Общий ключ ipsec что это
Настройка VPN (L2TP/IPsec) для Windows и MacOS. Бесплатные серверы VPN Gate
Содержание
Настройка VPN (L2TP/IPsec) для Windows
Данная инструкция демонстрирует, как подключиться к серверу ретрансляции VPN Gate с помощью L2TP/IPsec VPN клиента, встроенного в операционные системы Windows 10, 8.1, 8, 7, Vista, XP, RT, Server 2019, 2016 и 2003, 2008, 2012.
Предварительная конфигурация
Важная информация
Для столбца L2TP/IPsec Windows, Mac, iPhone, Android No client required в списке серверов должна быть отмечена галочка, которая сообщает о поддержке настраиваемого протокола L2TP/IPsec.
Вы можете применить фильтр поиска серверов Apply search filters, оставив галочку L2TP/IPsec и нажав кнопку Refresh Servers List, как показано на скриншоте выше
Примечание
Рекомендуется использовать имя DDNS – его можно продолжать использовать, даже если соответствующий DDNS IP-адрес в будущем изменится. Тем не менее, в некоторых странах у вас не получиться использовать имя узла DDNS – в этом случае следует использовать IP-адрес.
Подключение к VPN-серверу
Интернет без ограничений
Когда соединение установлено, весь сетевой трафик будет проходить через VPN-сервер. Убедиться в этом вы сможете с помощью команды tracert 8.8.8.8 в командной строке Windows.
Как показано на скриншоте выше, если пакеты проходят через «10.211.254.254», а значит ваше подключение ретранслируется через один из серверов VPN Gate.
Вы также можете перейти на основную страницу VPN Gate, чтобы посмотреть глобальный IP-адрес. Вы сможете посмотреть видимое из сети местоположение, которое будет отличаться от вашей фактической локации.
При подключении к VPN вы сможете посещать заблокированные веб-сайты и играть в заблокированные игры.
Настройка VPN (L2TP/IPsec) для MacOS
Данная инструкция демонстрирует, как подключиться к серверу ретрансляции VPN Gate с помощью L2TP/IPsec VPN клиента, встроенного в операционную систему MacOS.
Предварительная конфигурация
Важная информация
Для столбца L2TP/IPsec Windows, Mac, iPhone, Android No client required в списке серверов должна быть отмечена галочка, которая сообщает о поддержке настраиваемого протокола L2TP/IPsec.
Вы можете применить фильтр поиска серверов Apply search filters, оставив галочку L2TP/IPsec и нажав кнопку Refresh Servers List, как показано на скриншоте выше
Примечание
Рекомендуется использовать имя DDNS – его можно продолжать использовать, даже если соответствующий DDNS IP-адрес в будущем изменится. Тем не менее, в некоторых странах у вас не получиться использовать имя узла DDNS – в этом случае следует использовать IP-адрес.
Интернет без ограничений
Когда соединение установлено, весь сетевой трафик будет проходить через VPN-сервер. Вы также можете перейти на основную страницу VPN Gate, чтобы посмотреть глобальный IP-адрес. Вы сможете посмотреть видимое из сети местоположение, которое будет отличаться от вашей фактической локации.
При подключении к VPN вы сможете посещать заблокированные веб-сайты и играть в заблокированные игры.
IPsec VPN. Основы.
IPsec представляет из себя не один протокол, а систему протоколов предназначенную для защиты данных на сетевом уровне IP-сетей. В данной статье будет описан теория применения IPsec для создания VPN туннеля.
Введение
VPN основанный на технологии IPsec можно разделить на две части:
Первая часть (IKE) является фазой согласования, во время которой две VPN-точки выбирают какие методы будут использоваться для защиты IP трафика посылаемого между ними. Помимо этого IKE также используется для управления соединениями, для этого вводится понятие Security Associations (SA) для каждого соединения. SA направлены только в одну сторону, поэтому типичное IPsec соединение использует два SA.
Вторая часть – это те IP данные, которые необходимо зашифровать и аутентифицировать перед передачей методами, согласованными в первой части (IKE). Существуют разные протоколы IPsec, которые могут быть использованы: AH, ESP или оба.
Последовательность установления VPN через IPsec можно кратко описать как:
IKE, Internet Key Exchange
Для шифрования и аутентификации данных требуется выбрать способ шифрования/аутентификации (алгоритм) и ключи используемые в них. Задача Internet Key Exchange protocol, IKE, в этом случае сводится к распространению данных “ключей сессии” и согласованию алгоритмов, которыми будут защищаться данные между VPN-точками.
Основные задачи IKE:
IKE ведет учет соединений путем назначения каждому из них некого Security Associations, SA. SA описывает параметры конкретного соединения, включая IPsec протокол (AH/ESP или оба), ключи сессии, используемые для шифрования/дешифрования и/или аутентификации данных. SA является однонаправленной, поэтому используется несколько SA на одно соединение. В большинстве случаев, когда используется только ESP или AH, создаются только две SA для каждого из подключений, одна для входящего трафика, а вторая для исходящего. Когда ESP и AH используются вместе, SA требуется четыре.
