Visão geral do IPSec no Mikrotik

IPSec (IP Security) - um conjunto de protocolos e algoritmos para criptografar dados em redes IPv4 e IPv6. Não parece complicado, mas o IPSec não estabelece regras claras para criptografar o tráfego; em vez disso, os desenvolvedores implementam um conjunto de ferramentas (protocolos e algoritmos), usando o qual o administrador cria um canal seguro para os dados.

Quero abordar o IPSec no RouterOS um pouco mais profundo do que um simples HOWTO, com teoria e exemplos mínimos sobre como configurar e depurar o IPSec. Este não é um guia e, sem a prática em um banco de testes, não é recomendável começar a configurar túneis reais e servidores VPN.

Vantagens e desvantagens do IPSec

Pontos fortes:

• Funciona no nível da rede do modelo OSI
• Ele pode criptografar o pacote de origem totalmente ou a partir da camada de transporte e
• Existe um mecanismo para superar o NAT
• Uma ampla variedade de algoritmos de criptografia e hash de tráfego para escolher
• IPSec - um conjunto de padrões abertos e extensíveis
• No caso do Mikrotik, ele não exige a compra de taxas ou licenças adicionais

Fraquezas:

• Dificuldade
• Diferentes ferramentas de terminologia e configuração para diferentes fornecedores
• O uso de algoritmos de criptografia fortes requer um bom poder de computação.
• DPI fácil de detectar

Protocolos em IPSec

Globalmente, todos os protocolos com os quais você lidará durante a configuração podem ser divididos em dois grupos: protocolos de troca de chaves e protocolos de proteção de dados.

Protocolos de troca de chaves (IKE)
A principal tarefa é autenticar os participantes na conexão e concordar com os parâmetros e chaves de criptografia para proteger as informações transmitidas.

• IKE (Internet Key Exchange) - definido em 1998. Muitos recursos (por exemplo, ponte NAT) foram adicionados posteriormente como complementos e podem não ser implementados com vários fornecedores. A base da negociação principal é ISAKMP.
• IKEv2 (Internet Key Exchange versão 2) - última revisão de 2014. É um desenvolvimento do protocolo IKE, no qual alguns problemas foram resolvidos, o mecanismo principal do contrato foi simplificado e as extensões (NAT-T, Keepalives, Mode Config) passaram a fazer parte do protocolo.

Na prática, a maioria das conexões IPSec é implementada usando o IKE devido a equipamentos desatualizados ou à relutância dos administradores em mudar alguma coisa.

Protocolos de proteção de dados (ESP, AH)
A principal tarefa é proteger os dados do usuário.

• ESP (Encapsulating Security Payload) - criptografa e autentica parcialmente os dados transmitidos
• AH (cabeçalho de autenticação) - autentica todo o pacote (exceto para campos mutáveis), não criptografa dados, mas permite garantir que o pacote não foi alterado durante a transmissão pela rede

Procedimento de instalação da conexão IPSec

Os participantes de uma conexão IPSec são geralmente chamados de pares, o que indica sua equivalência na conexão estabelecida. É possível uma configuração próxima ao cliente-servidor, mas ao criar túneis IPSec permanentes, qualquer um dos pares pode ser um inicializador.

1. Um dos pares inicia uma conexão IPSec
2. Há uma troca de informações importantes, autenticação de pares, coordenação dos parâmetros de conexão
3. Com base nas informações-chave recebidas, um túnel criptografado auxiliar é formado
4. Usando um túnel criptografado, os pares determinam os parâmetros de criptografia de dados e trocam informações para gerar chaves
5. O resultado da fase anterior é um conjunto de regras e chaves para proteção de dados (SA)
6. Os pares periodicamente atualizam as chaves de criptografia

Um dos principais conceitos do IPSec é o SA (Security Association) - um conjunto de algoritmos de criptografia para criptografar e hash informações, bem como chaves de criptografia, acordadas pelos pares.

Às vezes você pode encontrar uma divisão em:

• ISAKMP SA - parâmetros e chaves relacionados ao túnel auxiliar
• Data SA (ou simplesmente SA) - parâmetros e chaves relacionados à criptografia de tráfego

Protocolos principais de contrato

O protocolo IKE pode funcionar em dois modos: principal (principal) e agressivo (agressivo), o protocolo IKEv2 contém um modo.

