OpenVPN

Sissejuhatus

Kasutades avalikku ebaturvalist võrku võimaldab virtuaalne privaatvõrk (ingl. k. Virtual Private Network, VPN) korraldada osaliste arvutite ja alamvõrkude vahel turvalist andmevahetust. Reeglina osaleb VPN lahenduses enam kui kaks osapoolt või vähemalt tehnoloogiliselt see on võimalik. Virtuaalne privaatvõrk esineb kas etherneti (layer 2) või ip kihis (layer 3), mis tähendab, et virtuaalses privaatvõrgus omavahel suhtlevate rakenduste jaoks on põhimõtteliselt VPN olemasolu läbipaistev. VPN'i eeliseks muude turvalist suhtlemist võimaldavate lahenduste (nt tcp ühenduse tasemel toimuv ssh abil tehtav pordi suunamine) ees on, et rakendusi ei tule kuidagi spetsiifiliselt ette valmistada või seadistada ning andmevahetuse aluseks saab kasutada nn tavalist avalikku võrku ehk internetti, mille kasutamine on iseenesest suhteliselt odav. VPN ühendusega kaasnevat kanalit üle avaliku võrgu kahe otspunkti vahel nimetatakse tunneliks.

Võrreldes muude VPN lahendustega on OpenVPN tarkvarale iseloomulik

• turvaline - kasutab SSL/TLS vahendeid ja töötab nö user-space'is erinevalt IPSec'ist, mis töötab kernel-space'is
• lihtne kasutada - toetab rohkelt erinevaid platvorme (Linux, BSD, Windows, MacOSX) ning on reeglina olemas paketihalduses
• funktsionaalne - nt võimaldab moodustada VPN lahendust etherneti ja ip kihis, praktiliselt sisaldab IPSec'iga samaväärseid võimalusi
• paindlik - kuna OpenVPN kasutab andmevahetuseks UDP protokolli, siis ei ole probleemiks nt NAT seadmete läbimine
• vaba tarkvara - arendus toimub James Yonan'i eestvedamisel, http://openvpn.org/

Kuutorvajas on OpenVPN tarkvara kasutusjuhendid jaotatud erinevateks tekstideks lähtudes kasutusjuhtudest, kusjuures OpenVPN klienti platvormist ei sõltu oluliselt tema edukus serveriga suhtlemisel

Serverid

• OpenVPN serveri kasutamine OpenBSD'ga
• OpenVPN serveri kasutamine FreeBSD'ga
• OpenVPN serveri kasutamine Debianiga

Kliendid

• OpenVPN kliendi kasutamine OpenBSD'ga
• OpenVPN kliendi kasutamine FreeBSD'ga
• OpenVPN kliendi kasutamine Debianiga
• OpenVPN kliendi kasutamine Windowsiga

Muud üldised tekstid

• OpenVPN ja nimesüsteem

Käesolevas tekstis kesendutakse OpenVPN kasutamisele eesmärgiga seada käima turvaline ühendus ühe keskse OpenBSD arvuti ja ühe või mitme Debian arvuti vahel. Antud palas kirjeldatud asjakorraldust võiks ette kujutada selliselt, et OpenBSD juures töötab OpenVPN server režiimis ning Debianil klient režiimis, kusjuures klient saab ligi OpenBSD külge ühendatud võrkudele sh avalikule võrgule. Samas, käesolev tekst peaks andma piisavalt üldise ja samas detailse käsitluse, mida saab kasutaja varieerida omale sobiva lahenduse moodustamiseks.

Kuna andmevahetuse krüptimisel kasutatakse sertifikaate, siis OpenVPN tarkvaraga koos jagatakse ka pisikest CA tarkvara, mis lihtsustab sertifikaatide haldust.

OpenVPN kasutamisel on oluline, et osalevate arvutite kellaajad oleksid õiged, alates sertifikaatide moodustamisest.

