StrongSwan (简体中文)
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IPSec 是一个加密和认证标准，可以组建安全虚拟专用网路(VPN).
Linux kernel 已经支持这个标准，但是用户需要配置加密密钥。IPSec VPN 使用 IKE 协议自动协商密钥的交换，交换方式包括认证、提前共享或同时使用。
通常用服务器上的一个后台进程实现，strongSwan 是一个完全支持 IKEv1 和 IKEv2 的 IKE 后台进程。大部分现代的客户端都支持，包括 Linux, Windows 7, Apple iOS, Mac OSX, FreeBSD and BlackBerry OS.
安装
安装软件包 strongswan。
证书
第一步是生成 X.509 认证，包括一个认证机构(CA)证书，一个服务器证书和至少一个客户端证书。
认证机构
首先创建一个自己签名的根 CA 证书:
生成 4096 位 RSA 私钥 strongswanKey.pem:
$ cd /etc/ipsec.d/ $ ipsec pki --gen --type rsa --size 4096 --outform pem > private/strongswanKey.pem $ chmod 600 private/strongswanKey.pem
生成自签名的 CA 证书 strongswanCert.pem，期限是 10 年(3650天),用 PEM 编码格式保存：
$ ipsec pki --self --ca --lifetime 3650 --in private/strongswanKey.pem --type rsa --dn "C=CH, O=strongSwan, CN=strongSwan Root CA" \ --outform pem > cacerts/strongswanCert.pem
可以根据需要修改 Distinguished Name (DN)，country (C), organization (O), and common name (CN)。
通过下面命令查看新生成的证书：
$ ipsec pki --print --in cacerts/strongswanCert.pem
输出:
cert: X509
subject: "C=CH, O=strongSwan, CN=strongSwan Root CA"
issuer: "C=CH, O=strongSwan, CN=strongSwan Root CA"
validity: not before Nov 22 11:55:41 2013, ok
not after Nov 20 11:55:41 2023, ok (expires in 3649 days)
serial: 65:39:93:df:a0:f8:40:03
flags: CA CRLSign self-signed
authkeyId: 45:30:11:da:a4:0e:0b:0a:a3:41:a5:81:41:ab:d8:04:7a:40:6c:c0
subjkeyId: 45:30:11:da:a4:0e:0b:0a:a3:41:a5:81:41:ab:d8:04:7a:40:6c:c0
pubkey: RSA 4096 bits
keyid: dc:15:91:95:04:07:a5:13:69:5f:77:65:26:d7:02:3f:60:ec:73:c8
subjkey: 45:30:11:da:a4:0e:0b:0a:a3:41:a5:81:41:ab:d8:04:7a:40:6c:c0
警告： CA 的私钥
/etc/ipsec.d/private/strongswanKey.pem 必须保存在安全位置，最好放在一个没有网络访问的签名专用服务器。如果此密钥泄露，整个公钥系统就土崩瓦解了。主机证书
此证书被用来认证 VPN 服务器，运行下面命令：
生成 2048 位 RSA 私钥：
$ cd /etc/ipsec.d/ $ ipsec pki --gen --type rsa --size 2048 --outform pem > private/vpnHostKey.pem $ chmod 600 private/vpnHostKey.pem
导出公钥并生成被 CA 签名的 vpnHostCert.pem，证书有效期是两年(730天),使用完整域名 vpn.example.com 作为身份
$ ipsec pki --pub --in private/vpnHostKey.pem --type rsa | \ ipsec pki --issue --lifetime 730 \ --cacert cacerts/strongswanCert.pem \ --cakey private/strongswanKey.pem \ --dn "C=CH, O=strongSwan, CN=vpn.example.com" \ --san vpn.example.com \ --flag serverAuth --flag ikeIntermediate \ --outform pem > certs/vpnHostCert.pem
后面的客户端连接配置中，会使用 VPN 服务器的域名或 IP 地址，必须将其加入 Distinguished Name 或 Alternative Name (line11), 最好都包含。请注意把 vpn.example.com 修改为 VPN 的主机名 - 否则客户端和服务器的连接会失败。
注意： 如果要使用 Win7 内置的 VPN 客户端，必须按上面例子在主机证书中添加
serverAuth 标记。OS X 10.7.3 和更早的版本需要 ikeIntermediate 标记。这些标记不影响其它功能，可以放心使用。查看新生成的证书：
$ ipsec pki --print --in certs/vpnHostCert.pem
Output:
cert: X509
subject: "C=CH, O=strongSwan, CN=vpn.example.com"