Процесс согласования IKE проходит через несколько этапов (фаз). Данные фазы включают:
Соединения IKE и IPsec ограничены по продолжительности (в секундах) и по кол-ву переданных данных (в килобайтах). Это сделано для повышения защищенности.
Продолжительность IPsec подключения, как правило, короче IKE. Поэтому, когда заканчивается срок IPsec соединения, новое IPsec соединение пересоздается через вторую фазу согласования. Первая фаза согласования используется только при пересоздании IKE подключения.
Для согласования IKE вводится понятие IKE предложение (IKE Proposal) – это предложение того, как защитить данные. VPN-точка инициализирующая IPsec подключение отправляет список (предложение) в котором указаны разные методы защиты подключения.
Переговоры могут вестись как об установлении нового IPsec соединения, так и об установлении нового IKE соединения. В случае IPsec защищаемыми данными является тот трафик, что отправлен чрез VPN-туннель, а в случае IKE защищаемые данные – данные самих согласований IKE.
VPN-точка получившая список (предложение), выбирает из него наиболее подходящее и указывает его в ответе. Если ни одно из предложений не может быть выбрано, VPN шлюз отвечает отказом.
Предложение содержит всю необходимую информацию для выбора алгоритма шифрования и аутентификации и пр.
IKE первой фазы – согласование защиты IKE (ISAKMP Tunnel)
На первой фазе согласования VPN-точки аутентифицируют друг друга на основе общего ключа (Pre-Shared Key). Для аутентификации используются хэш алгоритм: MD5, SHA-1, SHA-2.
Однако перед тем как аутентифицировать друг друга, чтобы не передавать информацию открытым текстом, VPN-точки выполняют обмен списками предложений (Proposals), описанный ранее. Только после того как устраивающее обеих VPN-точек предложение выбрано, происходит аутентификация VPN-точка друг друга.
Аутентификацию можно осуществлять разными способами: через общие ключи (Pre-Shared Keys), сертификаты или шифрование с открытым ключом. Общие ключи являются наиболее распространенным способом аутентификации.
Согласование IKE первой фазы может происходить в одном из двух режимов: main (основной) и aggressive (агресивный). Основной режим более длительный, но зато и более защищенный. В его процесее происходит обмен шестью сообщениями. Агресивный режим происходит быстрее, ограничиваясь тремя сообщениями.
Основная работа первой фазы IKE лежит в обмене ключами Диффи-Хеллмана. Он основан на шифровании с открытым ключем, каждая из сторон шифрует аутентификационный параметр (Pre-Shared Key) открытым ключем соседа, который получив данное сообщение расшифровывает его своим закрытым ключем. Другой способо аутентификации сторон друг друга — использование сертификатов.
IKE второй фазы – согласование защиты IPsec
Во второй фазе осуществляется выбор способа защиты IPsec подключения.
Для работы второй фазы используется материал (keying material) извлеченный из обмена ключами Диффи-Хеллмана (Diffie-Hellman key exchange), произошедшего на первой фазе. На основе этого материала создаются ключи сессии (session keys), использующиеся для защиты данных в VPN-туннеле.
Если используется механизм Perfect Forwarding Secrecy (PFS), то для каждого согласования второй фазы будет использоваться новый обмен ключами Диффи-Хеллмана. Несколько снижая скорость работы, данная процедура гарантирует, что ключи сессии не зависимы друг от друга, что повышает защиту, поскольку даже если произойдет компромат одного из ключей, он не сможет быть использован для подбора остальных.
Режим работы второй фазы согласования IKE только один, он называется quick mode — быстрый режим. В процессе согласования второй фазы происходит обмен тремя сообщениями.
По окончании второй фазы, устанавливается VPN-подключение.
Параметры IKE.
Во время установления соединения используются несколько параметров, без согласования которых невозможно установить VPN-подключение.
Методы аутентификации IKE
Протоколы IPsec
IPsec протоколы используются для защиты передаваемых данных. Выбор протокола и его ключей происходит при согласовании IKE.
AH (Authentication Header)
AH предоставляет возможно аутентифицировать передаваемые данные. Для этого используется криптографическая хэш-функция по отношению к данным содержащимся в IP-пакете. Вывод данной функции (хэш) передается вместе с пакетом и позволяет удаленной VPN точке подтвердить целостность оригинального IP-пакета, подтверждая, что он не был изменен по пути. Помимо данных IP-пакета, AH также аутентифицирует часть его заголовка.
В режиме транспорта, AH встраивает свой заголовок после оригинального IP пакета.
В режиме туннеля AH встраивает свой заголовок после внешнего (нового) IP-заголовка и перед внутренним (оригинальным) IP заголовком.
ESP (Encapsulating Security Payload)
ESP протокол используется для шифрования, для аутентификации или и того, и другого по отношению к IP пакету.
В режиме транспорта ESP протокол вставляет свой заголовок после оригинально IP заголовка.
