ipsec(4)

šifrovaný přenos autentických dat pomocí IP implementovaný v jádře
Nebo aspoň něco z toho. Die, AH, die!
uživatel nastaví, co se má jak zabezpečit
v databázi bezpečnostních politik (Security Policy Database (SPD), flows)
každý směr každé komunikace ze SPD musí "ožít" do podoby Security Association (SA)
buďto je SA ručně přidaná staticky, nebo ji pravidelně vyměňuje key management daemon

SAčka žijí v databázi zabezpečených spojení zvané Security Association Database (SAD)
v Linuxu je implementací více (ipsec-tools, Openswan, FreeS/WAN, strongSwan)
- strongSwaní představa o dokumentaci
- Openswaní představa o dokumentaci
```
# emerge -av openswan
```
```
# yum install openswan nss-tools  ## Red Hat preferuje NSS, protože splňuje FIPS 140-2
```

SPD: Security Policy Database

požadavky uživatele
Konfigurace je v ipsec.conf(5), případně části v isakmpd.policy(5). Do kernelu je načte ipsecctl(8).
```
# ipsecctl -f /etc/ipsec.conf
# ipsecctl -sf	## "show flows"
```
Místo ipsec.conf(5) můžete pořád použít mocnější a složitější INI isakmpd.conf(5).
```
# ip xfrm policy
ipsec.conf(5), ipsec.secrets(5), /etc/ipsec.d/
```

manuální nastavování SPD se může hodit, chceme-li část ranku z šifrování vynechat

flow esp from 172.16.258.12 to 192.0.2.24 type bypass

# ip xfrm policy add src 172.16.258.12 dst 192.0.2.24 dir out action allow
# ip xfrm policy add src 172.16.258.12 dst 192.0.2.24 dir in action allow

SAD: Security Association Database

databáze aktivních spojení, na které se aplikuje IPsec
SA je množina parametrů použitého protokolu (AH/ESP), která kompletně definuje služby a mechanismy k ochraně daného trafficu (např. šifrovací a hashovací algoritmus + šifrovací a autentizační klíč).

Název SA je trojice (protokol, IP adresa, SPI).
Buď je vyplníme ručně, nebo jsme rozumní a necháme přidávání/odstraňování na daemonovi.
```
# ipsecctl -ss	## "show SAs"
# netstat -rnf encap
```
```
# ip xfrm state
```

manuální nastavení SAD vizte v ipsec.conf(5) v sekci MANUAL SECURITY ASSOCIATIONS (SAs)

# tohle bude samozřejmě "aktivní" pořád
# nedělejte to
esp from 172.16.258.12 to 192.0.2.24 spi ... auth ... enc ... authkey ... enckey ...

# ip xfrm policy help

ISAKMP: Internet Security Association and Key Management Protocol

protokol spravující v internetu SAčka a klíče (RFC 2408)
framework navržený nezávisle na jednotlivých částech:
- výměna klíčů: IKE (Internet Key Exchange), zde a u zkoušky IKEv1 (RFC 2409)
  V principu mohl místo IKE přijít Kerberos, ale nedošlo na to.
- pro jaký protokol to SA vyjednávám? (Domain of Interpretation), zde ho podle RFC 2407 vyjednávám pro IPsec
  Když vám IANA schválí Vaše DoI, můžete použít ISAKMP pro svůj vlastní (ne-IPsec) protokol, a v něm svoji vlastní sadu bezpečnostních mechanismů (místo SHA1, DES, AES atd...).
Perfect Forward Secrecy znamená, že prozrazení jednoho z klíčů neumožní rozšifrovat komunikaci šifrovanou kterýmkoli jiným.
vyjednávání SAček pro Vaše požadavky je zabezpečené pomocí ISAKMP SA (a.k.a. main mode, phase 1)
Při jakémkoli pozdějším nezdaru máme aspoň jeden bezpečný kanál jistý. Detaily na přednášce nebo v RFC 2408, sekce 4.5 (Identity Protection Exchange). Díky PFS je od sebe oddělena bezpečnost jednotlivých SA.
vlastní vyjednávání Vašich SAček se jmenuje quick mode (také phase 2)
v IPsec jsou SA jednosměrná, ISAKMP SA je obousměrné
kromě toho se občas objeví Informational Exchange s chybovou hláškou (Notify payload, RFC 2408, sekce 3.14.1)
pro zájemce (a uživatele Windows 7): IKEv2: RFC 5996, iked(8), ikectl(8), ikeman(1)
+ navíc podpora EAP a dalších; dříve se pro "IPsec na jméno a heslo" instaloval l2tpd