IKE Principal

A primeira fase consiste em seis pacotes:
1-2: Alinhamento das configurações de criptografia do túnel secundário e várias opções IPSec
3-4: Compartilhando informações para gerar uma chave secreta
5-6: Autenticação de mesmo nível usando o canal criptografado auxiliar

A segunda fase consiste em três pacotes:
1-3: Usando um canal auxiliar criptografado. Coordenação de parâmetros de proteção de tráfego, troca de informações para gerar uma chave secreta

IKE Agressivo

A primeira fase consiste em três pacotes:
1: Enviando uma oferta para instalar um canal criptografado auxiliar e informações para gerar uma chave privada
2: Resposta à oferta, informações para gerar a chave secreta, dados para autenticação
3: Dados de autenticação

A segunda fase consiste em três pacotes:
1-3: Usando um canal auxiliar criptografado. Coordenação de parâmetros de proteção de tráfego, troca de informações para gerar uma chave secreta

No modo agressivo, o iniciador envia apenas um conjunto de parâmetros na sentença. A troca de informações para autenticação de pares ocorre antes da instalação de um túnel auxiliar seguro. O modo agressivo é consistente mais rápido, mas menos seguro.

IKEv2

No IKEv2, as fases são nomeadas: IKE_SA_INIT e IKE_AUTH. Mas se eu estou falando sobre a Fase 1 e a Fase 2 posteriormente no texto, isso também se aplica às fases do IKEv2.

Cada fase do IKEv2 consiste em dois pacotes:
IKE_SA_INIT: Coordenação dos parâmetros de criptografia do túnel auxiliar, troca de informações para gerar uma chave privada

IKE_AUTH: usando o canal auxiliar criptografado. Autenticação de pares, coordenação de parâmetros de proteção de tráfego, troca de informações para gerar uma chave secreta

Banco de dados de associações de segurança (SAD)

O resultado do IKE (e IKEv2) são Security Assotiations (SA), que definem configurações de proteção de tráfego e chaves de criptografia. Cada SA é unidirecional e a conexão IPSec contém um par de SAs. Todas as SAs são armazenadas no banco de dados do SAD e são acessíveis ao administrador para visualização e redefinição.

Encapsulamento de dados

O IPSec fornece duas opções para encapsular dados:

• Modo de transporte - somente a carga útil do pacote é protegida, deixando o cabeçalho original. Para construir túneis, o modo de transporte geralmente é usado em conjunto com o ipip ou gre, cuja carga útil já contém todo o pacote de origem.
• Modo de encapsulamento - encapsula totalmente o pacote original em um novo (semelhante ao gre ou ipip). Mas para o túnel ipsec, uma interface explícita não é criada no sistema, isso pode ser um problema se o roteamento estático dinâmico ou complexo for usado.

Banco de Dados de Políticas de Segurança (SPD)

Um banco de dados de regras que determinam qual tráfego deve ser criptografado, protocolo de proteção de dados, tipo de encapsulamento e vários outros parâmetros.
A posição de verificação do SPD pode ser exibida no diagrama de fluxo de pacotes.

Ponte NAT

O IPSec usa protocolos da camada de rede para transferir dados que o NAT não pode manipular. Para resolver o problema, o protocolo NAT-T é usado (uma extensão no IKE e parte do IKEv2). A essência do NAT-T está no encapsulamento adicional de pacotes IPSec em pacotes UDP que o NAT processa.

IPSec na Mikrotik

O IPSec está disponível gratuitamente em qualquer dispositivo executando o RouterOS com o pacote de segurança instalado.

Criptografia de hardware

Para descarregar a CPU, a aceleração de criptografia por hardware é adicionada a alguns modelos de roteadores MikroTik; uma lista completa pode ser encontrada no wiki .
Mais opções de orçamento: RB750Gr3 , RB3011 , HAP AC ^ 2 .

Por conta própria, verifiquei a velocidade do IPSec entre dois RB1100AHx2 e entre dois RB750Gr3.