В режиме туннеля ESP заголовок находится после внешнего (нового) IP заголовка и перед внутренним (оригинальным).
Два основных различия между ESP и AH:
Работа за NAT (NAT Traversal)
Для поддержки работы за NAT была реализована отдельная спецификация. Если VPN-точка поддерживает данную спецификацию, IPsec поддерживает работу за NAT, однако существуют определённые требования.
Поддержка NAT состоит из двух частей:
NAT Traversal используется только в том случае, если обе точки поддерживают его.
Определение NAT: обе VPN-точки посылают хеши своих IP адресов вместе с UDP портом источника IKE согласования. Данная информация используется получателем, для того чтобы определить был ли изменен IP адрес и/или порт источника. Если данные параметры не были изменены, то трафик не проходит через NAT и механизм NAT Traversal не нужен. Если адрес или порт были изменены, значит между устройствами находится NAT.
Как только конечные точки определят, что необходим NAT Traversal, согласование IKE перемещаются с порта UDP 500 на порт 4500. Делается это потому, что некоторые устройства некорректно обрабатывают IKE сессию на 500 порту при использовании NAT.
Другая проблема возникает из-за того, что ESP протокол – протокол транспортного уровня и располагается непосредственно поверх IP. Из-за этого к нему не применимы понятия TCP/UDP порта, что делает невозможным подключение через NAT более одного клиента к одному шлюзу. Для решения данной проблемы ESP запаковывается в UDP дейтаграмму и посылается на порт 4500, тот же самый, который использует IKE при включенном NAT Traversal.
NAT Traversal встроен в работу протоколов, его поддерживающих и работает без предварительной настройки.
L2TP & «IPsec with pre shared key» vs MITM
В статье рассмотрены основные vpn протоколы, которые на текущий момент применимы в бизнес процессах, а также углубленно освещен вопрос использования L2TP в связке с IPsec в режиме pre shared key. На практике разобраны подходы к организации виртуальных сетей на оборудовании MikroTik и выполнен практический аудит безопасности передачи данных с позиции анализа третьими лицами исходящего трафика при возможности MITM атаки.
Vpn технологии прочно вошли не только в корпоративную среду, но и в повседневную жизнь многих IT и других специалистов в реализации рабочих и личных проектов. Если перед вторыми вопрос безопасности может вставать исключительно с исследовательским интересом, то для бизнеса важно понимать риски, связанные с эксплуатацией различных информационных процессов в задействованной инфраструктуре, слабые и сильные места, а также экономическое обоснование применяемых решений. Безопасность стоит денег, но не всегда стоит подходить к этому вопросу, как к неприступной крепости, при условии правильной оценки складывающейся ситуации.
Здесь важно не путать протоколы с сервисами vpn, которых еще больше: ExpressVPN, CyberGhost, NordVPN и т.д. Вторые по сути являются провайдерами услуг, обеспечивая доступ клиентов к собственным ресурсам с целью обхода блокировок со стороны ISP, а также анонимности серфинга в интернете. Про них сейчас речь не идет.
С вариацией протоколов определились, какой же выбрать?
Во-первых, в зависимости от того, что строим client-to-site или site-to-site, потому что GRE для первого случая не подойдет.
Во-вторых, Wireguard хоть молодой, простой и очень перспективный, но на офисном маршрутизаторе Cisco или MikroTik его не поднять пока (на stable версии ОС, для второго вендора). PPTP очень легок в настройке, однако будет либо не шифрованным, либо шифрованным протоколом MPPE, который не имеет аппаратной разгрузки, в следствие чего, многопользовательскую сеть замедлит в работе. SSTP отличный протокол, работает по TLS на 443 порту, пролезет через любой Firewall, а может даже и IDS. У некоторых вендоров, например, MikroTik, может работать по pre shared key вместо сертификата, запускается на Windows клиентах из коробки.
Из минусов: определенные танцы с бубном при настройке Linux клиентов (протокол все-таки от Microsoft) и отсутствие поддержки со стороны вендоров в аппаратной разгрузке. OpenVPN всем хорош, особенно высокой гибкостью. Можно туннелировать на L2, можно на L3, всего не перечислить. Не даром он open soft. Роутер MikroTik скоро научится работать с ним по UDP (ожидается в следующем поколении RouterOS), так как смысла в TCP нет, ведь соединение все равно проверяется во вложенном туннеле. Однако, скорее всего ваша офисная Cisco не умеет с ним работать, поэтому vpn сервер из нее не организовать.
Фактически, стандартом де-факто в корпоративной среде является протокол L2TP. Он работает на UDP, порт по умолчанию 1701. С шифрованием все хорошо, особенно наличие возможности аппаратной разгрузки IPsec. Есть вероятность, что ваш корпоративный MikroTik (несмотря на то, что он софтовый маршрутизатор) умеет шифровать IPsec на железе (смотри таблицу «Hardware acceleration» на сайте производителя ). У Cisco в этом вопросе дела обстоят еще лучше. Даже если ваш офисный роутер не умеет шифровать железом, никто кроме вас это знать не должен не будет.
