linux: ipsec服务器搭建
http://bbs.pceva.com.cn/thread-130112-1-1.html
先看看常用VPN协议有哪些？
常用的虚拟专用网协议有：
L2F
L2TP
PPTP
IPsec （如Cisco IPSec VPN）
SSL VPN
AnyConnect（Cisco SSL VPN）
OpenVPN
SoftEther
各协议的优缺点就不说了，有兴趣可以自己去查，这里我只关注IPsec。
基于IPsec的VPN通道其实包含以下两个部分：
IKE协议（互联网密钥交换协议）: 两个系统端使用IKE协议来互相验证，并协商建立IPsec通道所需的特定加密参数和两端特定的网段。
IPsec协议（IP安全协议）：使用特定加密参数对特定数据进行加密传输，通常由操作系统内核实现，目前基本上所有主流操作系统都支持IPsec协议。
用白话说就是，IKE负责连接双方的身份验证，双方协商得出的密码和使用的加密算法都告知给操作系统，操作系统对两边网段之间的流量数据进行加密传输。
既然数据加密传输的活都给操作系统来干了，操作系统我们也没什么好选的，能选的就只有实现IKE协议的软件了。
IKE的版本发展：
1988年11月，互联网工程任务组在一系列的RFC文件中，定义了这个协议，其中包括了 RFC 2407，RFC 2408 以及 RFC 2409。
2005年以后，IKE版本升级到了IKEv2版本，RFC文件有所更新，其中包括 RFC 4306， RFC 4718，RFC 5996 以及 RFC 7296。
IKEv2的主要改进：
更精简的RFC标准化文档
对移动设备更好的支持
全面支持NAT穿越和SCTP协议
简化的信息交换机制
增强的可靠性和状态管理
更好的防范DoS攻击机制
如下为当前可用的IKEv2开源实现：
OpenIKEv2,
strongSwan,
Openswan,
IKEv2,
Racoon and Racoon2 from the KAME project,
iked from the OpenBSD project.,
Libreswan,
Rockhopper VPN Software
名单的有些软件已经很久不更新了。
而稍微留心一下这个名单，会发现有个字眼很显眼，很明显就是天鹅swan家族：strongSwan, Openswan, Libreswan。
它们其实有一个共同的鼻祖：FreeS/WAN开源项目.
安装strongSwan的运行依赖环境
yum -y install gpm-devel pam-devel openssl-devel make gcc
下载源程序编译安装
为使用最新版本，还是得自己下载源码编译安装，我测试时的版本是5.3.5。
1.下载源代码压缩包
cd /root
wget http://download.strongswan.org/strongswan.tar.gz
2.解压
tar zxvf strongswan.tar.gz
3.编译安装
程序安装路径：/usr
strongSwan配置文件路径：/etc/strongswan
cd strongswan-5.3.5
./configure --prefix=/usr --sysconfdir=/etc/strongswan --enable-eap-identity --enable-eap-md5 \
--enable-eap-mschapv2 --enable-eap-tls --enable-eap-ttls --enable-eap-peap \
--enable-eap-tnc --enable-eap-dynamic --enable-eap-radius --enable-xauth-eap \
--enable-xauth-pam --enable-dhcp --enable-openssl --enable-addrblock \
--enable-unity --enable-certexpire --enable-radattr --enable-tools \
--enable-openssl --disable-gmp
make
make install
配置私钥和证书
1.生成CA私钥，并使用此私钥自签名生成CA证书
cd /etc/strongswan
ipsec pki --gen --outform pem > ca.pem
ipsec pki --self --in ca.pem --dn "C=CN, O=VPN, CN=strongSwan CA" --ca --lifetime 3652 \
--outform pem > ca.cert.pem
这里C表示国家名，O表示组织名，CN为通用名。默认证书有效期为3年，这里配置3652天，即10年。
2.生成服务器私钥，然后从私钥中导出公钥，用CA证书签发服务器证书
ipsec pki命令可用来生成RSA密钥对，包含了私钥和公钥，公钥是在网络上传输的，而私钥是藏好用来和接收到的公钥配对的（因此私钥里也有整个公钥，用来配对）
ipsec pki --gen --outform pem > server.pem
ipsec pki --pub --in server.pem | ipsec pki --issue --lifetime 3652 --cacert ca.cert.pem \
--cakey ca.pem --dn "C=CN, O=VPN, CN=119.81.236.70" --san="119.81.236.70" \
