VPN

Virtual Private Network

가상망을 통하여 특정 네트워크를 캡슐화를 통해 넘어가는 기술

새로운 헤더를 추가하여 이중화하는 기술

 

vpnd  : cisco vpn 서버에 붙인 이름. 

가상 인터페이스 ==> svi(vlan) / loopback / subinterface / gre

 

GRE (Generic Route Encapsulation)

: Cisco의 터널링 기본형. 자체로는 터널링만을 제공. 

 

 

 

vpnd : host to site

특정 Host를 해당 네트워크에 편입시킴

--> 자택근무를 주로 사용

 

router의 vpn 서버 setting

 

외부에서 접근 하는 host에게 자신의 사설 네트워크 IP를 부여

현제 사설 네트워크 IP 범위 : 10.1.1.1~10.1.1.3

vpnd에서 부여할 IP범위를 지정.

 

conf t

ip local pool test 10.1.1.10 10.1.1.13

 

vpnd에서 사용할 가상 Interface : Virtual-Template

 

lo 0 : 172.16.1.1. 255.255.0.0

사용 목적 : unnumbered

 

conf t 

int virtual-terminal

ip unnumberde lo 0

peer default ip adderss pol test

ppp authe chap callout 

ppp ipcp dns 8.8.8.8

 

conf 

vpdn enable 

vpdn-group 1

accept-dialin

protocol l2tp

virtual-templat 1

exit

no l2tp tunnel authentication

 

인증 프로토콜로 chap을 사용하므로 별도의 l2tp 프로토콜 상의 인증이 불필요함.

 

ppp 회선  : LCP 

IP매핑 : NCP

터널링 구현 L2TP /  PPTP

 

 

해당 대역으로 접근시 chap을 통해 인증을 실시하며 l2tp인증은 하지 않음

인증에 성공시 10.1.1.10~ 10.1.1.13까지의 IP중 적은 숫자 IP부터 할당. 동일 네트워크로 취급

 

인증에 사용할 id pw ㅅ생성

username asd secret cisco

 

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

망 이중화  

: 물리적인 망과 별개의 가상 네트워크망을 통해 정보를 전달.

 

ipv4는 IPsec을 지원하지 않음. 

ipsec over gre --> iskamp

 

SA : 보안 요소 \

SA를 협상   --> IKE

 

IKE : 키 교환 알고리즘.

 

GRE : Generic Routing Encapsulation

여기서 Generic은 Cisco의 Generic 즉, cisco 독자 표준.

특정 트래픽의 캡슐화 cisco 표준. VPN의 cisco version

 

GRE의 경우 암호화를 하지 않으므로 기밀성을 보장받지 못함.

단 암호화를 사용하는 vpn에 비해 데이터의 전송처리가 빠름.

 

 특정 트래픽의 터널링 + 암호화 적용이 목표

 

기존 패킷 을 IPSec으로 캡슐화 하여 GRE터널로 전송하며 다시 이를 Decapsulatio.

 

GRE 구현

R1
conf t
int tu 14
ip add 100.0.0.1 255.255.255.0
tu sorce 1.1.2.1
tu des 1.1.4.2

R4
conf t
int tu 14
ip add 100.0.0.2 255.255.255.0
tu source 1.1.4.2
tu des 1.1.2.1

 

특정 트래픽을 GRE 터널을 통해 전달.

site to site : 특정 네트워크 정보만 GRE로 전달.

--> Routing Table에 등록 필요. 다만 해당 라우터에서만 사용해야함 -->  Static등록, 재분배 x(따라서 인터페이스로 라우팅테이블 등록하는 것이 좋음.)

1.1.5.0 1.1.1.0 통신에는 GRE 사용. 

 

R1
conf t
ip route 1.1.5.0 255.255.255.0 tunnel 14

R4
conf t
ip route 1.1.1.0 255.255.255.0 tunnel 14

 

IPSec

기밀성 + 무결성 

--> 헤더 정보를 캡슐화 및 암호화

IPv4는 IPSec을 지원하지 않으므로 추가적인 모듈(IKE/IPSEX)\이 필요\

IPv4는 프로토콜이 패킷이 보호하기위한 보안 Fild가 없으므로 스니핑을 통해 IP 헤더, TCP/UDP 헤더 , Psylod 내용을 쉽게 확인 가능. 

--> 헤더 정보 인증을 통한 기밀성 보장 

 

일반적으로 해시를 통해 무결성을 보장. 