Итак, подведем промежуточный итог: vpn технологии бизнесу нужны, использовать лучше всего L2TP. Закончив с затянувшейся вводной частью, перейдем непосредственно к теме статьи. Рассмотрим на примере оборудования MikroTik безопасность передачи данных в туннеле при возможности MITM атаки со стороны третьих лиц. Этот вопрос возникает в следствие того, что почти всегда в корпоративной среде используют L2TP в связке с IPsec в туннельном режиме и общим ключем для всей сети, вместо создания PKI и задействования сертификатов. Это удобно, сеть быстро разворачивается и легко обслуживается. Безопасно ли это в условиях компрометации pre shared key? Разберем на практике.
— Начнем с того, что L2TP может быть не шифрованным:
— с интегрированным в протокол шифрованием MPPE:
— с качественным внешним шифрованием от IPsec, вроде AES:
Настройка L2TP сервера осуществляется достаточно просто, активируем его и указываем тип аутентификации:
Здесь же появляется возможность сразу активировать IPsec и настроить pre shared key. Если это сделать, то общий ключ будет закреплен за всей vpn сетью и передан всем ее участникам в качестве настроечной информации. Один и тот же на всех. На самом деле, если активировать IPsec таким образом, то RouterOS автоматически создает необходимые настройки в соответствующем разделе /ip ipsec сразу после установления L2TP соединения.
Конкретно речь идет:
Автоматически созданные настройки IPsec
Очень удобно. Особенно, когда IP адреса динамические и вообще натированные. Клиентам не нужно выполнять лишние процедуры по отслеживанию их текущих значений. В RouterOS в разделе L2TP есть дополнительная настройка, определяющая общий секрет при конфигурировании в сетях Virtual Private DialUp Network протяженных соединений точка-точка между удаленным сервером PPPOE и L2TP сетью, но это к теме статьи не относиться, поэтому просто ее упомянем всуе:
Допустим, мы не хотим простого счастья и дополнительно желаем, чтобы у каждого клиента был индивидуальный сертификат вместо общего ключа (возможно, для этого в компании уже все готово). Звучит очень круто и безопасно. Нет технически не преодолимых проблем, кроме танцев с бубнами: создаем все вышеперечисленное в ручном режиме, не забываем про корректно заданные IP адреса, как со стороны сервера, так и со стороны клиентов.
Здесь нас поджидает кропотливая работа, ведь, скорее всего, адреса у клиентов меняются (и достаточно часто), кроме этого клиенты сидят за провайдорским NAT. Все это можно накрутить кастомными скриптами на RouterOS, и все будет отлично работать. Нужно ли это? Cмоделируем ситуацию, когда общий для всех pre shared key стал известен злоумышленнику, который целенаправленно хочет нам навредить. Или клиент vpn нам больше не клиент. Сразу баним его учетную запись, и теперь аутентификацию mschap2 (или какая у вас там выбрана) он не пройдет и доступ не получит:
Если каким-то чудом у него есть возможность MITM, то есть пропускать трафик через себя, то толку в этом ровно никакого нет. Весь трафик зашифрован. Выдать себя за vpn сервер другим участникам корпоративной сети тоже не удастся. В подобном нереальном сценарии аутентификацию mschap2 клиенты не пройдут, ведь их секрет известен только им и вам, разумеется:
Шифрованный трафик L2TP туннеля
Исследовательский интерес нас ведет дальше. Может все-таки что-то можно сделать с трафиком? И в результате извлечь передаваемую информацию? Попробуем дешифровать трафик в лабораторных условиях. MikroTik позволяет нам выполнить debug соединения и увидеть подробную информацию об установленной IPsec сессии:
/ip ipsec installed-sa print
Как видно, сессия установилась на 30 минут, имеются разные ключи аутентификации и шифрования. Применим их в Wireshark, после приведения шестнадцатеричных значений к корректному формату: SPI 0x0ada181b, вместо MikroTik-овского 0xADA181B, ключи начинаются со значения 0x. Если все сделано правильно, тогда трафик откроется.
Ввод данных сессии для дешифрования IPsec
Подведем результаты
Анатомия IPsec. Проверяем на прочность легендарный протокол
В современном мире различные VPN-технологии используются повсеместно. Некоторые (например, PPTP) со временем признаются небезопасными и постепенно отмирают, другие (OpenVPN), наоборот, с каждым годом наращивают обороты. Но бессменным лидером и самой узнаваемой технологией для создания и поддержания защищенных частных каналов по-прежнему остается IPsec VPN. Иногда при пентесте можно обнаружить серьезно защищенную сеть с торчащим наружу лишь пятисотым UDP-портом. Все остальное может быть закрыто, пропатчено и надежно фильтроваться.
В такой ситуации может возникнуть мысль, что здесь и делать-то особо нечего. Но это не всегда так. Кроме того, широко распространена мысль, что IPsec даже в дефолтных конфигурациях неприступен и обеспечивает должный уровень безопасности. Именно такую ситуацию сегодня и посмотрим на деле. Но вначале, для того чтобы максимально эффективно бороться c IPsec, нужно разобраться, что он собой представляет и как работает. Этим и займемся!