Paketifiltri seadistamine

Kuna tun võrguseade käitub operatsioonisüsteemi suhtes tavalise võrguseadmena, siis tuleb paketifiltri seadistamisel arvestada asjaolusid ning kirjutada reeglid tavalisel moel. Tun seadmel on liiklus kürptimata st sobiv koht debugimiseks.

Kasutajate gruppide haldamine

Üks levinud nõudeid VPN-lahenduse juures on jagada kasutajaid gruppidesse ja neile gruppidele anda ligipääse nö VPN serveri tagusele territooriumile, erinevatele gruppide erineval määral ligipääse. Kui OpenVPN serverina kasutatakse OpenBSD tulemüüri, siis võiks seda korraldada hõlpsasti paketifiltri (PF) abil, seejuures on eelduseks, et kasutajatele on omistatud fikseeritud ip aadressid. Sedasi saab erinevate gruppide piiranguid kehtestada sihtpunkti protokolli, ip aadress ja pordi täpsusega.

OpenVPN parameeteri client-config-dir (ccd) abil saab konkreetse kasutaja jaoks täpsustada tema seadistusi. Selleks peab OpenVPN seadistusfail sisaldama rida, mis näitab kus asub failisüsteemis ccd kataloog

 client-config-dir /etc/openvpn/ccd

ccd kataloogis on kliendi-spetsiifilised seadistusfailid, mille nimedena kasutatakse kliendi sertifikaadis näidatud domeenime, nt

 # cat /etc/openvpn/ccd/martkask.vpn.loomaaed.tartu.ee
 ifconfig-push 172.17.1.5 172.17.1.6
 push "route 192.168.2.0 255.255.255.0"
 push "route 10.0.5.0 255.255.255.0"

Antud juhul on täpsustatud kliendi Mart Kask fikseeritud ip aadress ja talle ruutingu andmete saatmine, mida vpn klient kasutab oma ruutingutabelis.

Tundub, et praktiliselt on sobiv igale kliendile planeerida /30 subnet.

Paketifiltri abil kontrollitakse klientide ligipääsu OpenVPN serveri taga olevatesse võrkudesse. Tundub, et kõige efektiivsem on jagada klientide ip aadressid gruppidesse ja panna nad kirja paketifiltris vastavatesse tabelitesse, nt <openvpn_arendajad>, <openvpn_testijad>, <openvpn_administraatorid> ning nende tabelite alusel ligipääsemist lubada.

 # arendajad
 pass in quick on $openvpn inet from <openvpn_arendajad> to $arendus_subnet tag FROM_OPENVPN $udpopts (tcp.established 1064000) label "JSopenvpn_from_arendajad"
 
 # testijad
 pass in quick on $openvpn inet from <openvpn_testijad> to $test_subnet tag FROM_OPENVPN $udpopts (tcp.established 1064000) label "JSopenvpn_from_testijad"
 
 # administraatorid
 pass in quick on $openvpn inet from <openvpn_administraatorid> to any tag FROM_OPENVPN $udpopts (tcp.established 1064000) label "JSopenvpn_from_administraatorid"
 
 ...
 
 pass out quick on vorguseadmetegrupp tagged FROM_OPENVPN $udpopts (tcp.established 864000) label "JVsmd_from_openvpn_to_vorgud"

Nimesüsteem ja OpenVPN

VPN kasutamisel on ruutingu seadistamiseks valida kahe alternatiivi vahel

• ruutida VPN serveri taga olevate alamvõrkude liiklus üle VPN'i ning kõik muu klientarvuti liiklus internetti jääb toimuma otse
• ruutida kogu liiklus, välja arvatud VPN serveri endaga toimuv andmevahetus üle VPN'i; see eeldab, et VPN serveri kaudu saab kasutada avalikku võrku

Tundub, et unixilise operatsioonisüsteemi kasutamisel on mõlemal juhul, aga eelkõige esimesel juhtumil kasulik kasutada VPN klientarvutis lokaalset vahendavat nimeserverit. Lokaalne nimeserver vahendab VPN alamvõrkudes kasutatavate domeeninimede päringud VPN võrgus töötavale nimeserverile ning kõik muud nimed lahendab ise otse nö juurnimeserverite kaudu või vahendab kõigi muude nimede päringud oma internetiühenduse teenusepakkuja nimeserverile.

