Деликатное проникновение в частную сеть

Данная статья 100 % копипаст с www.openbsd.ru

Статья опубликована в февральском номере журнала Хакер за 2008 год. Автор оригинального текста: Andrey Matveev (andrey at openbsd dot ru).

Введение

Когда речь заходит о необходимости предоставления авторизированному пользователю доступа к защищенным ресурсам частной сети, на ум сразу приходят примеры построения VPN на базе IPSec, PPTP, L2TP и SSL. Однако если требуется в кратчайшие сроки развернуть бесплатное, кроссплатформенное, полнофункциональное ПО с гибкими возможностями конфигурирования и относительно простой установкой, не требующей вмешательства в ядро ОС, то из всех доступных решений выбор невольно падает на OpenVPN.

Поем дифирамбы OpenVPN

OpenVPN является реализацией технологии VPN с использованием протокола SSL/TLS. С его помощью можно поднять надежный, достаточно быстрый и в то же время защищенный от прослушивания и вмешательства злоумышленников криптотуннель поверх общедоступной сети, такой, как Интернет. В двух словах схему работы этого приложения можно описать следующим образом: любой сетевой трафик, посылаемый или принимаемый для сетевого адаптера, инкапсулируется в зашифрованный пакет и доставляется в другой конечный пункт туннеля OpenVPN, где данные расшифровываются и попадают в удаленную сеть. К числу основных преимуществ применения OpenVPN стоит отнести:

• высокая переносимость между платформами – пакет работает на Windows 2000/XP/2003/Vista, Linux, Free/Net/OpenBSD, Mac OS X и Solaris;
• поддержка режимов маршрутизации (routed) и моста (bridged), другими словами, нам под силу туннелировать как IP-пакеты, так и Ethernet-фреймы;
• для транспорта можно использовать UDP/TCP;
• клиентские хосты могут иметь статические и динамические IP-адреса;
• туннели можно создавать поверх NAT;
• работа через межсетевые экраны, в которых реализован контроль состояния соединений (достигается за счет отправки через определенные промежутки времени echo-запросов);
• ассиметричное шифрование с использованием статических ключей и SSL/TLS сертификатов;
• встроенные меры безопасности для предотвращения DoS-атак и повторного проигрывания злоумышленником последовательности записанных пакетов;
• адаптивная компрессия передаваемых данных;
• способность "проталкивать" маршруты для клиента;
• использование всех механизмов шифрования, встроенных в библиотеку OpenSSL;
• работа в chroot-окружении;
• поддержка мультипоточной библиотеки pthread (положительно влияет на быстродействие при динамическом обмене SSL/TLS ключами).

Как видишь, список возможностей впечатляет, но в отличие от других SSL VPN, достоинством которых считается безклиентская установка (соединение SSL VPN устанавливается через браузер), для OpenVPN необходим специальный клиент (поговорим об этом ниже).

Увертюра к основному действию

Предположим, одним прекрасным солнечным утром твое высокое начальство впечатлилось идеей создания виртуальной частной сети, и теперь перед тобой стоит задача поднять VPN-сервер для служащих, которым требуется работать с корпоративными ресурсами, находясь вне стен офиса (это могут быть надомные, командировочные сотрудники или просто фрилансеры). Функции шлюза компании, выпускающего сотрудников в Интернет, выполняет компьютер с тремя сетевыми картами (213.167.XX.YY, 192.168.1.1, 192.168.2.1) под управлением… хотя это не так важно, настройки в поддерживаемых операционках будут отличаться минимально. В моем случае на сервере заказчика была установлена OpenBSD 3.9. Что касается корпоративной внутренней сети, то она состоит из двух участков: проводного (192.168.1.0/24) и беспроводного (192.168.2.0/24). После рекогносцировки на местности переходим к установке OpenVPN.