 

IPSec 프로토콜 유형

AH : Auth Headr. 기밀성

1. Transeport Mode

2. Tunenel Mode

 

ESP : payload. 무결성

1. Transeport Mode

2. Tunenel Mode

 

 

AH : 두 시스템이 송수신하는 IP 패킷에 대한 무결성 및 인증을 제공하며 암호화는 제공하지 않는 프로토콜. ip 프로토콜 51번 사용.

 

MD5 HMAC/ SHA HMAC 암호화 알고리즘 사용

인증 범위 : 원본 IP 헤더 일부 필드를 제외한 전체 범위

인증 대상 : 헤더

AH헤더의 경우 원본 IP 헤더와 TCP 헤더 사이 캡슐화.

 

 

*********************

SA  (Security Associations) : 보안 요소

- AH / ESP 프로토콜을 통해 IPSec 구현시 필요한 암호화 및 인증에 필요한 요소.

- 암호화 알고리즘 및 인증 알고리즘이 필요. 

- DES/3DES/AES, HMAC

 

KMS --> 윈도우 / 오피스 크랙 프로그램

key management service. 

- 암호화/복호화를 위한 키의 수명(생명주기)을 관리.

- 용량(4,608,000 kbyte) or 시간(3600 s)

- SA는 단방향 연결로 생성되며 AH, ESP 는 개별적으로 생성

- SA 수동생성 : 생성시 바로 연결

- SA 자동생성 : IKEv2 : IKE 자동생성 : 용량 / 시간에 따라 자동 삭제 . 

  --> 주기적인 SA 갱신 및 키 업데이트를 이용하여 새로운 SA정보 및 키를 공격자로부터 유출 방지. 

 

 

 

IKE : 인터넷 표준 암호키 교환 알고리즘. 

IKE : IPSec Vpn에서 상대방을 인증하고 IKE와 AK를 협상하는데 필요한 프로토콜.

인증 알고리즘 : AH ESP

세션 키를 생성하여 상대방과의 인증을 수행 <<== 별도의 ID/PW가 필요하지 않음. 

 

 

 

 

 키의  생성과 인증 + 교환을 담당.     

생성된 키를 배포하여 상대방과 동기화. 

Diffie Hellma : 비대칭키를 이용하여 대칭키를 교환하는 프로토콜

비대칭키 알고리즘으로 상호간에 안전하지 않은 채널상에서 공개키 비밀키 세션키를 생성하여 상대방의 인증을 수행. 상호 보안채널을 구성. 

 

 

SA 정보를 생성하는 방법 2가지. 

수동 : 관리자가 직접 생성

자동 : IKE 프로토콜을 이용한 협상 방식. --> AH / ESP

 

SA 정보를 생성 / 관리하는 프로토콜 : ISAKMP(Internet Security Association & Key Management Protocol)

Cisco Router에서는 기본적으로 동작한다. 

 

인증 알고리즘, 암호화 알고리즘, 암호 키 교환 규약이 통합적으로 관리되고 있음

 

IPSec으로 암/복호화 전 설정되어야하는 단계로  IKE 1단계(Phase 1)/ 2 단계 (Phase 2 ) / 적용 단계가 존재.

이를 설정할때도 절차에 의해 움직여야 하나 해제시에서 역순으로 움직여야 함. --> 계층적 구조

 

두 IPSec 개체간의 인증 및 2단계 SA를 성립하는 메시지를 보호하기 위한 세션키를 협상 ---> 디피 헬먼

2단계 SA를 설정하기 위한 메시지 보호에만 사용. 

--> IPSec 패킷 보호시 사용되지 않음. 

 

 

1단계

-  SA는 방향성을 가지지 않음. 단 수동으로 키 설정시 1단계가 필요 없음.

 

IKE 2단계

-  IPSec을 이용하여 패킷에 전송할  SA를 의미. IN/OUT Bound에서의 SA가 다르므로 2개가 존재하며 방향성이다름. 

 

SA로 인증키 생성 (단방향이므로 Outbound Packet의 인증키(받았던키)와 Inbound 인증키(제공한 키)가 다름. 서로 키를 교환함.)

- 내용 : 인증 메커니즘, 암호화 알고리즘, 해시 알고리즘,  암호화와 인증키 값,  SA갱신기간.

 

IKE : ISAKMP --> SA 생성/관리 --> 접속 객체 협상

   ISAKMP + Oakley 프로토콜의 결합으로 IPSec에서 사용되는 키 관리 프로토콜임.

 

상호 객체간에 인증된 보안 통신채널을 생성하며 SA정보를 협상 (ISAKMP or IKE 1/2 단계)

해당 단계에서 IKE 메시지를 교환. 출발지와 도착지의 포트 변호는 UDP 500을 사용한다.

