update TODO list
[ach-master.git] / src / practical_settings.tex
1 \section{Recommendations on practical settings}
2
3
4 \subsection{SSL}
5
6 %%% NOTE: we do not need to list this all here, can move to an appendix
7 %At the time of this writing, SSL is defined in RFCs:   
8 %
9 %\begin{itemize}
10 %\item RFC2246 - TLS1.0         
11 %\item RFC3268 - AES            
12 %\item RFC4132 - Camelia                
13 %\item RFC4162 - SEED           
14 %\item RFC4279 - PSK            
15 %\item RFC4346 - TLS 1.1                
16 %\item RFC4492 - ECC            
17 %\item RFC4785 - PSK\_NULL              
18 %\item RFC5246 - TLS 1.2                
19 %\item RFC5288 - AES\_GCM               
20 %\item RFC5289 - AES\_GCM\_SHA2\_ECC            
21 %\item RFC5430 - Suite B                
22 %\item RFC5487 - GCM\_PSK               
23 %\item RFC5489 - ECDHE\_PSK             
24 %\item RFC5932 - Camelia                
25 %\item RFC6101 - SSL 3.0                
26 %\item RFC6209 - ARIA           
27 %\item RFC6367 - Camelia                
28 %\item RFC6655 - AES\_CCM               
29 %\item RFC7027 - Brainpool Curves               
30 %\end{itemize}
31
32 \subsubsection{Overview of SSL Server settings}
33
34 Most Server software (Webservers, Mail servers, etc.) can be configured to prefer certain cipher suites over others. 
35 We followed the recommendations by Ivan Ristic's SSL/TLS Deployment Best Practices\footnote{\url{https://www.ssllabs.com/projects/best-practices/index.html}} document (see section 2.2 "Use Secure Protocols") and arrived at a list of recommended cipher suites for SSL enabled servers.
36
37 Following Ivan Ristic's adivce we arrived at a categorisation of cipher suites.
38
39 \begin{center}
40 \begin{tabular}{| l | l | l | l | l|}
41 \hline
42 & Version   & Key\_Exchange  & Cipher    & MAC       \\ \hline
43 \cellcolor{green}prefer  & TLS 1.2   & DHE\_DSS   & AES\_256\_GCM   & SHA384        \\ \hline
44     &   & DHE\_RSA   & AES\_256\_CCM   & SHA256        \\ \hline
45     &   & ECDHE\_ECDSA   & AES\_256\_CBC   &       \\ \hline
46     &   & ECDHE\_RSA &   &       \\ \hline
47     &   &   &   &       \\ \hline
48 \cellcolor{orange}consider    & TLS 1.1   & DH\_DSS    & AES\_128\_GCM   & SHA       \\ \hline
49     & TLS 1.0   & DH\_RSA    & AES\_128\_CCM   &       \\ \hline
50     &   & ECDH\_ECDSA    & AES\_128\_CBC   &       \\ \hline
51     &   & ECDH\_RSA  & CAMELLIA\_256\_CBC  &       \\ \hline
52     &   & RSA   & CAMELLIA\_128\_CBC  &       \\ \hline
53     &   &   &   &       \\ \hline
54 \cellcolor{red}avoid   
55 & SSL 3.0   & NULL  & NULL  & NULL      \\ \hline
56     &   & DH\_anon   & RC4\_128   & MD5       \\ \hline
57     &   & ECDH\_anon & 3DES\_EDE\_CBC  &       \\ \hline
58     &   &   & DES\_CBC   &       \\ \hline
59     &   &   &   &       \\ \hline
60 \cellcolor{blue}{\color{white}special }
61 &   & PSK   & CAMELLIA\_256\_GCM  &       \\ \hline
62     &   & DHE\_PSK   & CAMELLIA\_128\_GCM  &       \\ \hline
63     &   & RSA\_PSK   & ARIA\_256\_GCM  &       \\ \hline
64     &   & ECDHE\_PSK & ARIA\_256\_CBC  &       \\ \hline
65     &   &   & ARIA\_128\_GCM  &       \\ \hline
66     &   &   & ARIA\_128\_CBC  &       \\ \hline
67     &   &   & SEED  &       \\ \hline
68 \end{tabular}
69 \end{center}
70
71 A remark on the ``consider'' section: the BSI (Federal office for information security, Germany) recommends in its technical report TR-02102-2\footnote{\url{https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/BSI/Publikationen/TechnischeRichtlinien/TR02102/BSI-TR-02102-2_pdf.html}} to \textbf{avoid} non-ephemeral\footnote{ephemeral keys are session keys which are destroyed upon termination of the encrypted session. In TLS/SSL, they are realized by the DHE cipher suites. } keys for any communication which might contain personal or sensitive data. In this document, we follow BSI's advice and therefore only keep cipher suites containing (EC)DH\textbf{E} (ephemeral) variants. System administrators, who can not use forward secrecy can still use the cipher suites in the ``consider'' section. We however, do not recommend them in this document.