IPsec изнутри
Перед тем как переходить непосредственно к самому IPsec, неплохо бы вспомнить, какие вообще бывают типы VPN. Классификаций VPN великое множество, но мы не будем глубоко погружаться в сетевые технологии и возьмем самую простую. Поэтому будем делить VPN на два основных типа — site-to-site VPN-подключения (их еще можно назвать постоянные) и remote access VPN (RA, они же временные).
Первый тип служит для постоянной связи различных сетевых островков, например центрального офиса со множеством разбросанных филиалов. Ну а RA VPN представляет собой сценарий, когда клиент подключается на небольшой промежуток времени, получает доступ к определенным сетевым ресурсам и после завершения работы благополучно отключается.
Нас будет интересовать именно второй вариант, так как в случае успешной атаки удается сразу же получить доступ к внутренней сети предприятия, что для пентестера достаточно серьезное достижение. IPsec, в свою очередь, позволяет реализовывать как site-to-site, так и remote access VPN. Что же это за технология и из каких компонентов она состоит?
Стоит отметить, что IPsec — это не один, а целый набор различных протоколов, которые обеспечивают прозрачную и безопасную защиту данных. Специфика IPsec состоит в том, что он реализуется на сетевом уровне, дополняя его таким образом, чтобы для последующих уровней все происходило незаметно. Основная сложность состоит в том, что в процессе установления соединения двум участникам защищенного канала необходимо согласовать довольно большое количество различных параметров. А именно — они должны аутентифицировать друг друга, сгенерировать и обменяться ключами (причем через недоверенную среду), а также договориться, с помощью каких протоколов шифровать данные.
Именно по этой причине IPsec и состоит из стека протоколов, обязанность которых лежит в том, чтобы обеспечить установление защищенного соединения, его работу и управление им. Весь процесс установления соединения включает две фазы: первая фаза применяется для того, чтобы обеспечить безопасный обмен ISAKMP-сообщений уже во второй фазе. ISAKMP (Internet Security Association and Key Management Protocol) — это протокол, который служит для согласования и обновления политик безопасности (SA) между участниками VPN-соединения. В этих политиках как раз и указано, с помощью какого протокола шифровать (AES или 3DES) и с помощью чего аутентифицировать (SHA или MD5).
Две основные фазы IPsec
Итак, мы выяснили, что вначале участникам нужно договориться, с помощью каких механизмов будет создано защищенное соединение, поэтому теперь в дело вступает протокол IKE. IKE (Internet Key Exchange) используется для формирования IPsec SA (Security Association, те самые политики безопасности), проще говоря — согласования работы участников защищенного соединения. Через этот протокол участники договариваются, какой алгоритм шифрования будет применен, по какому алгоритму будет производиться проверка целостности и как аутентифицировать друг друга. Нужно заметить, что на сегодняшний день существует две версии протокола: IKEv1 и IKEv2. Нас будет интересовать только IKEv1: несмотря на то что IETF (The Internet Engineering Task Force) впервые представили его в 1998 году, он по-прежнему еще очень часто используется, особенно для RA VPN (см. рис. 1).
Рис. 1. Cisco ASDM VPN Wizard
Что касается IKEv2, первые его наброски были сделаны в 2005 году, полностью описан он был в RFC 5996 (2010 год), и лишь в конце прошлого года он был объявлен на роль стандарта Интернет (RFC 7296). Более подробно про различия между IKEv1 и IKEv2 можно прочитать во врезке. Разобравшись с IKE, возвращаемся к фазам IPsec. В процессе первой фазы участники аутентифицируют друг друга и договариваются о параметрах установки специального соединения, предназначенного только для обмена информацией о желаемых алгоритмах шифрования и прочих деталях будущего IPsec-туннеля. Параметры этого первого туннеля (который еще называется ISAKMP-туннель) определяются политикой ISAKMP. Первым делом согласуются хеши и алгоритмы шифрования, далее идет обмен ключами Диффи-Хеллмана (DH), и лишь затем происходит выяснение, кто есть кто. То есть в последнюю очередь идет процесс аутентификации, либо по PSK-, либо по RSA-ключу. И если стороны пришли к соглашению, то устанавливается ISAKMP-туннель, по которому уже проходит вторая фаза IKE.
На второй фазе уже доверяющие друг другу участники договариваются о том, как строить основной туннель для передачи непосредственно данных. Они предлагают друг другу варианты, указанные в параметре transform-set, и, если приходят к согласию, поднимают основной туннель. Важно подчеркнуть, что после его установления вспомогательный ISAKMP-туннель никуда не девается — он используется для периодического обновления SA основного туннеля. В итоге IPsec в некоем роде устанавливает не один, а целых два туннеля.
