Add information about DH param compatibility
[ach-master.git] / 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{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 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{Phase 2:}
93 Phase 2 is where the parameters that protect the actual data are negotiated; 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 Note: the available algorithms depend on your kernel configuration (when using protostack=netkey) and/or build-time options.
415
416 To list the supported algorithms
417 \begin{lstlisting}
418 $ ipsec auto --status | less
419 \end{lstlisting}
420 and look for 'algorithm ESP/IKE' at the beginning.
421
422 \begin{lstlisting}
423 aggrmode=no
424 # ike format: cipher-hash;dhgroup
425 # recommended ciphers:
426 # - aes
427 # recommended hashes:
428 # - sha2_256 with at least 43 byte PSK
429 # - sha2_512 with at least 86 byte PSK
430 # recommended dhgroups:
431 # - modp2048 = DH14
432 # - modp3072 = DH15
433 # - modp4096 = DH16
434 # - modp6144 = DH17
435 # - modp8192 = DH18
436 ike=aes-sha2_256;modp2048
437 type=tunnel
438 phase2=esp
439 # esp format: cipher-hash;dhgroup
440 # recommended ciphers configuration A:
441 # - aes_gcm_c-256 = AES_GCM_16
442 # - aes_ctr-256
443 # - aes_ccm_c-256 = AES_CCM_16
444 # - aes-256 
445 # additional ciphers configuration B:
446 # - camellia-256
447 # - aes-128
448 # - camellia-128
449 # recommended hashes configuration A:
450 # - sha2-256
451 # - sha2-384
452 # - sha2-512
453 # - null (only with GCM/CCM ciphers)
454 # additional hashes configuration B:
455 # - sha1
456 # recommended dhgroups: same as above
457 phase2alg=aes_gcm_c-256-sha2_256;modp2048
458 salifetime=8h
459 pfs=yes
460 auto=ignore
461 \end{lstlisting}
462
463 \subsubsection{How to test}
464 Start the vpn and using
465 \begin{lstlisting}
466 $ ipsec auto --status | less
467 \end{lstlisting}
468 and look for 'IKE algorithms wanted/found' and 'ESP algorithms wanted/loaded'.
469
470 \subsubsection{References}
471 %\todo{more specific References??}
472 \begin{itemize*}
473   \item \url{https://www.openswan.org/}
474 \end{itemize*}
475
476
477 \subsection{tinc}
478 \subsubsection{Tested with Version}
479 \begin{itemize*}
480   \item tinc 1.0.23 from Gentoo linked against OpenSSL 1.0.1e
481   \item tinc 1.0.23 from Sabayon linked against OpenSSL 1.0.1e
482 \end{itemize*}
483
484 \paragraph*{Defaults}\mbox{}\\
485 tinc uses 2048 bit RSA keys, Blowfish-CBC, and SHA1 as default settings and suggests the usage of CBC mode ciphers.
486 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.
487
488 \paragraph*{Settings}\mbox{}\\
489 Generate keys with
490 \begin{lstlisting}[breaklines]
491 tincd -n NETNAME -K8196
492 \end{lstlisting}
493 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
494 \configfile{tinc.conf}{3-4}{Cipher and digest selection in tinc}
495
496 \paragraph*{References}\mbox{}\\
497 \begin{itemize}
498 \item tincd(8) man page
499 \item tinc.conf(5) man page
500 \item \href{http://www.tinc-vpn.org/pipermail/tinc/2014-January/003538.html}{tinc mailinglist: http://www.tinc-vpn.org/pipermail/tinc/2014-January/003538.html}
501 \end{itemize}
502
503
504 % ---------------------------------------------------------------------- 
505 %%\subsection{Juniper VPN}
506 %%\todo{write this subsubsection. AK: ask Hannes}
507
508
509
510
511 % ---------------------------------------------------------------------- 
512 %\subsection{L2TP over IPSec}
513 %\todo{write this subsubsection}
514
515
516
517
518 % ---------------------------------------------------------------------- 
519 %\subsection{Racoon}
520 %\todo{write this subsubsection}
521
522