issuer: "C=CH, O=strongSwan, CN=strongSwan Root CA"
validity: not before Nov 22 21:16:51 2013, ok
not after Nov 22 21:16:51 2015, ok (expires in 729 days)
serial: 0c:05:d7:d5:57:0e:d9:48
altNames: vpn.zeitgeist.se
flags: serverAuth iKEIntermediate
authkeyId: 9b:57:35:fb:cd:9e:2d:20:37:1d:61:4c:e7:c4:5b:5e:dc:64:ad:fc
subjkeyId: 5f:12:c2:06:ee:2b:1e:cc:5f:78:54:ff:f0:f3:7b:a0:2b:c0:b4:d6
pubkey: RSA 2048 bits
keyid: 6f:a7:99:60:27:27:09:96:02:c1:b9:d9:7d:c1:b0:10:e3:e1:d5:45
subjkey: 5f:12:c2:06:ee:2b:1e:cc:5f:78:54:ff:f0:f3:7b:a0:2b:c0:b4:d6
客户端证书
客户端需要个人证书再能使用 VPN. 和生成主机证书类似，只是这里用客户端的电子邮件而不是主机名:
生成 2048 位 RSA 私钥:
$ cd /etc/ipsec.d/ $ ipsec pki --gen --type rsa --size 2048 --outform pem > private/ClientKey.pem $ chmod 600 private/ClientKey.pem
导出公钥并用 CA 签名，证书时间是两年。
$ ipsec pki --pub --in private/ClientKey.pem --type rsa | \ ipsec pki --issue --lifetime 730 \ --cacert cacerts/strongswanCert.pem \ --cakey private/strongswanKey.pem \ --dn "C=CH, O=strongSwan, CN=myself@example.com" \ --san myself@example.com \ --outform pem > certs/ClientCert.pem
将所有证书和密钥用密码打包成 PKCS#12 文件，以方便客户端使用。
$ openssl pkcs12 -export -inkey private/ClientKey.pem \ -in certs/ClientCert.pem -name "My own VPN client certificate" \ -certfile cacerts/strongswanCert.pem \ -caname "strongSwan Root CA" \ -out Client.p12
不同的 VPN 模式
最简单的配置方式是用隧道模式运行 IPSec。
IPSec 隧道模式
可以在 /etc/ipsec.conf 找到 VPN 配置，下面配置包含了基本 VPN 服务器需要的选项：
/etc/ipsec.conf
# ipsec.conf - strongSwan IPsec configuration file config setup # By default only one client can connect at the same time with an identical # certificate and/or password combination. Enable this option to disable # this behavior. # uniqueids=never # Slightly more verbose logging. Very useful for debugging. charondebug="cfg 2, dmn 2, ike 2, net 2" # Default configuration options, used below if an option is not specified. # See: https://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/ConnSection conn %default # Use IKEv2 by default keyexchange=ikev2 # Prefer modern cipher suites that allow PFS (Perfect Forward Secrecy) ike=aes128-sha256-ecp256,aes256-sha384-ecp384,aes128-sha256-modp2048,aes128-sha1-modp2048,aes256-sha384-modp4096,aes256-sha256-modp4096,aes256-sha1-modp4096,aes128-sha256-modp1536,aes128-sha1-modp1536,aes256-sha384-modp2048,aes256-sha256-modp2048,aes256-sha1-modp2048,aes128-sha256-modp1024,aes128-sha1-modp1024,aes256-sha384-modp1536,aes256-sha256-modp1536,aes256-sha1-modp1536,aes256-sha384-modp1024,aes256-sha256-modp1024,aes256-sha1-modp1024! esp=aes128gcm16-ecp256,aes256gcm16-ecp384,aes128-sha256-ecp256,aes256-sha384-ecp384,aes128-sha256-modp2048,aes128-sha1-modp2048,aes256-sha384-modp4096,aes256-sha256-modp4096,aes256-sha1-modp4096,aes128-sha256-modp1536,aes128-sha1-modp1536,aes256-sha384-modp2048,aes256-sha256-modp2048,aes256-sha1-modp2048,aes128-sha256-modp1024,aes128-sha1-modp1024,aes256-sha384-modp1536,aes256-sha256-modp1536,aes256-sha1-modp1536,aes256-sha384-modp1024,aes256-sha256-modp1024,aes256-sha1-modp1024,aes128gcm16,aes256gcm16,aes128-sha256,aes128-sha1,aes256-sha384,aes256-sha256,aes256-sha1! # Dead