--flag serverAuth --flag ikeIntermediate --outform pem > server.cert.pem
a. iOS 客户端要求 CN 也就是通用名必须是你的服务器的 URL 或 IP 地址。
b. 除了上述要求，Windows 7 还要求必须显式说明这个服务器证书的用途（用于与服务器进行认证）--flag serverAuth。
c. 非 iOS 的 Mac OS X 要求了“IP 安全网络密钥互换居间（IP Security IKE Intermediate）”这种增强型密钥用法（EKU）--flag ikdeIntermediate。
d. Android 和 iOS 都要求服务器别名（serverAltName）就是服务器的 URL 或 IP 地址，--san。
所以这里C、O的值要跟第1步的一致，CN值及--san值是服务器公网地址或url，另外这里可以设置多个--san值。否则会出现错误 13801:IKE身份验证凭证不可接受.
3.生成客户端私钥，然后从私钥中导出公钥，用CA证书签发客户端证书
ipsec pki --gen --outform pem > client.pem
ipsec pki --pub --in client.pem | ipsec pki --issue --lifetime 3652 --cacert ca.cert.pem \
--cakey ca.pem --dn "C=CN, O=VPN, CN=strongSwan Client" --outform pem > client.cert.pem
这里C、O的值要跟第1步的一致
4.生成 pkcs12 证书，用来导入手机或电脑
openssl pkcs12 -export -inkey client.pem -in client.cert.pem -name "strongSwan Client" \
-certfile ca.cert.pem -caname "strongSwan CA" -out client.cert.p12
Export Password: pceva.com
生成时需设置密码，例如：pceva.com，请记住这个密码，在客户端导入此证书时需输入该密码。
安装证书
把刚才生成的私钥和证书文件复制到目录/etc/strongswan/ipsec.d/下的指定目录下即可。
cp -r ca.cert.pem /etc/strongswan/ipsec.d/cacerts/
cp -r server.cert.pem /etc/strongswan/ipsec.d/certs/
cp -r server.pem /etc/strongswan/ipsec.d/private/
cp -r client.cert.pem /etc/strongswan/ipsec.d/certs/
cp -r client.pem /etc/strongswan/ipsec.d/private/
cacerts/目录下放置CA证书
certs/目录下放置服务器和客户端证书
private/目录下放置服务器和客户端私钥
配置strongSwan
strongSwan包含3个配置文件，在目录/etc/strongswan/下。
strongswan.conf strongSwan各组件的通用配置
ipsec.conf IPsec相关的配置，定义IKE版本、验证方式、加密方式、连接属性等等
ipsec.secrets 定义各类密钥，例如：私钥、预共享密钥、用户账户和密码
vi /etc/strongswan/strongswan.conf
# strongswan.conf - strongSwan configuration file
#
# Refer to the strongswan.conf(5) manpage for details
#
# Configuration changes should be made in the included files
charon {
load_modular = yes
duplicheck.enable = no #冗余检查关闭，以允许同时连接多个设备
compress = yes #传输启用压缩
plugins {
include strongswan.d/charon/*.conf
}
dns1 = 8.8.8.8 #给远程端指定DNS服务器
dns2 = 8.8.4.4
nbns1 = 8.8.8.8 #指定Windows的WINS服务器
nbns2 = 8.8.4.4
filelog { #配置strongSwan日志级别和路径
/var/log/strongswan.log {
time_format = %b %e %T
default = 2
append = no
flush_line = yes
}
}
}
include strongswan.d/*.conf
vi /etc/strongswan/ipsec.conf
# ipsec.conf - strongSwan IPsec configuration file
config setup
uniqueids=never #关闭ID唯一性，即允许多个客户端使用同一个证书，多设备同时在线
conn %default #默认配置项，其他conn配置项都会调用此默认项
left=%any #left表示local，即本地端（服务器端）IP地址；%any是魔数字，表示任意地址
leftsubnet=0.0.0.0/0 #本地端网络，0.0.0.0/0为通配，表示所有IP网段