Серверная инсталляция

OpenVPN без труда можно найти в любом репозитарии или дереве портов:

# cd /usr/ports/net/openvpn
# make install clean

В случае установки из исходных кодов в некоторых системах может понадобиться отключить поддержку реализации потоков выполнения и указать местоположение библиотек и заголовочных файлов lzo:

# ./configure --disable-pthread --with-lzo-lib=/usr/local/lib \
--with-lzoheaders=/usr/local/include
# make
# make install

Для проверки с помощью следующих команд можно посмотреть, какие дайджесты (применяются для аутентификации каждой получаемой UDP-датаграммы) и алгоритмы шифрования доступны:

# /usr/local/sbin/openvpn --show-digests
# /usr/local/sbin/openvpn --show-ciphers

Чтобы обеспечить дополнительный уровень защиты и избежать возможный ущерб при взломе, нужно дать указание демону OpenVPN работать с правами непривилегированного пользователя в chroot’ной среде — среде с измененным корневым каталогом. Первый шаг для этого — добавить в систему группу _openvpn и одноименного пользователя:

# groupadd -g 500 _openvpn
# useradd -u 500 -g 500 -c 'OpenVPN Server' -s /sbin/nologin \
-d /var/openvpn -m _openvpn

Проверяем правильность выполнения двух последних команд:

# grep 500 /etc/passwd
_openvpn:*:500:500:OpenVPN Server:/var/openvpn:/sbin/nologin

Золотые ключики и подарочные сертификаты

Думаю, ни для кого не секрет, что сертификаты открытых ключей предоставляют удобный и надежный способ аутентификации пользователей, поэтому не будем сейчас тратить время на теоретическую часть и перейдем непосредственно к процедуре генерирования надлежащих сертификатов. Создаем директорию, где будут лежать конфигурационные файлы, скрипты и сертификаты:

# mkdir -p /etc/openvpn/keys

Копируем комплект скриптов easy-rsa, предназначенный для упрощения создания сертификатов, которые предъявляются в процессе аутентификации для подтверждения валидности клиентов. Теперь о монстроидальных командах openssl можно забыть.

# cp -r /usr/local/share/examples/openvpn/easy-rsa /etc/openvpn

Далее следует экспортировать переменные KEY_*, они необходимы для работы build-* скриптов:

# cd /etc/openvpn/easy-rsa
# . ./vars

Инициализируем директорию /etc/openvpn/easy-rsa/keys:

# ./clean-all

Создаем корневой и серверный сертификаты:

# ./build-ca
# ./build-key-server server

Для создания файла параметров Диффи-Хэлмана, предназначенного для обеспечения более надежной защиты данных при установке соединения клиента с сервером, выполняем:

# ./build-dh

Снизить вероятность успешного проведения DoS-атаки на сервер OpenVPN можно за счет использования клиентом и сервером статического ключа HMAC (так называемый shared secret):

# /usr/local/sbin/openvpn --genkey --secret keys/ta.key

Перемещаем все созданные файлы в подкаталог keys и выставляем для них корректные права доступа:

# cd keys/
# mv ca.crt dh1024.pem server.crt server.key ta.key /etc/openvpn/keys
# chown -R root:wheel /etc/openvpn
# chmod 700 /etc/openvpn/keys
# chmod 644 /etc/openvpn/keys/{ca.crt,dh1024.pem,server.crt}
# chmod 600 /etc/openvpn/keys/{server.key,ta.key}

Процедура создания клиентских сертификатов практически аналогична соответствующей процедуре для сервера:

# ./build-key client1
# mkdir -p /home/vpn/client1
# mv client1.crt client1.key /home/vpn/client1
# cp /etc/openvpn/keys/{ca.crt,ta.key} /home/vpn/client1

Теперь подкаталог client1 следует перенести на винч или флешку «географически изолированного» сотрудника.