"...but Vint could never sell the CATENET name, just had too many... letters in it.
Uh, the military likes three-letter acronyms, so it became TCP/IP, and, y'know, it won."
(Van Jacobson)

isakmpd(8)/ipsec(8): pre-shared key, identifikace IP adresou

nastavit ipsec.conf(5), na straně respondera přidejte "passive"

ike [passive] esp from vic0 to 172.16.259.2 psk "potazmitasdigoat"

spustit isakmpd(8) (nejdřív responder, potom initiator) a pomocí ipsecctl(8) mu předat konfiguraci
```
# isakmpd -Kdv
# ipsecctl -f /etc/ipsec.conf
```
tohle funguje i ve Windows XP, ale krátký řetězec není zrovna doporučovaná metoda...

s Openswanem na věčné časy, a nikdy jinak:

# vi /etc/ipsec.conf
... odkomentovat include ipsec.d/*.conf
# vi /etc/ipsec.d/pripojeni.conf
conn pripojeni
	authby=secret
	auto=start
	left=192.0.2.14
	right=172.16.259.2
# vi /etc/ipsec.d/my.precious.secrets
192.0.2.14 172.16.259.2: PSK "potazmitasdigoat"
# ipsec setup start
# ipsec auto --add pripojeni
# ipsec auto --up pripojeni

isakmpd(8): RSA klíče, identifikace IP adresou

vytvořit na každé straně RSA klíče (po instalaci už je) a vyměnit si veřejné části

# cd /etc/isakmpd
# openssl genrsa -out private/local.key -pubout local.pub 2048
# scp local.pub <druhá.strana>:/etc/isakmpd/pubkeys/ipv4/<moje.ip.v4.adresa>

nastavit ipsec.conf(5) jako minule

ike [passive] esp from 172.16.258.1 to 172.16.259.2

spustit isakmpd(8) (nejdřív responder, potom initiator) a pomocí ipsecctl(8) mu předat konfiguraci
```
# isakmpd -Kdv
# ipsecctl -f /etc/ipsec.conf
```
INVALID-ID-INFORMATION v main mode = špatné klíče/certifikáty/heslo
v quick mode = špatná identifikace druhého konce ⇒ srcid/dstid
RFC 2409, 5.5: The identities of the SAs negotiated in Quick Mode are implicitly assumed to be the IP addresses of the ISAKMP peers, [...]
tohle Windows neumí :-(

ipsec(8): RSA klíče, identifikace IP adresou

vytvořit na každé straně RSA klíče, vyměnit (ipsec.secrets(5)) a spustit

# ipsec newhostkey --configdir /etc/pki/nssdb --verbose --output newkey
## --- tak, aby byl ten ": RSA { }" na začátku souboru (zase nějaký funky parser)
# ipsec showhostkey --left ## nebo --right
# ipsec showhostkey --left >> /etc/ipsec.d/pripojeni.conf

ipsec.conf(5)

conn koneksna
	authby=rsasig
	auto=start
	left=192.0.2.2
	leftrsasigkey=0sBORDELKTERYNECHAPUPROCNEMUZEBYTVEZVLASTNIMSOUBORU
	right=192.0.2.5
	rightrsasigkey=0sNEBOVNORMALNIMPEMFORMATUTAKJAKOVNORMALNICHIMPLEMENTACICH

Ouha! Openswan generuje klíče v prapodivném base64-encoded formátu RFC 2537, který žádná rozumná utilita neschroustá.
Odhad: asi 3 hodiny ladění kódu na úrovni cvičení z Programování I.
Navíc používají schválně špatný exponent, v rámci "zrychlení" main mode.
"We already have enough fast, insecure systems." -- Bruce Schneier
Pokud to opravdu potřebujete, X.509 PKI (prý) funguje dobře.

isakmpd(8): RSA klíče, identifikace FQDN

v ipsec.conf(5) upravte (a na druhém konci prohoďte ;-))

ike [passive] esp from 172.16.258.1 to 172.16.259.2 \
    srcid stroj-i.doména.swi dstid stroj-j.doména.swi

klíče dostupné např. v /etc/isakmpd/pubkeys/fqdn/stroj-j.doména.swi
Hmm, můžu si vymyslet identitu: a k čemu je to dobré?
Nemusím si pamatovat IP adresy při pohledu do logu/seznamu klíčů. Navíc, někteří klienti to posílají/vyžadují.
Openswan:
```
	leftid=@stroj-i.doména.swi
```

isakmpd(8): X.509 PKI

kompletní návod je v isakmpd(8), můžete použít ikeman(1)
```
# pkg_add -iv ikeman
```
takhle vydáte všem svým koncovým uzlům jejich certifikáty (např.) na doménové jméno (subjectAltName) a bezpečně poznáte, kdo se to připojuje
pozor, isakmpd(8) nepoužívá certifikáty se subjectAltName typu USER_FQDN, tj. ve tvaru "uživatel@doména.dom
pozor, isakmpd(8) má rozbitou kontrolu revokačních seznamů
poučení: nevěřte ničemu, co si nevyzkoušíte
nahrajte CA certifikát do /etc/isakmpd/ca/, certifikáty obou konců do certs/ (tj. na road-warrior responderovi jich bude spousta)
tohle ve Windows XP funguje, po dlouhém snažení