72
73 %% NOTE: s/forward secrecy/perfect forward secrecy???
74
75 Note that the entries marked as ``special'' are cipher suites which are not common to all clients (webbrowsers etc).
76
77
78 \subsubsection{Tested clients}
79  
80 Next we tested the cipher suites above on the following clients:
81
82 %% NOTE: we need to test with more systems!!
83 \begin{itemize}
84 \item Chrome 30.0.1599.101 Mac OS X 10.9
85 \item Safari 7.0 Mac OS X 10.9
86 \item Firefox 25.0 Mac OS X 10.9
87 \item Internet Explorer 10 Windows 7
88 \item Apple iOS 7.0.3
89 \end{itemize}
90
91
92 The result of testing the cipher suites with these clients gives us a preference order as shown in table \ref{table:prefOrderCipherSuites}. 
93 Should a client not be able to use a specific cipher suite, it will fall back to the next possible entry as given by the ordering.
94
95 \begin{center}
96 \begin{table}[h]
97 \small
98     \begin{tabular}{|l|l|l|l|l|}
99     \hline
100     Pref & Cipher Suite                                   & ID         & Browser                     \\ \hline
101     1    & TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_GCM\_SHA384     &     0x009f & OpenSSL command line client \\ \hline
102     2    & TLS\_ECDHE\_ECDSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA384 &     0xC024 & Safari                      \\ \hline
103     3    & TLS\_ECDHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA384   &     0xC028 & Safari                      \\ \hline
104     4    & TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA256     &     0x006B & Safari, Chrome              \\ \hline
105     5    & TLS\_ECDHE\_ECDSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA    &     0xC00A & Safari, Chrome, Firefox, IE \\ \hline
106     6    & TLS\_ECDHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA      &     0xC014 & Safari, Chrome, Firefox, IE \\ \hline
107     7    & TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA        &     0x0039 & Safari, Chrome, Firefox     \\ \hline
108     8    & TLS\_DHE\_DSS\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA        &     0x0038 & Firefox, IE                 \\ \hline
109     9    & TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_CAMELLIA\_256\_CBC\_SHA   &     0x0088 & Firefox                     \\ \hline
110     10   & TLS\_DHE\_DSS\_WITH\_CAMELLIA\_256\_CBC\_SHA   &     0x0087 & Firefox                     \\ \hline