Щепетильное конфигурирование

Конфигурация сервера OpenVPN хранится в файле /etc/openvpn/server.conf. Ниже приведен пример подобного конфига. Все опции детально прокомментированы, поэтому сложностей возникнуть не должно. При настройке старайся «не срезать углы» — за один шаг добавляй/изменяй что-то одно и сразу же тестируй. Все действия в server.conf желательно фиксировать в локальном cvs-репозитории, чтобы можно было быстро просмотреть историю изменений и вернуться к рабочей ревизии.

# vi /etc/openvpn/server.conf
; Работаем в режиме демона
daemon openvpn
; Указываем местоположение файла с уникальным идентификатором процесса сервера
; OpenVPN
writepid /var/openvpn/pid
; Определяем файл, содержащий список текущих клиентских соединений
status /var/openvpn/status 10
; Внешний IP-адрес нашего сервера
local 213.167.XX.YY
; Используемый порт
port 1194
; Для транспорта по умолчанию применяется протокол UDP. Это вполне резонный
; подход. Во-первых, благодаря меньшему размеру заголовков и отсутствию
; встроенной функции подтверждения доставки пакетов, производительность UDP
; значительно выше. А во-вторых, при использовании UDP общая надежность не
; снижается, так как OpenVPN шифрует исходные пакеты, обеспечивая проверку
; ошибок и повторную передачу. В связи с этим TCP рекомендуется применять
; только в тех случаях, когда UDP не работает, например, если брандмауэр
; блокирует весь UDP-трафик.
proto udp
; Выбираем тип виртуального устройства туннеля (tun, tap или null)
dev tun0
; Включаем компрессию передаваемых данных
comp-lzo
; Указываем абсолютные пути к созданным сертификатам и ключам
ca /etc/openvpn/keys/ca.crt
cert /etc/openvpn/keys/server.crt
key /etc/openvpn/keys/server.key
dh /etc/openvpn/keys/dh1024.pem
; Значение 0 следует использовать на сервере, 1 - на клиенте
tls-auth /etc/openvpn/keys/ta.key 0
; Для большинства сетей подойдет режим маршрутизатора (routed). Да, в этом
; случае широковещательный трафик отсутствует, соответственно, не будут работать
; некоторые протоколы, которые его используют, например NetBIOS поверх TCP. Но
; последнее нивелируется развертыванием WINS-сервера, либо подключением сетевых
; дисков/созданием ярлыков на расшаренные ресурсы
server 192.168.3.0 255.255.255.0
; Проталкиваем подключенным клиентам статические маршруты, чтобы они могли
; получить доступ к ресурсам проводной и беспроводной сети
push "route 192.168.1.0 255.255.255.0"
push "route 192.168.2.0 255.255.255.0"
; Не позволяем соединению разорваться при простое
keepalive 10 120
; Алгоритмы, используемые для аутентификации и шифрования пакетов
auth SHA1
cipher AES-256-CBC
; Максимальное число одновременно подключенных VPN-пользователей
max-clients 10
; Задаем файл журналирования событий и уровень детализации журнала, отображаем
; не более 20 экземпляров одного сообщения (остальные отбрасываем)
log-append /var/log/openvpn.log
verb 3
mute 20
; Пользователь и группа, с правами которых работает демон
user _openvpn
group _openvpn
; Эти опции предотвращают доступ к некоторым ресурсам (например,
; tun-устройству) при перезапуске демона (рекомендуется применять только при
; снижении привилегий)
persist-key
persist-tun
; Сажаем демона в chroot-окружение
chroot /var/empty

Чтобы не вбивать директивы вручную, можно воспользоваться примером конфига, любезно предоставленным разработчиками:

# cp /usr/local/share/examples/openvpn/sample-config-files/server.conf /etc/openvpn

Поднимаем виртуальный интерфейс tun0:

# echo "up" > /etc/hostname.tun0
# sh /etc/netstart tun0

Запускаем сервер OpenVPN командой:

# /usr/local/sbin/openvpn --config /etc/openvpn/server.conf

Для автоматической загрузки OpenVPN достаточно прописать эту строчку в стартовый сценарий /etc/rc.local, например, так:

# vi /etc/rc.local
if [ -x /usr/local/sbin/openvpn ]; then
   echo -n ' openvpn'; /usr/local/sbin/openvpn --config /etc/openvpn/server.conf
fi

Далее смотрим в логи, чтобы убедиться в успешной загрузке нашего демона:

# tail /var/log/openvpn.log
Sun Dec  2 15:31:37 2007 IFCONFIG POOL: base=192.168.3.4 size=62
Sun Dec  2 15:31:37 2007 Initialization Sequence Completed

Чтобы проверить состояние псевдоустройства туннелирования, можно воспользоваться утилитой ifconfig:

# ifconfig tun0
tun0: flags=8051<UP,POINTOPOINT,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
groups: tun
inet 192.168.3.1 --> 192.168.3.2 netmask 0xffffffff

Для корректной работы сервера OpenVPN необходимо разрешить прохождение любого трафика через интерфейс OpenVPN, а также входящие подключения на внешний адрес сервера порт 1194/udp:

# vi /etc/pf.conf
pass quick on { lo tun0 $int_if } inet
pass in on $ext_if inet proto udp from any to $ext_if port 1194 \
keep state

Перезагружаем набор рулесетов файервола:

# pfctl -f /etc/pf.conf

Инсталляция на стороне клиента

Итак, VPN-сервер работает и готов принимать подключения. Развертывание VPN-клиентов для VPN-подключений удаленного доступа состоит из двух действий: установка программы OpenVPN GUI и правка конфигурационного файла client*.ovpn.

C:\Program Files\OpenVPN\config\mycompany_client1.ovpn
; Работаем в режиме клиента
client
dev tun
; Указываем IP-адрес и порт VPN-сервера
remote 213.167.XX.YY 1194
proto udp
resolv-retry infinite
nobind
pull
comp-lzo
persist-key
persist-tun
verb 3
; Я предпочитаю хранить crt и key файлы на флешке
ca "f:\\vpn\\mycompany\\ca.crt"
cert "f:\\vpn\\mycompany\\client1.crt"
key "f:\\vpn\\mycompany\\client1.key"
tls-auth "f:\\vpn\\mycompany\\ta.key" 1
ns-cert-type server
; Нижеследующие алгоритмы должны совпадать с теми, что заданы на сервере
auth SHA1
cipher AES-256-CBC
; Без этих двух директив Vista-клиенты не смогут получать маршруты от сервера
; route-method exe
; route-delay 2

Теперь для подключения к VPN-серверу достаточно в трее щелкнуть правой кнопкой мыши на значке с красными мониторчиками, выбрать конфиг mycompany_client1 и нажать Connect.

Аутентификационный шлюз на базе pf и authpf

В BSD-системах, используя связку пакетного фильтра pf и авторизационного шелла authpf, можно контролировать доступ клиентов, подключающихся к VPN-службе и корпоративной сети. Схема работы такой конструкции довольно проста: пользователь логинится по ssh, и, в зависимости от введенных данных (имя и пароль), на сервере вступают в силу персональные правила файервола, в данном случае разрешающие прохождение UDP-пакетов к порту 1194. Но прежде, чем производить настройку authpf, необходимо переопределить некоторые дефолтные значения переменных демона sshd(8). Так мы усложним потенциальному злоумышленнику успешное проведение атаки с целью перехвата и подмены ssh-сессии.