Para alcançar o máximo de resultados no RB1100AHx2, você deve:

• Use a porta 11 diretamente conectada à CPU e configure um núcleo da CPU para lidar com o tráfego de 11 portas
• Use apenas filas de hardware nas interfaces, desative o RPS
• Ative o Layer3 FastPath (cerca de 800mb / s) ou exclua o tráfego IPSec do conntrack (cerca de 700mb / s)
  Sem as manipulações descritas na porta mais lenta (ether13), é possível obter ~ 170 Mb / s, nos ~ 400 Mb / s usuais.

No RB750Gr3 sem otimizações de cerca de 200 Mb / s.

Os roteadores single-core da Qualcomm mostram um resultado de 10 a 40 mb / s, dependendo do modelo, otimizações e carga de trabalho de outros processos.

Eu recomendo que você se familiarize com a apresentação do funcionário da mikrotik, eles abordaram tópicos de otimização de configurações para reduzir a carga na CPU e aumentar a velocidade, que não adicionei ao texto.

Diferenças 6.42.X e 6.43.X

Dependendo da versão do RouterOS que você está usando, o menu de configuração IPSec varia.

Já existem novas alterações na versão de teste, portanto, leia as Notas da versão antes de atualizar.

Configuração IPsec

O menu [IP] -> [IPSec] não é tão assustador quanto parece à primeira vista. O diagrama mostra que os principais itens de configuração são: Pares e perfis.
As guias Remote Peers e SAs instalados são informativas.

Pares e perfis de pares

Configuração de pares IPSec para estabelecer uma conexão IKE e criar um túnel seguro auxiliar.

Configurar pares remotos IPSec

Estabelecimento de perfis (propostas) para harmonização Fase 1

Políticas e propostas de políticas

Os políticos verificam os pacotes aprovados quanto à conformidade com as condições e aplicam as ações especificadas. Se você voltar ao fluxo de pacotes, os blocos com a política IPSec serão a reconciliação com as políticas. As ações especificam: protocolo de segurança IPSec (ESP ou AH), propostas para negociação de SA, modo de encapsulamento.

O pacote passa a política uma a uma até corresponder às condições de uma delas.

Configuração de diretiva

Configurar propostas para aprovação de SA

Grupos

Usado para associar modelos e pares de políticas.

Em uma das versões mais antigas do RouterOS, havia um erro no grupo padrão que não funcionava.

Configuração do modo

Enviando e recebendo parâmetros IP sem usar protocolos adicionais. Permite que você crie um IPSec de VPN de cliente para servidor independente.

Chaves e usuários

Usado para autenticação avançada de pares.
Chaves
Chaves RSA: geração, importação, exportação. Não suportado no IKEv2.

Utilizadores
Banco de dados do usuário XAuth para o "servidor". O cliente especifica as configurações do xAuth na configuração de mesmo nível. É possível encaminhar a autenticação xAuth para um servidor RADIUS.

Pares remotos

Lista de todos os pares que instalam e instalam um túnel auxiliar (Fase 1). Você pode remover pares para atualizar as chaves do túnel auxiliar.

SAs instaladas

Banco de dados SAD ou uma lista de todas as SAs negociadas. Você pode ver os algoritmos e chaves de proteção de dados usados.

O sinalizador AEAD de hardware indica o uso de criptografia de hardware.

Um administrador pode redefinir o SA, mas apenas todos do mesmo tipo (esp ou ah) ao mesmo tempo.

IPSec e firewall

No Firewall, você pode verificar se o tráfego é uma política IPSec de entrada ou saída. Um aplicativo óbvio é o L2TP / IPSec; você pode proibir a instalação de conexões L2TP se o tráfego não tiver sido criptografado anteriormente.

Protocolos e portas usados ​​no IPSec

• IKE - UDP: 500
• IKEv2 - UDP: 4500
• NAT-T - UDP: 4500
• ESP - ipsec-esp (50)
• AH - ipsec-ah (51)

IPSec e Endpoinds

E agora sobre a ferida ...
O wiki mikrotik possui tabelas com algoritmos de hash e criptografia para: Windows , iOS , OS-X .

Não encontrei informações sobre o cliente vpn android interno, mas em geral ele trabalha com propostas do Windows. Não há suporte para IKEv2 no Android, você deve usar o StrongSwan .