Vahendava nimeserveri seadistamist on kirjeldatud palas http://kuutorvaja.eenet.ee/wiki/Operatsioonisüsteemi_Debian_GNU/Linux_kasutamine#Vahendava_nimeserveri_seadistamine.

Eesti ID-kaardi kasutamine

OpenVPN lahendust saab seadistada käima selliselt, et kasutaja autentimiseks kasutatakse tema Eesti ID-kaardi isikutuvastuse ehk autentimise sertifikaati. Esitatud juhtumil on süsteemi kasutajad kõik Eesti ID-kaardi omanikud, kusjuures ei kontrollita tühistusnimekirju ega muud sellist ja lahendus ei ole tõenäoliselt otseselt kasutatav.

OpenVPN server Debianil

Serveri poolel sobib kasutada nt sellist seadistusfaili

 port 1194
 proto udp
 dev tun0
 ca /etc/openvpn/SK-CA.pem
 cert /etc/openvpn/vpn.loomaaed.tartu.ee-cert.pem
 key /etc/openvpn/vpn.loomaaed.tartu.ee-key.pem
 
 dh /etc/openvpn/dh2048.pem
 server 172.16.1.0 255.255.255.0
 ifconfig-pool-persist /tmp/ipp.txt
 keepalive 10 120
 comp-lzo
 user nobody
 group nogroup
 persist-key
 persist-tun
 status /var/log/openvpn-status.log
 verb 3

Kus SK-CA.pem faili on ühendatud kokku neli sertifikaati, neid saab kopeerida Sertifitseerimiskeskuse kodulehehelt, www.sk.ee

 # cat KLASS3-SK.PEM.pem ESTEID-SK-2007.PEM.pem JUUR-SK.PEM.pem > /etc/openvpn/SK-CA.pem

kusjuures vpn.loomaaed.tartu.ee-cert.pem ja vpn.loomaaed.tartu.ee-key.pem vastavad SK poolt väljastatud nö serveri sertifikaadile.

SK on väljastanud KLASS3-SK ja ESTEID-SK-2007 serifikaadid oma juursertifikaadi JUUR-SK suhtes; kasutajate ID-kaartidel olevad sertifikaadid on väljastatud ESTEID-SK-2007 suhtes ning nö serverite sertifikaate väljastatakse KLASS3-SK suhtes.

OpenVPN klint Debianil

Selleks, et OpenVPN klient saaks ennast autentida ID-kaardi abil VPN kasutajana peab kliendi arvutis olema tehtud Eesti ID-kaardi kasutamiseks vajalikud ettevalmistused, nt nii nagu on kirjeldatud palas http://kuutorvaja.eenet.ee/wiki/Eesti_ID-kaardi_kasutamine_Debianiga

Ettevalmistuste edukuse kontrollimiseks sobib öelda nt

 # openvpn --show-pkcs11-ids /usr/lib/opensc-pkcs11.so
 
 The following objects are available for use.
 Each object shown below may be used as parameter to
 --pkcs11-id option please remember to use single quote mark.
 