111     \end{tabular}
112 \caption{Preference order of cipher suites}
113 \label{table:prefOrderCipherSuites}
114 \end{table}
115 \end{center}
116
117
118 Table \ref{table:prefOrderOpenSSLNames} shows the same data again with specifying the corresponding OpenSSL name.
119
120 \begin{center}
121 \begin{table}[h]
122 \small
123     \begin{tabular}{|l|l|l|}
124     \hline
125     Cipher Suite                                   & ID         & OpenSSL Name                  \\ \hline
126     TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_GCM\_SHA384     &     0x009f &         DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 \\ \hline
127     TLS\_ECDHE\_ECDSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA384 &     0xC024 &     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384 \\ \hline
128     TLS\_ECDHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA384   &     0xC028 &     ECDHE-RSA-AES256-SHA384   \\ \hline
129     TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA256     &     0x006B &     DHE-RSA-AES256-SHA256     \\ \hline
130     TLS\_ECDHE\_ECDSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA    &     0xC00A &     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA    \\ \hline
131     TLS\_ECDHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA      &     0xC014 &     ECDHE-RSA-AES256-SHA      \\ \hline
132     TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA        &     0x0039 &     DHE-RSA-AES256-SHA        \\ \hline
133     TLS\_DHE\_DSS\_WITH\_AES\_256\_CBC\_SHA        &     0x0038 &     DHE-DSS-AES256-SHA        \\ \hline
134     TLS\_DHE\_RSA\_WITH\_CAMELLIA\_256\_CBC\_SHA   &     0x0088 &     DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA   \\ \hline
135     TLS\_DHE\_DSS\_WITH\_CAMELLIA\_256\_CBC\_SHA   &     0x0087 &     DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA   \\ \hline
136     \end{tabular}
137 \caption{Preference order of cipher suites, with OpenSSL names}
138 \label{table:prefOrderOpenSSLNames}
139 \end{table}
140 \end{center}
141
142 Note: the tables \ref{table:prefOrderOpenSSLNames} and \ref{table:prefOrderCipherSuites} contain Eliptic curve key exchanges. There are currently strong doubts\footnote{\url{http://safecurves.cr.yp.to/rigid.html}} concerning ECC.
143 If unsure, remove the cipher suites starting with ECDHE in the table above.
144
145
146 Based on this ordering, we can now define the corresponding settings for servers. We will start with the most common web servers
147
148 \subsubsection{Apache}
149
150 Note: a "\textbackslash" (backslash) denotes a line continuation which was wrapped due to formatting reasons here. Do not copy it verbatim.
151
152 %-All +TLSv1.1 +TLSv1.2
153 \begin{verbatim}
154   SSLProtocol All -SSLv2 -SSLv3 
155   SSLHonorCipherOrder On
156   SSLCompression off
157   # Add six earth month HSTS header for all users...
158   Header add Strict-Transport-Security "max-age=15768000"
159   # If you want to protect all subdomains, use the following header
160   # Strict-Transport-Security: max-age=15768000 ; includeSubDomains
161
162   SSLCipherSuite  DHE+AESGCM:\
163     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:\
164     DHE-RSA-AES256-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:\
165     ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:\
166     DHE-DSS-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:\
167     DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA:!ADH:!AECDH:!MD5:!DSS
168 \end{verbatim}
169
170 Note again, that any cipher suite starting with ECDHE  can be omitted in case of doubt.
171 %% XXX NOTE TO SELF: remove from future automatically generated lists!
172
173 You should redirect everything to httpS:// if possible. In Apache you can do this with the following setting inside of a VirtualHost environment:
174
175 \begin{verbatim}
176   <VirtualHost *:80>
177    #...
178    RewriteEngine On
179         RewriteRule ^.*$ https://%{SERVER_NAME}%{REQUEST_URI} [L,R=permanent]
180    #...
181   </VirtualHost>
182 \end{verbatim}
183
184 %XXXX   ECDH+AES256:DH+AES256:ECDH+AES128:DH+AES:ECDH+3DES:DH+3DES:RSA+AES:RSA+3DES:!ADH:!AECDH:!MD5:!DSS
185
186
187
188 \subsubsection{nginx}
189
190 \begin{verbatim}
191   ssl_prefer_server_ciphers on;
192   ssl_protocols -SSLv2 -SSLv3; 
193   ssl_ciphers DHE+AESGCM:\
194     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:\
195     DHE-RSA-AES256-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:\
196     ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:\
197     DHE-DSS-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:\
198     DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA:!ADH:!AECDH:!MD5:!DSS;
199   add_header Strict-Transport-Security max-age=2592000;
200   add_header                X-Frame-Options DENY
201 \end{verbatim}
202
203 %% XXX FIXME: do we need to specify dhparams? Parameter: ssl_dhparam = file. See: http://wiki.nginx.org/HttpSslModule#ssl_protocols
204
205
206 If you decide to trust NIST's ECC curve recommendation, you can add the following line to nginx's configuration file to select special curves:
207
208 \begin{verbatim}
209   ssl_ecdh_curve          sect571k1;
210 \end{verbatim}
211
212 You should redirect everything to httpS:// if possible. In Nginx you can do this with the following setting:
213
214 \begin{verbatim}
215   rewrite     ^(.*)   https://$host$1 permanent;