Exemplos de configuração

Esquema e configuração básica para exemplos com túneis site a site:

#Mikrotik1 /ip address add address=10.10.10.10/24 interface=ether1 network=10.10.10.0 add address=192.168.100.1/24 interface=ether2 network=192.168.100.0 /ip firewall nat add action=masquerade chain=srcnat out-interface=ether1 /ip route add distance=1 gateway=10.10.10.1 dst-address=0.0.0.0/0 #Mikrotik2 /ip address add address=10.20.20.20/24 interface=ether1 network=10.20.20.0 add address=192.168.200.1/24 interface=ether2 network=192.168.200.0 /ip firewall nat add action=masquerade chain=srcnat out-interface=ether1 /ip route add distance=1 gateway=10.20.20.1 dst-address=0.0.0.0/0 

IPSec no modo de túnel

Configuração passo a passo:

1. Criar propostas para IKE Phase1
2. Crie um banquete. Indicamos o endereço, propostas, modo de troca, tecla PSK. Eu escolhi o IKEv2, você pode usar main / agressive conforme desejado
3. Criar propostas para o SA
4. Especifique as sub-redes entre as quais criamos o túnel
5. Especifique endereços SA, modo de encapsulamento e propostas para criptografia de tráfego
6. Editando a regra NAT

 #1 /ip ipsec peer profile add dh-group=modp2048 enc-algorithm=aes-128 hash-algorithm=sha256 name=ipsec-tunnel-ike nat-traversal=no #2 /ip ipsec peer add address=10.20.20.20/32 exchange-mode=ike2 profile=ipsec-tunnel-ike secret=test-ipsec #3 /ip ipsec proposal add auth-algorithms=sha256 enc-algorithms=aes-256-cbc name=ipsec-tunnel-sa #4-5 /ip ipsec policy add dst-address=192.168.200.0/24 proposal=ipsec-tunnel-sa sa-dst-address=10.20.20.20 sa-src-address=10.10.10.10 src-address=192.168.100.0/24 tunnel=yes #6 /ip firewall nat set 0 ipsec-policy=out,none 

 #1 /ip ipsec peer profile add dh-group=modp2048 enc-algorithm=aes-128 hash-algorithm=sha256 name=ipsec-tunnel-ike nat-traversal=no #2 /ip ipsec peer add address=10.10.10.10/32 exchange-mode=ike2 profile=ipsec-tunnel-ike secret=test-ipsec #3 /ip ipsec proposal add auth-algorithms=sha256 enc-algorithms=aes-256-cbc name=tets-ipsec-sa #4-5 /ip ipsec policy add dst-address=192.168.100.0/24 proposal=tets-ipsec-sa sa-dst-address=10.10.10.10 sa-src-address=10.20.20.20 src-address=192.168.200.0/24 tunnel=yes #6 /ip firewall nat set 0 ipsec-policy=out,none 

Verifique a conexão estabelecida

1. Vemos um vizinho em Remote Peers
2. Vemos o SA instalado (os contadores de tráfego não serão alterados até você iniciá-lo)
3. Em política, status estabelecido e bandeira (A)

IPIP / IPSec

Túnel IPIP predefinido:

 #Mikrotik1 #  ipip /interface ipip add allow-fast-path=no clamp-tcp-mss=no name=ipip-vpn remote-address=10.20.20.20 # ip   ipip  /ip address add address=10.30.30.1/30 interface=ipip-vpn #     /ip route add distance=1 dst-address=192.168.200.0/24 gateway=10.30.30.2 #Mikrotik2 # ,      /interface ipip add allow-fast-path=no clamp-tcp-mss=no name=ipip-vpn remote-address=10.10.10.10 /ip address add address=10.30.30.2/30 interface=ipip-vpn /ip route add distance=1 dst-address=192.168.100.0/24 gateway=10.30.30.1 

Configuração passo a passo do IPSec:

1. Criar propostas para IKE Phase1
2. Crie um banquete. Indique o endereço, propostas, modo de troca, tecla PSK
3. Criar propostas para o SA
4. Especifique as sub-redes entre as quais criamos o túnel
5. Especificamos os endereços da SA, o tipo de tráfego que criptografaremos e as propostas

