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Negociações de VPN IPSec
Os dispositivos nas extremidades de um túnel VPN IPSec são pares IPSec. Para construir o túnel VPN, os pares IPSec trocam uma série de mensagens sobre criptografia e autenticação e tentam chegar a um acordo sobre muitos parâmetros diferentes. Este processo é conhecido como negociações VPN. Um dispositivo na sequência de negociação é o iniciador e o outro dispositivo é o respondedor.
As negociações de VPN acontecem em duas fases distintas: Fase 1 e Fase 2 .
Fase 1: O objetivo é configurar um canal criptografado seguro por meio do qual os dois pares podem negociar a Fase 2. Quando a Fase 1 termina com sucesso, os pares passam rapidamente para as negociações da Fase 2. Se a Fase 1 falhar, os dispositivos não podem iniciar a Fase 2.
Fase 2: O objetivo é que os dois pares concordem em um conjunto de parâmetros que definem qual tráfego pode passar pela VPN e como criptografar e autenticar o tráfego. Este contrato é denominado Associação de Segurança.
As configurações da Fase 1 e da Fase 2 devem corresponder aos dispositivos em uma das extremidades do túnel.
Fase 1 Negociações
Nas negociações da Fase 1, os dois dispositivos de gateway VPN trocam credenciais. Os dispositivos se identificam e negociam para encontrar um conjunto comum de configurações da Fase 1 para usar. Quando as negociações da Fase 1 são concluídas, os dois dispositivos têm uma Associação de Segurança de Fase 1 (SA). Este SA é válido por um período de tempo especificado. Se os dois gateways VPN não concluírem as negociações da Fase 2 antes que o SA da Fase 1 expire, eles deverão concluir as negociações da Fase 1 novamente.
O processo de negociação da Fase 1 depende de qual versão do IKE os pontos de extremidade do gateway usam. O IKE autentica pares IPSec e negocia SAs IKE durante esta fase, configurando um canal de comunicação seguro para negociar SAs IPSec na Fase 2.
As negociações da Fase 1 incluem estas etapas:
Os dispositivos concordam com a versão IKE a ser usada (IKEv1 ou IKEv2). Cada dispositivo pode usar IKEv1 ou IKEv2. A versão IKE para ambos os dispositivos deve corresponder.
Os dispositivos trocam credenciais.As credenciais podem ser um certificado ou uma chave pré-compartilhada. Ambos os nós de extremidade do gateway devem usar o mesmo método de credencial e as credenciais devem corresponder.
Os dispositivos se identificam.Cada dispositivo fornece um identificador de Fase 1, que pode ser um endereço IP, nome de domínio, informações de domínio ou um nome X500. A configuração VPN em cada dispositivo especifica o identificador de Fase 1 do dispositivo local e remoto. As configurações devem corresponder.
Para IKEv1, os gateways VPN decidem se usarão o modo principal(main) ou o modo agressivo para as negociações da fase 1.O gateway de VPN que inicia as negociações IKE envia uma proposta de modo principal ou uma proposta de modo agressivo. O outro gateway VPN pode rejeitar a proposta se não estiver configurado para usar esse modo.
O Modo Principal(main) garante a identidade de ambos os gateways VPN, mas pode ser usado apenas se ambos os dispositivos tiverem um endereço IP estático. O Modo Principal valida o endereço IP e o ID do gateway.
O modo agressivo é mais rápido, mas menos seguro do que o modo principal, porque requer menos trocas entre dois gateways VPN. No modo agressivo, a troca depende principalmente dos tipos de ID usados ​​na troca por ambos os gateways VPN. O modo agressivo não garante a identidade do gateway VPN. A vulnerabilidade do modo agressivo IKEv1 descrita em CVE-2002-1623 significa que o modo agressivo é menos seguro do que o modo principal, a menos que você configure um certificado.
Os gateways VPN concordam com os parâmetros da Fase 1.
Se deve usar NAT transversal
Se deve usar IKE Keep-Alive (apenas entre Fireboxes)
Se deve usar a detecção de ponto morto (RFC 3706)
Os gateways VPN concordam com as configurações de transformação da fase 1. As configurações na transformação da Fase 1 em cada dispositivo IPSec devem corresponder exatamente ou as negociações IKE falham.
Os itens que você pode definir na transformação da Fase 1 são:
Autenticação – o tipo de autenticação (SHA-2, SHA-1 ou MD5)
Criptografia – O tipo de algoritmo de criptografia (DES, 3DES ou AES) e o comprimento da chave
Vida SA – A quantidade de tempo até que a Associação de Segurança da Fase 1 expire
Grupo de chave – O grupo de chave Diffie-Hellman
IKE Keep-Alive é uma configuração obsoleta. Em vez disso, recomendamos DPD.
Para IKEv2, NAT Traversal e DPD estão sempre ativados e IKE Keep-Alive não é compatível.