216 \end{verbatim}
217
218 %\subsubsection{openssl.conf settings}
219
220 %\subsubsection{Differences in SSL libraries: gnutls vs. openssl vs. others}
221
222 \subsubsection{Dovecot}
223
224 Dovecot 2.2:
225
226 % Example: http://dovecot.org/list/dovecot/2013-October/092999.html
227
228 \begin{verbatim}
229   ssl_cipher_list = DHE+AESGCM:\
230     ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:\
231     DHE-RSA-AES256-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:\
232     ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:\
233     DHE-DSS-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:\
234     DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA:!ADH:!AECDH:!MD5:!DSS
235   ssl_prefer_server_ciphers = yes
236 \end{verbatim}
237
238 Dovecot 2.1: Almost as good as dovecot 2.2. Does not support ssl\_prefer\_server\_ciphers
239
240
241 \subsubsection{Cyrus}
242
243 \subsubsection{UW}
244
245 Another option to secure IMAPs servers is to place them behind an stunnel server. 
246
247 % XXX config von Adi?
248 % sslVersion = TLSv1
249 % ciphers = EDH+CAMELLIA256:EDH+aRSA:+SSLv3:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!SRP:!DSS:!RC4:!SEED:-AES128:!CAMELLIA128:!ECDSA:AES256-SHA:EDH+AES128;
250 % options = CIPHER_SERVER_PREFERENCE
251 % TIMEOUTclose = 1
252
253 \subsubsection{Postfix}
254
255 First, you need to generate Diffie Hellman parameters (please first take a look at the section \ref{section:PRNG}):
256
257 \begin{verbatim}
258   % openssl gendh -out /etc/postfix/dh_param_512.pem -2 512
259   % openssl gendh -out /etc/postfix/dh_param_1024.pem -2 1024
260 \end{verbatim}
261
262 Next, we specify these DH parameters in the postfix config file:
263
264 \begin{verbatim}
265   smtpd_tls_dh512_param_file = /etc/postfix/dh_param_512.pem
266   smtpd_tls_dh1024_param_file = /etc/postfix/dh_param_1024.pem
267   smtpd_tls_protocols = !SSLv2, !SSLv3
268   smtpd_tls_mandatory_protocols = !SSLv2, !SSLv3
269   tls_preempt_cipherlist = yes
270   tls_random_source = dev:/dev/urandom          
271     %% NOTE: might want to have /dev/random here + Haveged
272 \end{verbatim}
273   
274 For those users, who want to use ECC key exchange, it is possible to specify this via:
275 \begin{verbatim}
276   smtpd_tls_eecdh_grade = ultra
277 \end{verbatim}
278
279 You can check the settings by specifying  smtpd\_tls\_loglevel = 1 and then check the selected ciphers with the following command:
280 \begin{verbatim}
281 $ zegrep "TLS connection established from.*with cipher" /var/log/mail.log | \
282 > awk '{printf("%s %s %s %s\n", $12, $13, $14, $15)}' | sort | uniq -c | sort -n
283       1 SSLv3 with cipher DHE-RSA-AES256-SHA
284      23 TLSv1.2 with cipher DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
285      60 TLSv1 with cipher ECDHE-RSA-AES256-SHA
286     270 TLSv1.2 with cipher ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
287     335 TLSv1 with cipher DHE-RSA-AES256-SHA
288 \end{verbatim}
289
290 Source: \url{http://www.postfix.org/TLS_README.html}
291
292 \subsubsection{SMTP: opportunistic TLS}
293 % do we need to documment starttls in detail?
294 %\subsubsection{starttls?}
295
296 \subsection{SSH}
297
298 \begin{verbatim}
299         RSAAuthentication yes
300         PermitRootLogin no
301         StrictModes yes
302         Ciphers aes256-ctr
303         MACs hmac-sha2-512,hmac-sha2-256,hmac-ripemd160
304 \end{verbatim}
305
306 Note: older linux systems won't support SHA2, PuTTY does not support RIPE-MD160.
307
308 \subsection{OpenVPN}
309
310 \subsection{IPSec}
311
312 \subsection{PGP}
313
314 \subsection{PRNG settings}
315 \label{section:PRNG}
316