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} and the discussion starting
  32 in \url{http://www.vpnc.org/ietf-ipsec/02.ipsec/msg00268.html}.}.
  33
  34 For a key composed of upper- and lowercase letters, numbers, and two
  35 additional symbols\footnote{64 possible values = 6 bits},
  36 table~\ref{tab:IPSEC_psk_len} gives the minimum lengths in characters.
  37
  38 \begin{table}[h]
  39   \centering
  40   \small
  41   \begin{tabular}{lc}
  42     \toprule
  43     IKE Hash & PSK length \\
  44     \midrule
  45     SHA256 & 43 \\
  46     SHA384 & 64 \\
  47     SHA512 & 86 \\
  48     \bottomrule
  49   \end{tabular}
  50   \caption{PSK lengths}
  51   \label{tab:IPSEC_psk_len}
  52 \end{table}
  53
  54 \paragraph*{Cryptographic Suites}\mbox{}\\
  55
  56 IPSEC Cryptographic Suites are pre-defined settings for all the items
  57 of a configuration; they try to provide a balanced security level and
  58 make setting up VPNs easier.
  59 \footnote{RFC6379\cite{rfc6379}, RFC4308\cite{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| &
  75     \verb|Suite-B-GCM-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 & Group 14, 18 \\
 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 AEAD) & SHA2-*, SHA1 (or none for AEAD) \\
 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 \end{lstlisting}
 282
 283 \paragraph{Client Configuration}\mbox{}
 284
 285 Client and server have to use compatible configurations, otherwise they can't communicate.
 286 The \verb|cipher| and \verb|auth| directives have to be identical.
 287
 288 \begin{lstlisting}[breaklines]
 289 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
 290 cipher AES-256-CBC
 291 auth SHA384
 292
 293 # http://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/howto.html#mitm
 294 remote-cert-tls server
 295
 296 tls-remote server.example.com
 297 \end{lstlisting}
 298
 299 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}\\
 300
 301 OpenVPN 2.3.1 changed the values that the \verb|tls-cipher| option
 302 expects from OpenSSL to IANA cipher names. That means from that
 303 version on you will get ``Deprecated TLS cipher name'' warnings for
 304 the configurations above. You cannot use the selection strings from
 305 section \ref{section:recommendedciphers} directly from 2.3.1 on, which
 306 is why we give an explicit cipher list here.
 307
 308 In addition, there is a 256 character limit on configuration file line
 309 lengths; that limits the size of cipher suites, so we dropped all
 310 ECDHE suites.
 311
 312 The configuration shown above is compatible with all tested versions.
 313
 314 \item[References:] \mbox{}\\
 315
 316 \url{http://openvpn.net/index.php/open-source/documentation/security-overview.html}
 317
 318 %\item[How to test:]
 319
 320
 321 \item[Additional settings:] \mbox{}
 322
 323 \paragraph{Key renegotiation interval}\mbox{}
 324
 325 The default for renegotiation of encryption keys is one hour
 326 (\verb|reneg-sec 3600|). If you
 327 transfer huge amounts of data over your tunnel, you might consider
 328 configuring a shorter interval, or switch to a byte- or packet-based
 329 interval (\verb|reneg-bytes| or \verb|reneg-pkts|).
 330
 331 \paragraph{Fixing ``easy-rsa''}\mbox{}
 332
 333 When installing an OpenVPN server instance, you are probably using
 334 {\it easy-rsa} to generate keys and certificates.
 335 The file \verb|vars| in the easyrsa installation directory has a
 336 number of settings that should be changed to secure values:
 337
 338 \begin{lstlisting}[breaklines]
 339 export KEY_SIZE=4096
 340 export KEY_EXPIRE=365
 341 export CA_EXPIRE=1826
 342 \end{lstlisting}
 343
 344 This will enhance the security of the key generation by using RSA keys
 345 with a length of 2048 bits, and set a lifetime of one year for the
 346 server/client certificates and five years for the CA certificate.