 Certificate
      DN:             /C=EE/O=ESTEID/OU=authentication/CN=OOLBERG,IMRE,37003212713/SN=OOLBERG/GN=IMRE/serialNumber=37003212713
      Serial:         48843168
      Serialized id:  AS\x20Sertifitseerimiskeskus/PKCS\x20\x2315\x20SCard/A0055728/ID\x2Dkaart\x20\x28PIN1\x2C\x20Isikutuvastus\x29/01
 
 Certificate
      DN:             /C=EE/O=ESTEID/OU=digital signature/CN=OOLBERG,IMRE,37003212713/SN=OOLBERG/GN=IMRE/serialNumber=37003212713
      Serial:         48843169
      Serialized id:  AS\x20Sertifitseerimiskeskus/PKCS\x20\x2315\x20SCard/A0055728/ID\x2Dkaart\x20\x28PIN2\x2C\x20Allkirjastamine\x29/02

Kliendi poolel sobib kasutada nt sellist seadistusfaili, \ märgid on varjestatud

 client
 dev tun
 proto udp
 remote 192.168.10.199
 resolv-retry infinite
 nobind
 persist-key
 persist-tun
 ca /etc/openvpn/SK-CA.pem
 
 pkcs11-providers  /usr/lib/opensc-pkcs11.so
 pkcs11-id "AS\\x20Sertifitseerimiskeskus/PKCS\\x20\\x2315\\x20SCard/A0055728/ID\\x2Dkaart\\x20\\x28PIN1\\x2C\\x20Isikutuvastus\\x29/01"
 
 comp-lzo
 verb 3

Kasutamine

Eesti-ID kaardi kasutamisel esitatakse serveri poolel selline logi, muu hulgas võib tähele panna, et kasutatakse 1024 bit võtmeid

 # openvpn --config openvpn.conf
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 OpenVPN 2.1_rc11 x86_64-pc-linux-gnu [SSL] [LZO2] [EPOLL] [PKCS11] built on Sep 18 2008
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 Diffie-Hellman initialized with 2048 bit key
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 /usr/bin/openssl-vulnkey -q -b 1024 -m <modulus omitted>
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 TLS-Auth MTU parms [ L:1542 D:138 EF:38 EB:0 ET:0 EL:0 ]
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 ROUTE default_gateway=192.168.10.254
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 TUN/TAP device tun0 opened
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 TUN/TAP TX queue length set to 100
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 /sbin/ifconfig tun0 172.16.1.1 pointopoint 172.16.1.2 mtu 1500
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 /sbin/route add -net 172.16.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 172.16.1.2
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 Data Channel MTU parms [ L:1542 D:1450 EF:42 EB:135 ET:0 EL:0 AF:3/1 ]
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 GID set to nogroup
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 UID set to nobody
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 Socket Buffers: R=[124928->131072] S=[124928->131072]
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 UDPv4 link local (bound): [undef]:1194
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 UDPv4 link remote: [undef]
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 MULTI: multi_init called, r=256 v=256
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 IFCONFIG POOL: base=172.16.1.4 size=62
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 IFCONFIG POOL LIST
 Sun Apr 26 09:03:34 2009 Initialization Sequence Completed
 
