL to IANA cipher names. That means from that
 242 version on you will get ``Deprecated TLS cipher name'' warnings for
 243 the configurations above. You cannot use the selection strings from
 244 section \ref{section:recommendedciphers} directly from 2.3.1 on, which
 245 is why we give an explicit cipher list here.
 246
 247 In addition, there is a 256 character limit on configuration file line
 248 lengths; that limits the size of cipher suites, so we dropped all
 249 ECDHE suites.
 250
 251 The configuration shown above is compatible with all tested versions.
 252
 253
 254 \subsubsection{References}
 255 \begin{itemize*}
 256   \item OpenVPN Documentation: \emph{Security Overview} \url{https://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/security-overview.html}
 257 \end{itemize*}
 258
 259 %\subsubsection{How to test}
 260
 261
 262 \subsubsection{Additional settings}
 263
 264 \paragraph{Key renegotiation interval}
 265 The default for renegotiation of encryption keys is one hour
 266 (\verb|reneg-sec 3600|). If you
 267 transfer huge amounts of data over your tunnel, you might consider
 268 configuring a shorter interval, or switch to a byte- or packet-based
 269 interval (\verb|reneg-bytes| or \verb|reneg-pkts|).
 270
 271 \paragraph{Fixing ``easy-rsa''}
 272 When installing an OpenVPN server instance, you are probably using
 273 \emph{easy-rsa} to generate keys and certificates.
 274 The file \verb|vars| in the easyrsa installation directory has a
 275 number of settings that should be changed to secure values:
 276
 277 \configfile{vars}{53-53,56-56,59-59}{Sane default values for OpenVPN (easy-rsa)}
 278
 279
 280 This will enhance the security of the key generation by using RSA keys
 281 with a length of 4096 bits, and set a lifetime of one year for the
 282 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.
 283
 284 In addition, edit the \verb|pkitool| script and replace all occurrences
 285 of \verb|sha1| with \verb|sha256|, to sign the certificates with
 286 SHA256.
 287
 288 \subsubsection{Limitations}
 289 Note that the ciphersuites shown by \verb|openvpn --show-tls| are \emph{known}, but not necessarily \emph{supported} \footnote{\url{https://community.openvpn.net/openvpn/ticket/304}}.
 290
 291 Which cipher suite is actually used can be seen in the logs:
 292
 293 \verb|Control Channel: TLSv1, cipher TLSv1/SSLv3 DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA, 2048 bit RSA|
 294
 295
 296 % ----------------------------------------------------------------------
 297 \subsection{PPTP}
 298
 299 PPTP is considered insecure, Microsoft recommends to ``use a more secure VPN
 300 tunnel''\footnote{\url{http://technet.microsoft.com/en-us/security/advisory/2743314}}.
 301
 302 There is a cloud service that cracks the underlying MS-CHAPv2
 303 authentication protocol for the price of USD~200\footnote{\url{https://www.cloudcracker.com/blog/2012/07/29/cracking-ms-chap-v2/}},
 304 and given the resulting MD4 hash, all PPTP traffic for a user can
 305 be decrypted.
 306
 307 % ----------------------------------------------------------------------
 308 \subsection{Cisco ASA}
 309 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.
 310
 311
 312 \subsubsection{Tested with Versions}
 313 \begin{itemize*}
 314   \item 9.1(3) - X-series model
 315 \end{itemize*}
 316
 317 \subsubsection{Settings}
 318 \begin{lstlisting}
 319 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-Fallback
 320  protocol esp encryption aes-256 aes-192 aes
 321  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
 322 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-GCM-Fallback
 323  protocol esp encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
 324  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
 325 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES128-GCM
 326  protocol esp encryption aes-gcm
 327  protocol esp integrity sha-512
 328 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192-GCM
 329  protocol esp encryption aes-gcm-192
 330  protocol esp integrity sha-512
 331 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM
 332  protocol esp encryption aes-gcm-256
 333  protocol esp integrity sha-512
 334 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES
 335  protocol esp encryption aes
 336  protocol esp integrity sha-1 md5
 337 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192
 338  protocol esp encryption aes-192
 339  protocol esp integrity sha-1 md5
 340 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256
 341  protocol esp encryption aes-256
 342  protocol esp integrity sha-1 md5
 343 crypto ipsec ikev2 sa-strength-enforcement
 344 crypto ipsec security-association pmtu-aging infinite
 345 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set pfs group14
 346 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM AES192-GCM AES128-GCM AES-GCM-Fallback AES-Fallback
 347 crypto map Outside-DMZ_map 65535 ipsec-isakmp dynamic SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP
 348 crypto map Outside-DMZ_map interface Outside-DMZ
 349
 350 crypto ikev2 policy 1
 351  encryption aes-gcm-256
 352  integrity null
 353  group 14
 354  prf sha512 sha384 sha256 sha
 355  lifetime seconds 86400
 356 crypto ikev2 policy 2
 357  encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
 358  integrity null
 359  group 14
 360  prf sha512 sha384 sha256 sha
 361  lifetime seconds 86400
 362 crypto ikev2 policy 3
 363  encryption aes-256 aes-192 aes
 364  integrity sha512 sha384 sha256
 365  group 14
 366  prf sha512 sha384 sha256 sha
 367  lifetime seconds 86400
 368 crypto ikev2 policy 4
 369  encryption aes-256 aes-192 aes
 370  integrity sha512 sha384 sha256 sha
 371  group 14
 372  prf sha512 sha384 sha256 sha
 373  lifetime seconds 86400
 374 crypto ikev2 enable Outside-DMZ client-services port 443
 375 crypto ikev2 remote-access trustpoint ASDM_TrustPoint0
 376
 377 ssl server-version tlsv1-only
 378 ssl client-version tlsv1-only
 379 ssl encryption dhe-aes256-sha1 dhe-aes128-sha1 aes256-sha1 aes128-sha1
 380 ssl trust-point ASDM_TrustPoint0 Outside-DMZ
 381 \end{lstlisting}
 382
 383 \subsubsection{Justification for special settings}
 384 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.