 347
 348 In addition, edit the \verb|pkitool| script and replace all occurences
 349 of \verb|sha1| with \verb|sha256|, to sign the certificates with
 350 SHA256.
 351
 352 \item[Limitations:] \mbox{}
 353
 354 Note that the ciphersuites shown by \verb|openvpn --show-tls| are {\it
 355 known}, but not necessarily {\it
 356 supported} \footnote{\url{https://community.openvpn.net/openvpn/ticket/304}}.
 357
 358 Which cipher suite is actually used can be seen in the logs:
 359
 360 \verb|Control Channel: TLSv1, cipher TLSv1/SSLv3 DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA, 2048 bit RSA|
 361
 362 \end{description}
 363
 364
 365 \subsubsection{PPTP}
 366
 367 PPTP is considered insecure, Microsoft recommends to ``use a more secure VPN
 368 tunnel''\footnote{\url{http://technet.microsoft.com/en-us/security/advisory/2743314}}.
 369
 370 There is a cloud service that cracks the underlying MS-CHAPv2
 371 authentication protocol for the price of USD~200\footnote{\url{https://www.cloudcracker.com/blog/2012/07/29/cracking-ms-chap-v2/}},
 372 and given the resulting MD4 hash, all PPTP traffic for a user can
 373 be decrypted.
 374
 375 \subsubsection{Cisco ASA}
 376 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.
 377 \begin{description}
 378 \item[Tested with Version:]
 379 9.1(3) - X-series model
 380 \item[Settings:] \mbox{}
 381 \begin{lstlisting}[breaklines]
 382 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-Fallback
 383  protocol esp encryption aes-256 aes-192 aes
 384  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
 385 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES-GCM-Fallback
 386  protocol esp encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
 387  protocol esp integrity sha-512 sha-384 sha-256
 388 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES128-GCM
 389  protocol esp encryption aes-gcm
 390  protocol esp integrity sha-512
 391 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192-GCM
 392  protocol esp encryption aes-gcm-192
 393  protocol esp integrity sha-512
 394 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM
 395  protocol esp encryption aes-gcm-256
 396  protocol esp integrity sha-512
 397 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES
 398  protocol esp encryption aes
 399  protocol esp integrity sha-1 md5
 400 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES192
 401  protocol esp encryption aes-192
 402  protocol esp integrity sha-1 md5
 403 crypto ipsec ikev2 ipsec-proposal AES256
 404  protocol esp encryption aes-256
 405  protocol esp integrity sha-1 md5
 406 crypto ipsec ikev2 sa-strength-enforcement
 407 crypto ipsec security-association pmtu-aging infinite
 408 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set pfs group14
 409 crypto dynamic-map SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP 65535 set ikev2 ipsec-proposal AES256-GCM AES192-GCM AES128-GCM AES-GCM-Fallback AES-Fallback
 410 crypto map Outside-DMZ_map 65535 ipsec-isakmp dynamic SYSTEM_DEFAULT_CRYPTO_MAP
 411 crypto map Outside-DMZ_map interface Outside-DMZ
 412
 413 crypto ikev2 policy 1
 414  encryption aes-gcm-256
 415  integrity null
 416  group 14
 417  prf sha512 sha384 sha256 sha
 418  lifetime seconds 86400
 419 crypto ikev2 policy 2
 420  encryption aes-gcm-256 aes-gcm-192 aes-gcm
 421  integrity null
 422  group 14
 423  prf sha512 sha384 sha256 sha
 424  lifetime seconds 86400
 425 crypto ikev2 policy 3
 426  encryption aes-256 aes-192 aes
 427  integrity sha512 sha384 sha256
 428  group 14
 429  prf sha512 sha384 sha256 sha
 430  lifetime seconds 86400
 431 crypto ikev2 policy 4
 432  encryption aes-256 aes-192 aes
 433  integrity sha512 sha384 sha256 sha
 434  group 14
 435  prf sha512 sha384 sha256 sha
 436  lifetime seconds 86400
 437 crypto ikev2 enable Outside-DMZ client-services port 443
 438 crypto ikev2 remote-access trustpoint ASDM_TrustPoint0
 439
 440 ssl server-version tlsv1-only
 441 ssl client-version tlsv1-only
 442 ssl encryption dhe-aes256-sha1 dhe-aes128-sha1 aes256-sha1 aes128-sha1
 443 ssl trust-point ASDM_TrustPoint0 Outside-DMZ
 444 \end{lstlisting}
 445
 446 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
 447 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.