Peer Discovery dpdaction=clear dpddelay=300s # Do not renegotiate a connection if it is about to expire rekey=no # Server side left=%any leftsubnet=0.0.0.0/0 leftcert=vpnHostCert.pem # Client side right=%any rightdns=8.8.8.8,8.8.4.4 rightsourceip=%dhcp # IKEv2: Newer version of the IKE protocol conn IPSec-IKEv2 keyexchange=ikev2 auto=add # IKEv2-EAP conn IPSec-IKEv2-EAP also="IPSec-IKEv2" rightauth=eap-mschapv2 rightsendcert=never eap_identity=%any # IKEv1 (Cisco-compatible version) conn CiscoIPSec keyexchange=ikev1 # forceencaps=yes rightauth=pubkey rightauth2=xauth auto=add
IPSec in transport mode
IPSec/L2TP
L2TP/IPsec VPN client setup 页面包含了如何建立一个连接到 IPSec/L2TP 服务器的客户端。这种 IPSec VPN 和纯 IPSec 相比，可以将隧道用于非 IP 包，缺点是需要运行一个额外的 L2TP 后台进程。
Secrets
strongSwan 需要知道哪些客户端是允许连接到 VPN 的，通过 /etc/ipsec.secrets 文件进行配置：
/etc/ipsec.secrets
# This file holds shared secrets or RSA private keys for authentication. # RSA private key for this host, authenticating it to any other host # which knows the public part. Suitable public keys, for ipsec.conf, DNS, # or configuration of other implementations, can be extracted conveniently # with "ipsec showhostkey". : RSA ClientKey.pem user1 : EAP "topsecretpassword" user2 : XAUTH "evenmoretopsecretpassword"
当 strongSwan 运行时，如果编辑了 /etc/ipsec.secrets，需要重新加载：
$ ipsec rereadsecrets
Networking
需要执行下面设备让 VPN 服务器正常的进行 VPN 隧道传输：
/etc/sysctl.d/10-net-forward.conf
# VPN net.ipv4.ip_forward = 1 net.ipv4.conf.all.accept_redirects = 0 net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
上面的 VPN 配置用 DHCP 自动给客户端分配 IP 地址，所以需要一个 DHCP 服务，如果这个服务是运行在 strongSwan 相同的服务器上，需要编辑 /etc/strongswan.d/charon/dhcp.conf:
/etc/strongswan.d/charon/dhcp.conf
dhcp {
force_server_address = yes
server = 192.168.0.255
}
在防火墙中开放如下协议：
- ESP (Encrypted Secure Payload): Standard IPSec traffic
- UDP 4500: IPSec traffic in "NAT Traversal" mode
- UDP 500: Key exchanges (IKE)
最后，start 并 enable strongswan 服务。
在容器中运行 Strongswan
要在容器中运行 strongswan，比如在 systemd-nspawn 中，需要类似下面的服务文件：
/etc/systemd/system/systemd-nspawn@.service.d/override.conf}
[Service] ExecStart= ExecStart=/usr/bin/systemd-nspawn --quiet --keep-unit --boot --link-journal=try-guest --settings=override --machine=%I --capability=CAP_NET_ADMIN --network-veth
Troubleshooting
参阅
- strongSwan 5: How to create your own VPN — 初始版本的参考，获得作者授权。