right=%any #right表示remote，即远程端（客户端）IP地址可为任意地址
rightsourceip=10.10.10.0/24 #分配给远程端的虚拟IP地址段，尽量避免使用常用私网地址段以免冲突
dpdaction=clear #dpd表示Dead Peer Detection，对端失效检测，clear表示对端失效时关闭连接
conn IKEv1-CERT-XAUTH #供老版本IOS使用。IKEv1，使用证书和XAUTH验证
keyexchange=ikev1 #密钥交换使用IKEv1
fragmentation=yes #允许分片
leftauth=pubkey #本地端使用公钥验证
leftcert=server.cert.pem #指定本地端证书
rightauth=pubkey #远程端使用公钥验证
rightauth2=xauth #远程端使用用户账号验证
rightcert=client.cert.pem #指定远程端证书
auto=add #auto定义strongSwan服务启动时该连接的行为，add是添加连接类型但不启动
conn IKEv1-PSK-XAUTH #供IOS, Android使用。IKEv1，使用预共享密钥和XAUTH验证
keyexchange=ikev1 #密钥交换使用IKEv1
leftauth=psk #本地端使用预共享密钥验证
rightauth=psk #远程端使用预共享密钥验证
rightauth2=xauth #远程端使用用户账号验证
auto=add #strongSwan启动时添加连接类型但不启动
conn IKEv2-CERT #供Windows 7+, Linux使用。IKEv2，使用证书验证
keyexchange=ikev2 #密钥交换使用IKEv2
leftauth=pubkey #本地端使用公钥验证
leftcert=server.cert.pem #指定本地端证书
rightauth=pubkey #远程端使用公钥验证
rightcert=client.cert.pem #指定远程端证书
auto=add #strongSwan启动时添加连接类型但不启动
conn IKEv2-EAP #供Windows 7+, IOS9+使用。IKEv2，EAP验证
keyexchange=ikev2 #密钥交换使用IKEv2
ike=aes256-sha256-modp1024,3des-sha1-modp1024,aes256-sha1-modp1024! #第一阶段加密方式
esp=aes256-sha256,3des-sha1,aes256-sha1! #ESP的顺序与IKE一致
rekey=no #本地端对Windows远程端发出rekey请求会断开连接，所以需配置为no
leftauth=pubkey #本地端使用公钥验证
leftcert=server.cert.pem #指定本地端证书
leftsendcert=always #本地端总是发送证书
leftid=119.81.236.70 #本地端标识，使用本地端公网IP地址作为标识，和生成服务器证书时的--san参数对应
rightauth=eap-mschapv2 #远程端使用eap-mschapv2验证
rightsendcert=never #不要求远程端发送证书
eap_identity=%any #指定EAP验证身份，任意账户
fragmentation=yes #允许分片
auto=add #strongSwan启动时添加连接类型但不启动
密码文件ipsec.secrets文件默认不存在，需要自己生成。
vi /etc/strongswan/ipsec.secrets
: RSA server.pem #指定服务器的RSA私钥文件
: PSK "hello2016.pceva.com" #配置预共享密钥为：hello2016.pceva.com
stone : XAUTH "PCeva2016" #配置XAUTH验证的用户名stone和密码PCeva2016，可配置多个用户账户
stone : EAP "PCeva2016" #配置EAP验证的用户名stone和密码PCeva2016，可配置多个用户账户
更改密码文件读写权限，仅限root可读写
chmod 600 ipsec.secrets
CentOS配置转发
sed -i 's/net.ipv4.ip_forward = 0/net.ipv4.ip_forward = 1/g' /etc/sysctl.conf
sysctl -p
CentOS配置iptables防火墙，允许UDP500，UDP4500，并配置转发和NAT规则
vi /etc/sysconfig/iptables
# Generated by iptables-save v1.4.7 on Thu Mar 31 17:56:08 2016
*filter
:INPUT DROP [0:0]
:FORWARD DROP [0:0]
:OUTPUT ACCEPT [17175:5181315]
-A INPUT -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
-A INPUT -p icmp -j ACCEPT
-A INPUT -i lo -j ACCEPT
-A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 22 -j ACCEPT