 Sun Apr 26 09:09:02 2009 MULTI: multi_create_instance called
 Sun Apr 26 09:09:02 2009 192.168.10.101:44287 Re-using SSL/TLS context
 Sun Apr 26 09:09:02 2009 192.168.10.101:44287 LZO compression initialized
 Sun Apr 26 09:09:02 2009 192.168.10.101:44287 Control Channel MTU parms [ L:1542 D:138 EF:38 EB:0 ET:0 EL:0 ]
 Sun Apr 26 09:09:02 2009 192.168.10.101:44287 Data Channel MTU parms [ L:1542 D:1450 EF:42 EB:135 ET:0 EL:0 AF:3/1 ]
 Sun Apr 26 09:09:02 2009 192.168.10.101:44287 Local Options hash (VER=V4): '530fdded'
 Sun Apr 26 09:09:02 2009 192.168.10.101:44287 Expected Remote Options hash (VER=V4): '41690919'
 Sun Apr 26 09:09:02 2009 192.168.10.101:44287 TLS: Initial packet from 192.168.10.101:44287, sid=c50c829f 8e240ecc
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 192.168.10.101:44287 VERIFY OK: depth=2, /emailAddress=pki@sk.ee/C=EE/O=AS_Sertifitseerimiskeskus/CN=Juur-SK
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 192.168.10.101:44287 VERIFY OK: depth=1, /C=EE/O=AS_Sertifitseerimiskeskus/OU=ESTEID/CN=ESTEID-SK_2007
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 192.168.10.101:44287 VERIFY OK: depth=0, /C=EE/O=ESTEID/OU=authentication/CN=OOLBERG_IMRE_37003212713/SN=OOLBERG  /GN=IMRE/serialNumber=37003212713
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 192.168.10.101:44287 Data Channel Encrypt: Cipher 'BF-CBC' initialized with 128 bit key
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 192.168.10.101:44287 Data Channel Encrypt: Using 160 bit message hash 'SHA1' for HMAC authentication
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 192.168.10.101:44287 Data Channel Decrypt: Cipher 'BF-CBC' initialized with 128 bit key
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 192.168.10.101:44287 Data Channel Decrypt: Using 160 bit message hash 'SHA1' for HMAC authentication
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 192.168.10.101:44287 Control Channel: TLSv1, cipher TLSv1/SSLv3 DHE-RSA-AES256-SHA, 1024 bit RSA
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 192.168.10.101:44287 [OOLBERG_IMRE_37003212713] Peer Connection Initiated with 192.168.10.101:44287
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 OOLBERG_IMRE_37003212713/192.168.10.101:44287 MULTI: Learn: 172.16.1.6 -> OOLBERG_IMRE_37003212713/192.168.10.101:44287
 Sun Apr 26 09:09:13 2009 OOLBERG_IMRE_37003212713/192.168.10.101:44287 MULTI: primary virtual IP for OOLBERG_IMRE_37003212713/192.168.10.101:44287: 172.16.1.6
 Sun Apr 26 09:09:14 2009 OOLBERG_IMRE_37003212713/192.168.10.101:44287 PUSH: Received control message: 'PUSH_REQUEST'
 Sun Apr 26 09:09:14 2009 OOLBERG_IMRE_37003212713/192.168.10.101:44287 SENT CONTROL [OOLBERG_IMRE_37003212713]: 'PUSH_REPLY,route 172.16.1.1,topology net30,ping 10,ping-restart 120,ifconfig 172.16.1.6 172.16.1.5' (status=1)

ning kliendi poolel selline, mõned ID-kaardi kasutamisega seotud veateated on eemaldatud

 # openvpn --config openvpn.conf
 Sun Apr 26 12:07:12 2009 OpenVPN 2.1_rc11 i486-pc-linux-gnu [SSL] [LZO2] [EPOLL] [PKCS11] built on Sep 18 2008
 Sun Apr 26 12:07:12 2009 PKCS#11: Adding PKCS#11 provider '/usr/lib/opensc-pkcs11.so'
 Sun Apr 26 12:07:17 2009 WARNING: No server certificate verification method has been enabled.  See http://openvpn.net/howto.html#mitm for more info.
 Sun Apr 26 12:07:17 2009 /usr/bin/openssl-vulnkey -q -b 1024 -m <modulus omitted>
 [opensc-pkcs11] pkcs11-global.c:176:C_Initialize: C_Initialize(): Cryptoki already initialized
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 LZO compression initialized
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 Control Channel MTU parms [ L:1542 D:138 EF:38 EB:0 ET:0 EL:0 ]
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 Data Channel MTU parms [ L:1542 D:1450 EF:42 EB:135 ET:0 EL:0 AF:3/1 ]
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 Local Options hash (VER=V4): '41690919'
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 Expected Remote Options hash (VER=V4): '530fdded'
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 Socket Buffers: R=[111616->131072] S=[111616->131072]
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 UDPv4 link local: [undef]
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 UDPv4 link remote: 192.168.10.199:1194
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 TLS: Initial packet from 192.168.10.199:1194, sid=eef2a782 22a5670e
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 VERIFY OK: depth=2, /emailAddress=pki@sk.ee/C=EE/O=AS_Sertifitseerimiskeskus/CN=Juur-SK
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 VERIFY OK: depth=1, /emailAddress=pki@sk.ee/C=EE/O=AS_Sertifitseerimiskeskus/OU=Sertifitseerimisteenused/serialNumber=1/CN=KLASS3-SK
 Sun Apr 26 12:07:18 2009 VERIFY OK: depth=0, /CN=vpn.loomaaed.tartu.ee/O=Tartu Loomaaed/L=Tartu/ST=Tartu/C=EE
 