Fase 2 Negociações
Depois que os dois gateways IPSec VPN concluem com êxito as negociações da Fase 1, as negociações da Fase 2 começam. O objetivo das negociações da Fase 2 é estabelecer a SA da Fase 2 (às vezes chamada de IPSec SA). O IPSec SA é um conjunto de especificações de tráfego que informam ao dispositivo qual tráfego enviar pela VPN e como criptografar e autenticar esse tráfego.
As negociações da Fase 2 incluem estas etapas:
Os gateways VPN usam o SA da Fase 1 para proteger as negociações da Fase 2. Os gateways VPN concordam sobre o uso do Perfect Forward Secrecy (PFS).As chaves de criptografia VPN são alteradas no intervalo especificado pela configuração Forçar expiração de chave . O intervalo é de oito horas por padrão. Para evitar que os SAs usem as chaves da Fase 1 para a Fase 2, o PFS força o cálculo DH a ocorrer uma segunda vez. Isso significa que a Fase 1 e a Fase 2 sempre têm chaves diferentes, que são mais difíceis de quebrar, a menos que você selecione um grupo DH inferior a 14.
Recomendamos que você use o PFS para manter seus dados seguros. Se você deseja usar o PFS, ele deve ser habilitado em ambos os gateways VPN e ambos os gateways devem usar os mesmos grupos de chaves Diffie-Hellman.
Os gateways VPN concordam com uma proposta da Fase 2.A proposta da Fase 2 inclui o algoritmo a ser usado para autenticar dados, o algoritmo a ser usado para criptografar dados e com que freqüência fazer novas chaves de criptografia da Fase 2.Os itens que você pode definir em uma proposta da Fase 2 incluem:
Type – Para um BOVPN manual, você pode selecionar o tipo de protocolo a ser usado: Authentication Header (AH) ou Encapsulating Security Payload (ESP). Tanto o AH quanto o ESP criptografam os dados e protegem contra falsificação e manipulação de pacotes (detecção de repetição). Recomendamos que você use o ESP, porque você pode se proteger contra spoofing de outras maneiras. BOVPNs gerenciados, VPN móvel com IKEv2, VPN móvel com IPSec e VPN móvel com L2TP sempre usam ESP.
Autenticação – a autenticação garante que as informações recebidas sejam exatamente iguais às informações enviadas. Você pode usar SHA-1, SHA-2 ou MD5 como o algoritmo que os gateways VPN usam para autenticar mensagens IKE entre si. SHA-2 é a única opção segura.
Criptografia – A criptografia mantém os dados confidenciais. Você pode selecionar DES, 3DES ou AES ou AES-GCM. As variantes AES e AES-GCM são as únicas opções seguras.
Forçar expiração de chave – para garantir que as chaves de criptografia da Fase 2 mudem periodicamente, especifique um intervalo de expiração de chave. A configuração padrão é 8 horas. Quanto mais tempo uma chave de criptografia da Fase 2 está em uso, mais dados um invasor pode coletar para usar para montar um ataque à chave. Recomendamos que você não selecione a opção Tráfego porque causa alta carga do Firebox, problemas de taxa de transferência, perda de pacotes e interrupções frequentes e aleatórias. A opção Traffic não funciona com a maioria dos dispositivos de terceiros.
Os gateways VPN trocam seletores de tráfego da Fase 2 (rotas de túnel).Você pode especificar os seletores de tráfego da Fase 2 para o gateway VPN local e remoto como um endereço IP de host, um endereço IP de rede ou um intervalo de endereços IP. Os seletores de tráfego da Fase 2 são sempre enviados como um par em uma proposta da Fase 2: um indica quais endereços IP por trás do dispositivo local podem enviar tráfego pela VPN e o outro indica quais endereços IP por trás do dispositivo remoto podem enviar tráfego pela VPN. Isso também é conhecido como rota de túnel.
Algoritmos e protocolos IPSec
IPSec é uma coleção de serviços baseados em criptografia e protocolos de segurança que protegem a comunicação entre dispositivos que enviam tráfego por meio de uma rede não confiável. Como o IPSec é construído em uma coleção de protocolos e algoritmos amplamente conhecidos, você pode criar uma VPN IPSec entre seu Firebox e muitos outros dispositivos ou terminais baseados em nuvem que suportam esses protocolos padrão.
Os algoritmos de criptografia protegem os dados para que não possam ser lidos por terceiros durante o trânsito. O Fireware oferece suporte a três algoritmos de criptografia:
AES (Advanced Encryption Standard) – AES é o algoritmo de criptografia mais forte disponível. O Fireware pode usar chaves de criptografia AES com os seguintes comprimentos: 128, 192 ou 256 bits. AES é mais rápido que 3DES.
3DES (Triple-DES) – Um algoritmo de criptografia baseado em DES que usa o algoritmo de criptografia DES três vezes para criptografar os dados. A chave de criptografia é de 168 bits. 3DES é mais lento do que AES.
A vulnerabilidade Sweet32 afeta 3DES.
DES (Data Encryption Standard) – Usa uma chave de criptografia de 56 bits. DES é o mais fraco dos três algoritmos e é considerado inseguro.