# vi /etc/ssh/sshd_config
# Работаем с использованием протоколов IPv4 и ssh2
AddressFamily inet
Protocol 2
# Ожидаем подключения по всем доступным сетевым интерфейсам
ListenAddress 0.0.0.0
# Запрещаем регистрацию root'а и применение пустых паролей
PermitRootLogin no
PermitEmptyPasswords no
# За счет использования протокола ssh2 и этих двух опций усложняем проведение
# атак типа ARP- и IP-spoofing
ClientAliveInterval 15
ClientAliveCountMax 3
# Отключаем DNS-резолвинг
UseDNS no
# Определяем списки контроля доступом
AllowGroups wheel users authpf

Для того чтобы внесенные изменения вступили в силу, необходимо дать указание демону перечитать свой конфиг:

# kill -HUP `sed q /var/run/sshd.pid`

Authpf представляет собой псевдооболочку, которая назначается пользователю системы в качестве login shell (примечание: запись «/usr/sbin/authpf» в файл /etc/shells добавлять не следует). При авторизации пользователя по ssh к текущим правилам фильтра пакетов с помощью так называемых якорей (anchors) будут присоединены правила, указанные в файле /etc/authpf/authpf.rules, либо в /etc/authpf/users/$USER. В добавляемых правилах допускается использование зарезервированных макросов $user_id и $user_ip, за счет которых будет происходить автоматическая подстановка имени и IP-адреса подключившегося пользователя (значения макросов считываются из переменных окружения ssh автоматически). В конец файла login.conf(5) заносим сведения о новом классе authpf, пользователи которого в качестве стандартного шелла будут получать authpf:

# vi /etc/login.conf
authpf:\
  :shell=/usr/sbin/authpf:\
  :tc=default:

С помощью штатной утилиты cap_mkdb(1) обновляем хэшированную базу данных /etc/login.conf.db:

# cap_mkdb /etc/login.conf

Мы не будем переопределять умолчальные значения директив anchor и table, поэтому файл authpf.conf оставляем пустым:

# echo -n > /etc/authpf/authpf.conf

Подготавливаем приветственное сообщение authpf.message (аналог /etc/motd):

# vi /etc/authpf/authpf.message
This service is for authorised VPN-clients only. Please play nice.

Создаем нового пользователя, который принадлежит классу authpf, входит в группу authpf и в качестве оболочки получает /usr/sbin/authpf:

# useradd -m -c 'authpf vpn user' -g authpf -L authpf \
-s /usr/sbin/authpf client1
# passwd client1

Рисуем правило файервола, разрешающее пользователю client1 доступ к серверу OpenVPN:

# mkdir -p /etc/authpf/users/client1

# vi /etc/authpf/users/client1/authpf.rules
pass in log quick on fxp0 inet proto udp from $user_ip to fxp0 \
port 1194 keep state

Теперь для подключения механизма якорей добавим следующие записи в pf.conf(5):

# vi /etc/pf.conf
nat-anchor "authpf/*"
rdr-anchor "authpf/*"
binat-anchor "authpf/*"
...
pass in log on $ext_if inet proto tcp to fxp0 port ssh keep state
...
anchor "authpf/*"

И перезагрузим набор рулесетов файервола:

# pfctl -f /etc/pf.conf

На стороне клиента открываем любой ssh-клиент, например, Putty или SecureCRT, создаем новую сессию, указываем IP-адрес сервера и имя пользователя. Если все настроено правильно, после успешной авторизации правила файервола на сервере для этого пользователя изменятся, и он получит доступ к VPN-службе.

# f:\vpn\putty> plink.exe -pw mypassword client1@213.167.XX.YY
Hello client1. You are authenticated from host "77.41.XX.YY"
This service is for authorised VPN-clients only. Please play nice.

А чтобы постоянно не вводить пароль, можно настроить аутентификацию на базе публичного ключа.

Эндшпиль

Эта статья включает полный набор пошаговых действий, необходимых для внедрения базового VPN-решения удаленного доступа, используя BSD-систему в качестве VPN-сервера и WinXP/Vista в качестве VPN-клиента. Развернув в 3-4 компаниях подобную конфигурацию, ты сможешь не с пустыми кредиткой и кошельком ехать в Египет греть пятки. Удачи.