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}