Algoritmos de autenticação
Os algoritmos de autenticação verificam a integridade dos dados e a autenticidade de uma mensagem. O Fireware oferece suporte a três algoritmos de autenticação:
HMAC-MD5 (código de autenticação de mensagem hash – algoritmo 5 do resumo da mensagem)
O MD5 produz um resumo da mensagem de 128 bits (16 bytes), o que o torna mais rápido do que SHA1 ou SHA2. Este é o algoritmo menos seguro.
HMAC-SHA1 (código de autenticação de mensagem hash – algoritmo de hash seguro 1)
SHA1 produz um resumo da mensagem de 160 bits (20 bytes). Embora mais lento que o MD5, esse tamanho de digestão maior o torna mais forte contra ataques de força bruta. O SHA-1 é considerado principalmente inseguro devido a uma vulnerabilidade.
HMAC-SHA2 (código de autenticação de mensagem hash – algoritmo de hash seguro 2)
SHA2 é o algoritmo mais seguro. O Fireware v11.8 e superior oferece suporte a três variantes de SHA2 com diferentes comprimentos de resumo de mensagem.
SHA2-256 – produz um resumo da mensagem de 265 bits (32 bytes)
SHA2-384 – produz um resumo da mensagem de 384 bits (48 bytes)
SHA2-512 – produz um resumo da mensagem de 512 bits (64 bytes)
SHA2 é mais forte do que SHA1 ou MD5. Recomendamos que você especifique uma variante SHA2.
IKE (Internet Key Exchange) é um protocolo usado para configurar associações de segurança para IPSec. Essas associações de segurança estabelecem segredos de sessão compartilhada a partir dos quais as chaves são derivadas para criptografia de dados encapsulados. O IKE também é usado para autenticar os dois pares IPSec.
IKEv1 é definido no RFC 2409.
IKEv2 é definido no RFC 7296.
Algoritmo de troca de chaves Diffie-Hellman
O algoritmo de troca de chave Diffie-Hellman (DH) é um método usado para disponibilizar uma chave de criptografia compartilhada para duas entidades sem a troca da chave. A chave de criptografia para os dois dispositivos é usada como uma chave simétrica para criptografar dados. Apenas as duas partes envolvidas na troca de chave DH podem deduzir a chave compartilhada, e a chave nunca é enviada pela rede.
Um grupo de chaves Diffie-Hellman é um grupo de inteiros usados ​​para a troca de chaves Diffie-Hellman, veja a seguir.
Os grupos Diffie-Hellman (DH) determinam a força da chave usada no processo de troca de chave. Números de grupo mais altos são mais seguros, mas requerem mais tempo para calcular a chave.
Grupo DH 1: grupo de 768 bits
Grupo DH 2: grupo de 1024 bits
Grupo DH 5: grupo de 1536 bits
Grupo DH 14: grupo de 2048 bits
Grupo DH 15: grupo de 3072 bits
Grupo DH 19: grupo de curva elíptica de 256 bits
Grupo DH 20: grupo de curva elíptica de 384 bits
Ambos os pares em uma troca VPN devem usar o mesmo grupo DH, que é negociado durante a Fase 1 do processo de negociação IPSec.
Grupos DH e Perfect Forward Secrecy (PFS)
Além da Fase 1, você também pode especificar o grupo Diffie-Hellman para usar na Fase 2 de uma conexão IPSec. A configuração da fase 2 inclui configurações para uma associação de segurança (SA), ou como os pacotes de dados são protegidos quando são passados ​​entre dois terminais. Você especifica o grupo Diffie-Hellman na Fase 2 apenas quando seleciona Perfect Forward Secrecy (PFS).
O PFS torna as chaves mais seguras porque as novas chaves não são feitas a partir das chaves anteriores. Se uma chave for comprometida, as novas chaves de sessão ainda estarão seguras. Quando você especifica o PFS durante a Fase 2, uma troca Diffie-Hellman ocorre cada vez que um novo SA é negociado.
O grupo DH escolhido para a Fase 2 não precisa corresponder ao grupo escolhido para a Fase 1.
Definido no RFC 2402, AH (Authentication Header) é um protocolo que você pode usar em negociações manuais de VPN de Fase 2 do BOVPN. Para fornecer segurança, o AH adiciona informações de autenticação ao datagrama IP. A maioria dos túneis VPN não usa AH porque não fornece criptografia.
Definido na RFC 2406, ESP (Encapsulating Security Payload) fornece autenticação e criptografia de dados. O ESP pega a carga original de um pacote de dados e a substitui por dados criptografados. Ele adiciona verificações de integridade para garantir que os dados não sejam alterados em trânsito e que tenham vindo da fonte adequada. Recomendamos que você use ESP nas negociações Fase 2 porque ESP é mais seguro do que AH. VPN móvel com IPSec sempre usa ESP.
https://www.watchguard.com/help/docs/help-center/en-US/Content/en-US/Fireware/mvpn/general/ipsec_vpn_intro_c.html?tocpath=Fireware%7CFireware%20Help%7CConfigure%20Network%20Settings%7CManual%20Branch%20Office%20VPN%20Tunnels%7CAbout%20IPSec%20VPNs%7C_____0