 Enter ID-kaart (PIN1, Isikutuvastus) token Password:
 
 Sun Apr 26 12:07:29 2009 Data Channel Encrypt: Cipher 'BF-CBC' initialized with 128 bit key
 Sun Apr 26 12:07:29 2009 Data Channel Encrypt: Using 160 bit message hash 'SHA1' for HMAC authentication
 Sun Apr 26 12:07:29 2009 Data Channel Decrypt: Cipher 'BF-CBC' initialized with 128 bit key
 Sun Apr 26 12:07:29 2009 Data Channel Decrypt: Using 160 bit message hash 'SHA1' for HMAC authentication
 Sun Apr 26 12:07:29 2009 Control Channel: TLSv1, cipher TLSv1/SSLv3 DHE-RSA-AES256-SHA, 1024 bit RSA
 Sun Apr 26 12:07:29 2009 [www.ria.ee] Peer Connection Initiated with 192.168.10.199:1194
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 SENT CONTROL [vpn.loomaaed.tartu.ee]: 'PUSH_REQUEST' (status=1)
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 PUSH: Received control message: 'PUSH_REPLY,route 172.16.1.1,topology net30,ping 10,ping-restart 120,ifconfig 172.16.1.6 172.16.1.5'
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 OPTIONS IMPORT: timers and/or timeouts modified
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 OPTIONS IMPORT: --ifconfig/up options modified
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 OPTIONS IMPORT: route options modified
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 ROUTE default_gateway=192.168.10.254
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 TUN/TAP device tun1 opened
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 TUN/TAP TX queue length set to 100
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 /sbin/ifconfig tun1 172.16.1.6 pointopoint 172.16.1.5 mtu 1500
 [opensc-pkcs11] pkcs11-global.c:176:C_Initialize: C_Initialize(): Cryptoki already initialized
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 /sbin/route add -net 172.16.1.1 netmask 255.255.255.255 gw 172.16.1.5
 [opensc-pkcs11] pkcs11-global.c:176:C_Initialize: C_Initialize(): Cryptoki already initialized
 Sun Apr 26 12:07:30 2009 Initialization Sequence Completed

Märkused

• Kui on vajalik pidada OpenVPN serveri Debiani peal, siis CA pidamiseks sobib kasutada kataloogis /usr/share/doc/openvpn/examples/easy-rsa/2.0 asuvaid programme.
• Deemon režiimis käivitamiseks tuleb kasutada --daemon võtit.
• Kui OpenVPN server suunab ümber kliendi vaikelüüsi üle tunneli (push "redirect-gateway local def1"), siis peab arvestama, et kõik liiklus hakkab selle kliendi jaoks käima läbi OpenVPN serveri, st kliendi internetiühenduse kiirus on piiratud OpenVPN serveri internetiühenduse kiirusega
• Kui CA jaoks kasutada mõnda muud programmi kui OpenVPNiga kaasa tulevat eary-rsa, nt TinyCA (http://kuutorvaja.eenet.ee/wiki/TinyCA_kasutamine), siis ei ole vaja tegeleda keskkonnamuutujate seadistamisega, piisab vaid näidata seadistusfailis võtmete ja sertifikaatide asukohad.

Kasulikud materjalid

• http://www.openvpn.org/
• http://blog.innerewut.de/2005/07/04/openvpn-2-0-on-openbsd