-A INPUT -i eth1 -p udp -m udp --dport 500 -j ACCEPT
-A INPUT -i eth1 -p udp -m udp --dport 4500 -j ACCEPT
-A INPUT -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
-A FORWARD -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
-A FORWARD -s 10.10.10.0/24 -j ACCEPT
-A FORWARD -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
COMMIT
# Completed on Thu Mar 31 17:56:08 2016
# Generated by iptables-save v1.4.7 on Thu Mar 31 17:56:08 2016
*nat
:PREROUTING ACCEPT [69:5938]
:POSTROUTING ACCEPT [13:839]
:OUTPUT ACCEPT [13:839]
-A POSTROUTING -s 10.10.10.0/24 -o eth1 -j MASQUERADE
COMMIT
# Completed on Thu Mar 31 17:56:08 2016
配置完成后，重启iptables服务，使新规则生效。
service iptables restart
配置init.d服务启动脚本（源码编译安装不带此脚本）
vi /etc/init.d/strongswan
#!/bin/sh
#
# strongswan An implementation of key management system for IPsec
#
# chkconfig: - 48 52
# description: Starts or stops the Strongswan daemon.
### BEGIN INIT INFO
# Provides: ipsec
# Required-Start: $network $remote_fs $syslog $named
# Required-Stop: $syslog $remote_fs
# Default-Start:
# Default-Stop: 0 1 6
# Short-Description: Start Strongswan daemons at boot time
### END INIT INFO
# Source function library.
. /etc/rc.d/init.d/functions
exec="/usr/sbin/ipsec"
prog="strongswan"
status_prog="starter"
config="/etc/strongswan/strongswan.conf"
lockfile=/var/lock/subsys/$prog
start() {
[ -x $exec ] || exit 5
[ -f $config ] || exit 6
echo -n $"Starting $prog: "
daemon $exec start
retval=$?
echo
[ $retval -eq 0 ] && touch $lockfile
return $retval
}
stop() {
echo -n $"Stopping $prog: "
$exec stop
retval=$?
echo
[ $retval -eq 0 ] && rm -f $lockfile
return $retval
}
restart() {
stop
start
}
reload() {
restart
}
force_reload() {
restart
}
_status() {
# run checks to determine if the service is running or use generic status
status $status_prog
}
_status_q() {
_status >/dev/null 2>&1
}
case "$1" in
start)
_status_q && exit 0
$1
;;
stop)
_status_q || exit 0
$1
;;
restart)
$1
;;
reload)
_status_q || exit 7
$1
;;
force-reload)
force_reload
;;
status)
_status
;;
condrestart|try-restart)
_status_q || exit 0
restart
;;
*)
echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart|condrestart|try-restart|reload|force-reload}"
exit 2
esac
exit $?
配置开机时strongswan服务自启动
cd /etc/init.d
chmod +x strongswan
chkconfig --add strongswan
chkconfig strongswan on
启动strongswan服务
service strongswan start #或者 ipsec start
查看strongswan服务状态