 #1 /ip ipsec peer profile add dh-group=modp2048 enc-algorithm=aes-128 hash-algorithm=sha256 name=ipsec-tunnel-ike nat-traversal=no #2 /ip ipsec peer add address=10.20.20.20/32 exchange-mode=ike2 profile=ipsec-tunnel-ike secret=test-ipsec #3 /ip ipsec proposal add auth-algorithms=sha256 enc-algorithms=aes-256-cbc name=ipsec-tunnel-sa #4-5 /ip ipsec policy add dst-address=10.20.20.20/32 proposal=ipsec-tunnel-sa protocol=ipencap src-address=10.10.10.10/32 sa-dst-address=10.20.20.20 sa-src-address=10.10.10.10 

 #1 /ip ipsec peer profile add dh-group=modp2048 enc-algorithm=aes-128 hash-algorithm=sha256 name=ipsec-tunnel-ike nat-traversal=no #2 /ip ipsec peer add address=10.10.10.10/32 exchange-mode=ike2 profile=ipsec-tunnel-ike secret=test-ipsec #3 /ip ipsec proposal add auth-algorithms=sha256 enc-algorithms=aes-256-cbc name=tets-ipsec-sa #4-5 /ip ipsec policy add dst-address=10.10.10.10/32 proposal=tets-ipsec-sa protocol=ipencap src-address=10.20.20.20/32 sa-dst-address=10.10.10.10 sa-src-address=10.20.20.20 

Para desatento, a diferença real na configuração do modo de túnel e transporte nas políticas IPSec:

A verificação da conexão é semelhante ao modo de túnel.

L2TP / IPSec

Os exemplos anteriores são adequados para criar VPNs permanentes entre dois pares, com endereços IP externos estáticos.

Se o endereço de um dos pares for dinâmico (e geralmente estiver localizado atrás do NAT), você deverá usar outra VPN de cliente para servidor.

Pré-configuração L2TP:

 #     /ip pool add name=pool-l2tp ranges=192.168.77.10-192.168.77.20 #    /ppp profile add change-tcp-mss=yes local-address=192.168.77.1 name=l2tp-ipsec only-one=yes remote-address=pool-l2tp use-compression=no use-encryption=no use-mpls=no use-upnp=no #   /ppp secret add name=user1 password=test1 profile=l2tp-ipsec service=l2tp add name=user2 password=test2 profile=l2tp-ipsec service=l2tp add name=user3 password=test3 profile=l2tp-ipsec service=l2tp #  L2TP (  ipsec) /interface l2tp-server server set authentication=chap,mschap2 default-profile=l2tp-ipsec enabled=yes 

Configuração passo a passo do IPSec:

1. Crie um novo grupo (você pode usar o padrão)
2. Criar propostas para IKE Phase1
3. Criamos um banquete, ou melhor, uma sub-rede. Jura pela chave PSK, mas se estamos lidando com o Windows como cliente, temos uma opção: Certificados ou PSK.
4. Defina passivo = yes e send-init-contact = não, em generate-policy = port-strict (aceitar porta do cliente)
5. Criar propostas para o SA
6. Crie um modelo para gerar políticas
7. Especificar proposta para SA

 #1 /ip ipsec policy group add name=l2tp-ipsec #2 /ip ipsec peer profile add dh-group=modp1024 enc-algorithm=aes-256 hash-algorithm=sha256 name=l2tp-ipsec-ike #3-4 /ip ipsec peer add address=0.0.0.0/0 generate-policy=port-strict passive=yes policy-template-group=l2tp-ipsec profile=l2tp-ipsec-ike secret=secret-ipsec-pass send-initial-contact=no #5 /ip ipsec proposal add auth-algorithms=sha256,sha1 enc-algorithms=aes-256-cbc,aes-128-cbc name=l2tp-ipsec-sa pfs-group=none #6-7 /ip ipsec policy add dst-address=0.0.0.0/0 group=l2tp-ipsec proposal=l2tp-ipsec-sa protocol=udp src-address=0.0.0.0/0 template=yes 

Configuração de firewall para criar conexões L2TP somente após IPSec

 /ip firewall filter # IKE, NAT-T  ipsec-esp add chain=input protocol=17 dst-port=500,4500 action=accept add chain=input protocol=50 action=accept # L2TP,     ipsec    add chain=input protocol=17 dst-port=1701 ipsec-policy=in,ipsec action=accept add chain=input protocol=17 dst-port=1701 action-drop 

VPN IKEv2

A opção L2TP é popular, mas, graças à configuração do modo, você pode configurar o servidor VPN usando apenas IPSec. Este é um tipo promissor de VPN, mas até agora raramente usado. Além de configurar o lado do servidor, darei um exemplo de configuração do cliente strongSwan no Android.