Více flows!

máme session mezi dvěma stroji a za jedním je síť, do které bychom se rádi dostali

ike from em0 to 10.0.0.0/8 peer 42.42.42.42 dstid brána.doména.swi

# vi /etc/ipsec.d/virtlab.conf
conn pripojeni
	authby=secret
	auto=start
	left=192.168.NN.YY
	right=42.42.42.42
	rightid=@brána.doména.swi

conn dalsi-flow
	also=pripojeni
	rightsubnet=10.0.0.0/8
# ipsec setup start
# ipsec auto --add pripojeni
# ipsec auto --add dalsi-flow
# ipsec auto --up pripojeni
# ipsec auto --up dalsi-flow

na straně respondera, "serveru"

ike passive from vic0 to any srcid brána.doména.swi
ike passive from 10.0.0.0/8 to any srcid brána.doména.swi

zbytky

isakmpd.policy(5): omezování pomocí keynote(5) politik

per-host (/etc/isakmpd/keynote/) nebo globálně:

remote_filter != "000.000.000.000-255.255.255.255"

mocné, naštěstí nebude potřeba
chcete-li high-available IPsec gateway, můžete použít sasyncd(8) spolu s carp(4), který sdílí flows a SAs mezi více stroji
chcete-li ve svem programu pouzivat IPsec transport, staci zavolat spravny setsockopt(2) a pockat, az se vam vyjednaji SA (nebo je vyjednat sami)

ikev2

isakmpd sa -> ike sa (IKE_SA_INIT, IKE_AUTH), quick mode -> child sas (CREATE_CHILD_SA, INFORMATIONAL)
cookies -> message id

IKEv2: PKI commands

iked in /etc/iked/private, strongSwan in /etc/ipsec.d/private.

Generate private key

iked: # openssl genrsa -out local.key 2048
strongSwan: # ipsec pki --gen > local.key.der

Make public key from it

iked: # openssl rsa -out ../local.pub -in local.key -pubout
strongSwan: # ipsec pki --pub --in local.key.der > local.pub.der

(convert it to a proper format)

openssl rsa -pubin -in local.pub.der -inform DER -outform PEM -out local.pub

Create a CSR from it

iked: # openssl req -new -key /etc/iked/private/local.key -out potazmo.csr
strongSwan:

Issue a certificate from the CSR

iked: ikeman(1) or otherwise
strongSwan: # cat local.pub | ipsec pki --issue --cacert ca.crt --cakey ca.key --dn "C=CZ,O=virtlab,CN=potazmo.virtlab.swi" --san potazmo.virtlab.swi > potazmo.csr

Certificate requirements for Windows 7

IKEv2 - volný pohyb po lokální síti

K zamyšlení: Které proměnné ovládá klient? Jak do nich dostane řetězec "; rm -rf /; echo"?

# cat > /etc/ipsec.d/updown.sh
#!/bin/sh
POLICY_ADD="/usr/bin/sudo /bin/ip xfrm policy add"

case "${PLUTO_VERB}" in
"up-client-v6")
	if [ "${PLUTO_CONNECTION}" = "vpn-mynetwork" ]; then
		logger $PLUTO_VERB adding xfrm allow policies for $PLUTO_CONNECTION at $PLUTO_PEER
		${POLICY_ADD} src "${PLUTO_MY_CLIENT}" dst "${PLUTO_MY_CLIENT}" dir in action allow
		${POLICY_ADD} src "${PLUTO_MY_CLIENT}" dst "${PLUTO_MY_CLIENT}" dir out action allow
	fi
	;;
esac

# vi /etc/ipsec.conf
[...]
conn vpn-mynetwork
	# inspirace z /usr/libexec/ipsec/_updown
	leftupdown=/etc/ipsec.d/updown.sh
[...]

# visudo
ipsec ALL=(root) NOPASSWD: /bin/ip

# vi /etc/ipsec.conf
[...]
flow esp from MUJ_ROZSAH to MUJ_ROZSAH type bypass
[...]