 385
 386 3DES has been completely disabled as such Windows XP AnyConnect Clients will no longer be able to connect.
 387
 388 The Cisco ASA platform does not currently support RSA Keys above 2048bits.
 389
 390 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.
 391
 392 \subsubsection{References}
 393 \begin{itemize*}
 394   \item \url{http://www.cisco.com/en/US/docs/security/asa/roadmap/asaroadmap.html}
 395   \item \url{http://www.cisco.com/web/about/security/intelligence/nextgen_crypto.html}
 396 \end{itemize*}
 397
 398 % add any further references or best practice documents here
 399
 400 %%\subsubsection{How to test}
 401 % 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.
 402
 403
 404 % ----------------------------------------------------------------------
 405 \subsection{Openswan}
 406
 407
 408 \subsubsection{Tested with Version}
 409 \begin{itemize*}
 410   \item Openswan 2.6.39 (Gentoo)
 411 \end{itemize*}
 412
 413 \subsubsection{Settings}
 414 NB: The available algorithms depend on your kernel configuration (when using protostack=netkey) and/or
 415 build-time options.
 416
 417 To list the supported algorithms
 418 \begin{lstlisting}
 419 $ ipsec auto --status | less
 420 \end{lstlisting}
 421 and look for 'algorithm ESP/IKE' at the beginning.
 422
 423 \begin{lstlisting}
 424 aggrmode=no
 425 # ike format: cipher-hash;dhgroup
 426 # recommended ciphers:
 427 # - aes
 428 # recommended hashes:
 429 # - sha2_256 with at least 43 byte PSK
 430 # - sha2_512 with at least 86 byte PSK
 431 # recommended dhgroups:
 432 # - modp2048 = DH14
 433 # - modp3072 = DH15
 434 # - modp4096 = DH16
 435 # - modp6144 = DH17
 436 # - modp8192 = DH18
 437 ike=aes-sha2_256;modp2048
 438 type=tunnel
 439 phase2=esp
 440 # esp format: cipher-hash;dhgroup
 441 # recommended ciphers configuration A:
 442 # - aes_gcm_c-256 = AES_GCM_16
 443 # - aes_ctr-256
 444 # - aes_ccm_c-256 = AES_CCM_16
 445 # - aes-256
 446 # additional ciphers configuration B:
 447 # - camellia-256
 448 # - aes-128
 449 # - camellia-128
 450 # recommended hashes configuration A:
 451 # - sha2-256
 452 # - sha2-384
 453 # - sha2-512
 454 # - null (only with GCM/CCM ciphers)
 455 # additional hashes configuration B:
 456 # - sha1
 457 # recommended dhgroups: same as above
 458 phase2alg=aes_gcm_c-256-sha2_256;modp2048
 459 salifetime=8h
 460 pfs=yes
 461 auto=ignore
 462 \end{lstlisting}
 463
 464 \subsubsection{How to test}
 465 Start the vpn and using
 466 \begin{lstlisting}
 467 $ ipsec auto --status | less
 468 \end{lstlisting}
 469 and look for 'IKE algorithms wanted/found' and 'ESP algorithms wanted/loaded'.
 470
 471 \subsubsection{References}
 472 \todo{more specific References}
 473 \begin{itemize*}
 474   \item \url{https://www.openswan.org/}
 475 \end{itemize*}
 476
 477
 478 \subsection{tinc}
 479 \subsubsection{Tested with Version}
 480 \begin{itemize*}
 481   \item tinc 1.0.23 from Gentoo linked against OpenSSL 1.0.1e
 482   \item tinc 1.0.23 from Sabayon linked against OpenSSL 1.0.1e
 483 \end{itemize*}
 484
 485 \paragraph*{Defaults}\mbox{}\\
 486 tinc uses 2048 bit RSA keys, Blowfish-CBC, and SHA1 as default settings and suggests the usage of CBC mode ciphers.
 487 Any key length up to 8196 is supported and it does not need to be a power of two. OpenSSL Ciphers and Digests are supported by tinc.
 488
 489 \paragraph*{Settings}\mbox{}\\
 490 Generate keys with
 491 \begin{lstlisting}[breaklines]
 492 tincd -n NETNAME -K8196
 493 \end{lstlisting}
 494 Old keys will not be deleted (but disabled), you have to delete them manually. Add the following lines to your tinc.conf on all machines
 495 \configfile{tinc.conf}{3-4}{Cipher and digest selection in tinc}
 496
 497 \paragraph*{References}\mbox{}\\
 498 \begin{itemize}
 499 \item tincd(8) man page
 500 \item tinc.conf(5) man page
 501 \item \href{http://www.tinc-vpn.org/pipermail/tinc/2014-January/003538.html}{tinc mailinglist}
 502 \end{itemize}
 503
 504
 505 % ----------------------------------------------------------------------
 506 %%\subsection{Juniper VPN}
 507 %%\todo{write this subsubsection. AK: ask Hannes}
 508
 509
 510
 511
 512 % ----------------------------------------------------------------------
 513 %\subsection{L2TP over IPSec}
 514 %\todo{write this subsubsection}
 515
 516
 517
 518
 519 % ----------------------------------------------------------------------
 520 %\subsection{Racoon}
 521 %\todo{write this subsubsection}
 522
 523