 

IKE 1,2 단계 --> SA생성 --> 두 개체간 전송 패킷들은  IPSec에 의해 기밀성 및 무결성을 보장받음.

 

IKE 1단계 : Main 모드.

- 6개의 메시지를 교환하여 1단계를 성립

2단계 Quick모드

SA를 생성하기 위한 메시지 교환

 

IKE를 이용한 개체 인증 방신

1. Pre Shared Key : 상호간의 공개키 SA 를 같은값으로 저장

2. RSA Encryption 

3. RSA SIgnature

 

1단계 정책 내용 : 표현방식

1. 장비간의 사용할 인증 : pre shared : authentication pre- share

2. 암호 방식  3DES : encryption 3des 

3. 키고환 알고리즘 DH2 : group 2

4.  무결성 확인 MD5 /SHA : hash md5

5. 보안 정책 사용 시간 : lifetiome 3600

 

 

명령어

R1
--IKE 1단계--
conf t
crypto isakmp policy 10
    authentication pre-share
    encryption 3des
    group 2 
    hash md5
    lifetim 60
end

conf t
crypto isakmp key 6 cisco address 1.1.4.2
end

--IKE 2단계--
# IPSec SA생성을 위한 정책 설정.
# 보호대상 트래픽 --> ACL
# Transeform set :
# IPSec Protocol : AH, ESP
# 암호화 방식 --> DES, AES, 3DES
# 무결성 확인 --> MD5-HMAC, SHA-HMAC

conf t 
access-list 110 permit gre 1.1.2.0 0.0.0.255 1.1.4.0 0.0.0.255
end
conf t
crypto ipsec transform-set TEST esp-3des esp-sha-hmac
end

--1/2단계 적용--

conf t
crypto map IPSEC 10 ipsec-isakmp
    set peer 1.1.4.2
    set transform-set TEST
    match address 110
end

# IPSec지원 Interface에서 활성화
conf t
int s1/0
crypto map IPSEC

 

확인

sh crypto isakmp policy
sh crypto session
sh crypto engine connections active
sh crypto isakmp sa
sh crypto ipsec transform-set
sh crypto ipsec sa address



R1#sh crypto isakmp policy

Global IKE policy
Protection suite of priority 10
        encryption algorithm:   Three key triple DES
        hash algorithm:         Message Digest 5
        authentication method:  Pre-Shared Key
        Diffie-Hellman group:   #2 (1024 bit)
        lifetime:               60 seconds, no volume limit


R1#sh crypto session
Crypto session current status

Interface: Serial1/0
Session status: UP-NO-IKE
Peer: 1.1.4.2 port 500
  IPSEC FLOW: permit 47 1.1.2.0/255.255.255.0 1.1.4.0/255.255.255.0
        Active SAs: 2, origin: crypto map


R1#sh crypto engine connections active
Crypto Engine Connections

   ID  Type    Algorithm           Encrypt  Decrypt IP-Address
    1  IPsec   3DES+SHA                  0       19 1.1.2.1
    2  IPsec   3DES+SHA                 25        0 1.1.2.1


R1#sh crypto isakmp sa
IPv4 Crypto ISAKMP SA
dst             src             state          conn-id status

IPv6 Crypto ISAKMP SA

R1#sh crypto ipsec transform-set
Transform set TEST: { esp-3des esp-sha-hmac  }
   will negotiate = { Tunnel,  },

Transform set #$!default_transform_set_1: { esp-aes esp-sha-hmac  }
   will negotiate = { Transport,  },

Transform set #$!default_transform_set_0: { esp-3des esp-sha-hmac  }
   will negotiate = { Transport,  },


R1#sh crypto ipsec sa address
fvrf/address: (none)/1.1.2.1
   protocol: ESP
      spi: 0xD1B1CE64(3518090852)
        transform: esp-3des esp-sha-hmac ,
        in use settings ={Tunnel, }
        conn id: 1, flow_id: SW:1, sibling_flags 80000046, crypto map: IPSEC
        sa timing: remaining key lifetime (k/sec): (4588954/1042)
        IV size: 8 bytes
        replay detection support: Y
        Status: ACTIVE

fvrf/address: (none)/1.1.4.2
   protocol: ESP
      spi: 0x89B27EED(2310176493)
        transform: esp-3des esp-sha-hmac ,
        in use settings ={Tunnel, }
        conn id: 2, flow_id: SW:2, sibling_flags 80000046, crypto map: IPSEC
        sa timing: remaining key lifetime (k/sec): (4588954/1042)
        IV size: 8 bytes
        replay detection support: Y
        Status: ACTIVE