Как обрабатывать данные
Теперь пару слов про transform-set. Нужно ведь как-то шифровать данные, идущие через туннель. Поэтому в типовой конфигурации transform-set представляет собой набор параметров, в которых явно указано, как нужно обрабатывать пакет. Соответственно, существует два варианта такой обработки данных — это протоколы ESP и AH. ESP (Encapsulating Security Payload) занимается непосредственно шифрованием данных, а также может обеспечивать проверку целостности данных. AH (Authentication Header), в свою очередь, отвечает лишь за аутентификацию источника и проверку целостности данных.
Например, команда `crypto ipsec transform-set SET10 esp-aes` укажет роутеру, что transform-set с именем `SET10` должен работать только по протоколу ESP и c шифрованием по алгоритму AES. Забегая вперед, скажу, что здесь и далее мы будем использовать в качестве цели маршрутизаторы и файрволы компании Cisco. Собственно с ESP все более-менее понятно, его дело — шифровать и этим обеспечивать конфиденциальность, но зачем тогда нужен AH? AH обеспечивает аутентификацию данных, то есть подтверждает, что эти данные пришли именно от того, с кем мы установили связь, и не были изменены по дороге. Он обеспечивает то, что еще иногда называется anti-replay защитой. В современных сетях AH практически не используется, везде можно встретить только ESP.
Параметры (они же SA), выбираемые для шифрования информации в IPsec-туннеле, имеют время жизни, по истечении которого должны быть заменены. По умолчанию параметр lifetime IPsec SA составляет 86 400 с, или 24 ч.
В итоге участники получили шифрованный туннель с параметрами, которые их всех устраивают, и направляют туда потоки данных, подлежащие шифрованию. Периодически, в соответствии с lifetime, обновляются ключи шифрования для основного туннеля: участники вновь связываются по ISAKMP-туннелю, проходят вторую фазу и заново устанавливают SA.
Режимы IKEv1
Мы рассмотрели в первом приближении основную механику работы IPsec, но необходимо заострить внимание еще на нескольких вещах. Первая фаза, помимо всего прочего, может работать в двух режимах: main mode или aggressive mode. Первый вариант мы уже рассмотрели выше, но нас интересует как раз aggressive mode. В этом режиме используется три сообщения (вместо шести в main-режиме). При этом тот, кто инициирует соединение, отдает все свои данные разом — что он хочет и что умеет, а также свою часть обмена DH. Затем ответная сторона сразу завершает свою часть генерации DH. В итоге в этом режиме, по сути, всего два этапа. То есть первые два этапа из main mode (согласование хешей и обмен DH) как бы спрессовываются в один. В результате этот режим значительно опаснее по той причине, что в ответ приходит много технической информации в plaintext’е. И самое главное — VPN-шлюз может прислать хеш пароля, который используется для аутентификации на первой фазе (этот пароль еще часто называется pre-shared key или PSK).
Ну а все последующее шифрование происходит без изменений, как обычно. Почему же тогда этот режим по-прежнему используется? Дело в том, что он намного быстрее, примерно в два раза. Отдельный интерес для пентестера представляет тот факт, что aggressive-режим очень часто используется в RA IPsec VPN. Еще одна небольшая особенность RA IPsec VPN при использовании агрессивного режима: когда клиент обращается к серверу, он шлет ему идентификатор (имя группы). Tunnel group name (см. рис. 2) — это имя записи, которая содержит в себе набор политик для данного IPsec-подключения. Это уже одна из фич, специфичных оборудованию Cisco.
Рис. 2. Tunnel group name
Двух фаз оказалось недостаточно
Казалось бы, что получается и так не слишком простая схема работы, но на деле все еще чуть сложнее. Со временем стало ясно, что только одного PSK недостаточно для обеспечения безопасности. Например, в случае компрометации рабочей станции сотрудника атакующий смог бы сразу получить доступ ко всей внутренней сети предприятия. Поэтому была разработана фаза 1.5 прямо между первой и второй классическими фазами. К слову, эта фаза обычно не используется в стандартном site-to-site VPN-соединении, а применяется при организации удаленных VPN-подключений (наш случай). Эта фаза содержит в себе два новых расширения — Extended Authentication (XAUTH) и Mode-Configuration (MODECFG).
XAUTH — это дополнительная аутентификация пользователей в пределах IKE-протокола. Эту аутентификацию еще иногда называют вторым фактором IPsec. Ну а MODECFG служит для передачи дополнительной информации клиенту, это может быть IP-адрес, маска, DNS-сервер и прочее. Видно, что эта фаза просто дополняет ранее рассмотренные, но полезность ее несомненна.
IKEv2 vs IKEv1
Оба протокола работают по UDP-порту с номером 500, но между собой несовместимы, не допускается ситуация, чтобы на одном конце туннеля был IKEv1, а на другом — IKEv2. Вот основные отличия второй версии от первой:
— В IKEv2 больше нет таких понятий, как aggressive- или main-режимы.
— В IKEv2 термин первая фаза заменен на IKE_SA_INIT (обмен двумя сообщениями, обеспечивающий согласование протоколов шифрования/хеширования и генерацию ключей DH), а вторая фаза — на IKE_AUTH (тоже два сообщения, реализующие собственно аутентификацию).