Claro, nem tudo é tão róseo. A maioria dos sistemas operacionais "usuários" (em particular Windows e Android) concorda em trabalhar com essa VPN somente se eles forem autenticados por certificados ou EAP.

Certificados são meu ponto fraco, se alguém souber como gerar corretamente um certificado autoassinado que o Windows importa e utilizará na conexão, escreva nos comentários.

Geração preliminar de certificados:

 #Root CA   /certificate add name=ca common-name="IKEv2 CA" days-valid=6928 /certificate sign ca ca-crl-host=<IP > #   vpn /certificate add common-name=<IP > subject-alt-name=IP:<IP > key-usage=tls-server name=vpn days-valid=6928 #   /certificate sign vpn ca=ca #   #       ,       #     Revoke   /certificate add common-name=client key-usage=tls-client name=client days-valid=6928 #   /certificate sign client ca=ca 

Configuração passo a passo da VPN IKEv2:

1. Criamos um conjunto de endereços para distribuição aos clientes
2. Crie um perfil de configuração de modo para distribuir parâmetros IP aos clientes
3. Crie grupos para vincular modelos de pares e políticas
4. Criar propostas para IKE Phase1
5. Crie um perfil para conectar pares. Autenticação de certificado, Protocolo IKEv2, Modo passivo
6. Especifique o perfil de configuração do modo, um grupo de 3 etapas e ative a geração de políticas
7. Criar propostas para o SA
8. Crie um modelo para gerar políticas
9. Especificar propostas para SA

 #1 /ip pool add name=pool-ike ranges=192.168.77.10-192.168.77.20 #2 /ip ipsec mode-config add address-pool=pool-ike address-prefix-length=32 name=ikev2-vpn static-dns=77.88.8.8 system-dns=no #3 /ip ipsec policy group add name=ikev2-vpn #4 /ip ipsec peer profile add enc-algorithm=aes-256,aes-128 hash-algorithm=sha256 name=ikev2-vpn #5-6 /ip ipsec peer add address=0.0.0.0/0 auth-method=rsa-signature certificate=vpn exchange-mode=ike2 generate-policy=port-strict mode-config=ikev2-vpn passive=yes policy-template-group=ikev2-vpn profile=ikev2-vpn send-initial-contact=no #7 /ip ipsec proposal add auth-algorithms=sha256,sha1 enc-algorithms=aes-256-cbc,aes-128-cbc name=ikev2-vpn #8-9 /ip ipsec policy add dst-address=0.0.0.0/0 group=ikev2-vpn proposal=ikev2-vpn src-address= 0.0.0.0/0 template=yes 

Se a conexão for bem-sucedida, você verá: política dinâmica, gravando em pares remotos e um par de SA.

As licenças de demonstração do RouterOS x86 não têm restrições quanto ao número de túneis IPSec, incluindo a VPN IKEv2. Você pode implantar a demonstração do RouterOS x86 (não confunda com o RouterOS CHR grátis, tudo fica triste) no VPS e obter um servidor VPN pessoal com o mínimo de esforço administrativo, sem comprar uma licença para o RouterOS ou o RouterOS CHR.

Algumas palavras sobre a análise de log IPSec

Os logs no Mikrotik são uma história separada, às vezes são detalhados o suficiente para analisar problemas, mas a falta de recursos banais: limpar, copiar, encontrar obriga a instalar um servidor syslog separado.

Quanto ao IPSec, aqui está uma opção de análise rápida de log (deixamos apenas o necessário em uma guia separada):

 /system logging action add memory-lines=100000 name=ipsec target=memory /system logging add action=ipsec topics=ipsec,error add action=ipsec topics=ipsec,debug,!packet add action=ipsec topics=ipsec,info 

E alguns exemplos de problemas típicos de configuração IPSec:

Por fim, leia a seção de solução de problemas do wiki . E todo o material sobre o IPSec é desejável para o conhecido, descrevi apenas o conjunto básico de ferramentas e configurações.