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, 19--21 & Group 14--21 \\
 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 for AES-GCM) & SHA2-*, SHA1 (or none for AES-GCM) \\
 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}