— Mode Config (то, что в IKEv1 называлось фаза 1.5) теперь описан прямо в спецификации протокола и является его неотъемлемой частью.
— В IKEv2 добавился дополнительный механизм защиты от DoS-атак. Суть его в том, что прежде, чем отвечать на каждый запрос в установлении защищенного соединения (IKE_SA_INIT) IKEv2, VPN-шлюз шлет источнику такого запроса некий cookie и ждет ответа. Если источник ответил — все в порядке, можно начинать с ним генерацию DH. Если же источник не отвечает (в случае с DoS-атакой так и происходит, эта техника напоминает TCP SYN flood), то VPN-шлюз просто забывает о нем. Без этого механизма при каждом запросе от кого угодно VPN-шлюз бы пытался сгенерировать DH-ключ (что достаточно ресурсоемкий процесс) и вскоре бы столкнулся с проблемами. В итоге за счет того, что все операции теперь требуют подтверждения от другой стороны соединения, на атакуемом устройстве нельзя создать большое количество полуоткрытых сессий.
Выходим на рубеж
Наконец-то разобравшись с особенностями работы IPsec и его компонентов, можно переходить к главному — к практическим атакам. Топология будет достаточно простой и в то же время приближенной к реальности (см. рис. 3).
Рис. 3. Общая схема сети
Первым делом нужно определить наличие IPsec VPN шлюза. Сделать это можно, проведя сканирование портов, но здесь есть небольшая особенность. ISAKMP использует протокол UDP, порт 500, а между тем дефолтное сканирование с помощью Nmap затрагивает только TCP-порты. И в результате будет сообщение: `All 1000 scanned ports on 37.59.0.253 are filtered`.
Создается впечатление, что все порты фильтруются и как бы открытых портов нет. Но выполнив команду
убеждаемся в том, что это не так и перед нами действительно VPN-устройство.
Атакуем первую фазу
Теперь нас будет интересовать первая фаза, aggressive-режим и аутентификация с использованием pre-shared key (PSK). В этом сценарии, как мы помним, VPN-устройство или отвечающая сторона отправляет хешированный PSK инициатору. Одна из самых известных утилит для тестирования протокола IKE — это ike-scan, она входит в состав дистрибутива Kali Linux. Ike-scan позволяет отправлять IKE сообщения с различными параметрами и, соответственно, декодить и парсить ответные пакеты. Пробуем прощупать целевое устройство:
Рис. 4. Ike-scan aggressive mode
Ключ `-A` указывает на то, что нужно использовать aggressive-режим, а `-M` говорит о том, что результаты следует выводить построчно (multiline), для более удобного чтения. Видно, что никакого результата не было получено. Причина состоит в том, что необходимо указать тот самый идентификатор, имя VPN-группы. Разумеется, утилита ike-scan позволяет задавать этот идентификатор в качестве одного из своих параметров. Но так как пока он нам неизвестен, возьмем произвольное значение, например 0000.
Рис. 5. Ike-scan ID
В этот раз видим, что ответ был получен (см. рис. 5) и нам было предоставлено довольно много полезной информации. Достаточно важная часть полученной информации — это transform-set. В нашем случае там указано, что «Enc=3DES Hash=SHA1 Group=2:modp1024 Auth=PSK».
Все эти параметры можно указывать и для утилиты ike-scan с помощью ключа `—trans`. Например `—trans=5,2,1,2` будет говорить о том, что алгоритм шифрования 3DES, хеширование HMAC-SHA, метод аутентификации PSK и второй тип группы DH (1024-bit MODP). Посмотреть таблицы соответствия значений можно по этому адресу. Добавим еще один ключ (`-P`), для того чтобы вывести непосредственно пейлоад пакета, а точнее хеш PSK.
Рис. 6. Ike-scan payload
Преодолеваем первые сложности
Казалось бы, хеш получен и можно пробовать его брутить, но все не так просто. Когда-то очень давно, в 2005 году, на некоторых железках Сisco была уязвимость: эти устройства отдавали хеш, только если атакующий передавал корректное значение ID. Сейчас, естественно, встретить такое оборудование практически невозможно и хешированное значение присылается всегда, независимо от того, правильное значение ID отправил атакующий или нет. Очевидно, что брутить неправильный хеш бессмысленно. Поэтому первая задача — это определить корректное значение ID, чтобы получить правильный хеш. И в этом нам поможет недавно обнаруженная уязвимость.
Дело в том, что существует небольшая разница между ответами во время начального обмена сообщениями. Если кратко, то при использовании правильного имени группы происходит четыре попытки продолжить установление VPN-соединения плюс два зашифрованных пакета второй фазы. В то время как в случае неправильного ID в ответ прилетает всего лишь два пакета. Как видим, разница достаточно существенная, поэтому компания SpiderLabs (автор не менее интересного инструмента Responder) разработала сначала PoC, а затем и утилиту IKEForce для эксплуатации этой уязвимости.