 448
 449 3DES has been completely disabled as such Windows XP AnyConnect Clients will no longer be able to connect.
 450
 451 The Cisco ASA platform does not currently support RSA Keys above 2048bits.
 452
 453 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.
 454
 455 \item[References:]
 456 \url{http://www.cisco.com/en/US/docs/security/asa/roadmap/asaroadmap.html}\\
 457 \url{http://www.cisco.com/web/about/security/intelligence/nextgen_crypto.html}
 458
 459 % add any further references or best practice documents here
 460
 461 %%\item[How to test:]
 462 % 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.
 463
 464 \end{description}
 465
 466
 467
 468
 469
 470
 471
 472 %%\subsubsection{Juniper VPN}
 473 %%\todo{write this subsubsection. AK: ask Hannes}
 474
 475
 476 %%\begin{description}
 477 %%\item[Tested with Version:] \todo{version?}
 478
 479 %%\item[Settings:] \mbox{}
 480
 481 %%\begin{lstlisting}[breaklines]
 482 %%    %Here goes your setting string
 483 %%\end{lstlisting}
 484
 485 %%\item[Additional settings:] \mbox{}
 486
 487 %Here you can add additional settings
 488
 489 %%\begin{lstlisting}[breaklines]
 490 %%    %copy \& paste additional settings
 491 %%\end{lstlisting}
 492
 493 %%\item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
 494
 495 % 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
 496
 497 %%\item[References:] \todo{add references}
 498
 499 % add any further references or best practice documents here
 500
 501 %%\item[How to test:]
 502 % 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.
 503
 504 %%\end{description}
 505
 506
 507
 508 \subsubsection{L2TP over IPSec}
 509 \todo{write this subsubsection}
 510
 511
 512 \begin{description}
 513 \item[Tested with Version:] \todo{version?}
 514
 515 \item[Settings:] \mbox{}
 516
 517 \begin{lstlisting}[breaklines]
 518     %Here goes your setting string
 519 \end{lstlisting}
 520
 521 \item[Additional settings:] \mbox{}
 522
 523 %Here you can add additional settings
 524
 525 \begin{lstlisting}[breaklines]
 526     %copy \& paste additional settings
 527 \end{lstlisting}
 528
 529 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
 530
 531 % 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
 532
 533 \item[References:] \todo{add references}
 534
 535 % add any further references or best practice documents here
 536
 537 \item[How to test:]
 538 % 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.
 539
 540 \end{description}
 541
 542
 543
 544
 545
 546
 547 \subsubsection{Racoon}
 548 \todo{write this subsubsection}
 549
 550
 551 \begin{description}
 552 \item[Tested with Version:] \todo{version?}
 553
 554 \item[Settings:] \mbox{}
 555
 556 \begin{lstlisting}[breaklines]
 557     %Here goes your setting string
 558 \end{lstlisting}
 559
 560 \item[Additional settings:] \mbox{}
 561
 562 %Here you can add additional settings
 563
 564 \begin{lstlisting}[breaklines]
 565     %copy \& paste additional settings
 566 \end{lstlisting}
 567
 568 \item[Justification for special settings (if needed):] \mbox{}
 569
 570 % 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
 571
 572 \item[References:] \todo{add references}
 573
 574 % add any further references or best practice documents here
 575
 576 \item[How to test:]
 577 % 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.
 578
 579 \end{description}