В чем сила IKE
Установить IKEForce в произвольный каталог можно, выполнив команду
Работает она в двух основных режимах — режиме вычисления `-e` (enumeration) и режиме брутфорса `-b` (bruteforce). До второго мы еще дойдем, когда будем смотреть атаки на второй фактор, а вот первым сейчас и займемся. Перед тем как начать непосредственно процесс определения ID, необходимо установить точное значение transform-set. Мы его уже определили ранее, поэтому будем указывать опцией `-t 5 2 1 2`. В итоге выглядеть процесс нахождения ID будет следующим образом:
Рис. 7. IKEForce enumeration
В результате достаточно быстро удалось получить корректное значение ID (рис. 7). Первый шаг пройден, можно двигаться дальше.
Получаем PSK
Теперь необходимо, используя правильное имя группы, сохранить PSK-хеш в файл, сделать это можно с помощью ike-scan:
И теперь, когда правильное значение ID было подобрано и удалось получить корректный хеш PSK, мы можем наконец-то начать офлайн-брутфорс. Вариантов такого брутфорса достаточно много — это и классическая утилита psk-crack, и John the Ripper (с jumbo-патчем), и даже oclHashcat, который, как известно, позволяет задействовать мощь GPU. Для простоты будем использовать psk-crack, который поддерживает как прямой брутфорс, так и атаку по словарю:
Рис. 8. Psk-crack
Но даже успешно восстановить PSK (см. рис. 8) — это только половина дела. На этом этапе нужно вспомнить про то, что дальше нас ждет XAUTH и второй фактор IPsec VPN.
Расправляемся со вторым фактором IPsec
Итак, напомню, что XAUTH — это дополнительная защита, второй фактор аутентификации, и находится он на фазе 1.5. Вариантов XAUTH может быть несколько — это и проверка по протоколу RADIUS, и одноразовые пароли (OTP), и обычная локальная база пользователей. Мы остановимся на стандартной ситуации, когда для проверки второго фактора используется локальная база пользователей. До недавнего времени не существовало инструмента в публичном доступе для брутфорса XAUTH. Но с появлением IKEForce эта задача получила достойное решение. Запускается брутфорс XAUTH достаточно просто:
Рис. 9. IKEForce XAUTH
При этом указываются все найденные ранее значения: ID (ключ `-i`), восстановленный PSK (ключ `-k`) и предполагаемый логин (ключ `-u`). IKEForce поддерживает как грубый перебор логина, так и перебор по списку логинов, который может быть задан параметром `-U`. На случай возможных блокировок подбора есть опция `-s`, позволяющая снизить скорость брутфорса. К слову, в комплекте с утилитой идут несколько неплохих словарей, особенно полезных для установления значения параметра ID.
Входим во внутреннюю сеть
Теперь, когда у нас есть все данные, остается последний шаг — собственно проникновение в локальную сеть. Для этого нам понадобится какой-нибудь VPN-клиент, которых великое множество. Но в случае Kali можно без проблем воспользоваться уже предустановленным — VPNC. Для того чтобы он заработал, нужно подкорректировать один конфигурационный файл — `/etc/vpnc/vpn.conf`. Если его нет, то нужно создать и заполнить ряд очевидных параметров:
IPSec gateway 37.59.0.253
IPSec ID vpn
IPSec secret cisco123
IKE Authmode psk
Xauth Username admin
Xauth password cisco
Здесь мы видим, что были использованы абсолютно все найденные на предыдущих шагах данные — значение ID, PSK, логин и пароль второго фактора. После чего само подключение происходит одной командой:
Отключение тоже достаточно простое:
Проверить работоспособность подключения можно, используя команду `ifconfig tun0`.
Рис. 10. VPNC
Как построить надежную защиту
Защита от рассмотренных сегодня атак должна быть комплексной: нужно вовремя устанавливать патчи, использовать стойкие pre-shared ключи, которые по возможности вовсе должны быть заменены на цифровые сертификаты. Парольная политика и другие очевидные элементы ИБ также играют свою немаловажную роль в деле обеспечения безопасности. Нельзя не отметить и тот факт, что ситуация постепенно меняется, и со временем останется только IKEv2.
Что в итоге
Мы рассмотрели процесс аудита RA IPsec VPN во всех подробностях. Да, безусловно, задача эта далеко не тривиальна. Нужно проделать немало шагов, и на каждом из них могут поджидать трудности, но зато в случае успеха результат более чем впечатляющий. Получение доступа к внутренним ресурсам сети открывает широчайший простор для дальнейших действий. Поэтому тем, кто ответствен за защиту сетевого периметра, необходимо не рассчитывать на готовые дефолтные шаблоны, а тщательно продумывать каждый слой безопасности. Ну а для тех, кто проводит пентесты, обнаруженный пятисотый порт UDP — это повод провести глубокий анализ защищенности IPsec VPN и, возможно, получить неплохие результаты.
Впервые опубликовано в журнале Хакер #196.
Автор: Александр Дмитренко, PENTESTIT