CentOS7下Strongswan架设IPSec-IKEv1, IKEv2, L2TP VPN

25 12月

作者:admin|分类:应用管理

CentOS7下Strongswan架设IPSec-IKEv1, IKEv2, L2TP VPN,适用于 IOS9,OSX, Windows, Linux

VPN 隧道协议PPTP、L2TP、IPSec和SSLVPN（SSTP，OpenVPN）中安全性逐级提高，相应的受到墙的干扰相对要弱点，但是现在我们考虑到跨平台，PPTP穿透力及安全性可以忽略，所以这里搭建支持 ikev1/ikev2 的 Ipsec VPN，适用于iOS、Android、Windows 7+ 、MacOS X,及Linux。为了兼容Windows 7以下的系统，同时搭建L2TP/IPSec支持。

支持IOS9 IKEV2 的配置，直接到最后查看2015.12更新

安装 StrongSwan

由于Openswan已经没人维护了，所以我们选择更强大的Strongswan.它是一个完整的2.4和2.6的Linux内核下的IPsec和IKEv1 的实现。它也完全支持新的IKEv2协议的Linux 2.6内核。

StrongSwan 的发行版已包含在 EPEL 源中, 但是CentOS源的包比较旧，所以我们手动在官网https://www.strongswan.org/download.html下载安装包，当然你也可以直接源码编译。

wget http://dl.fedoraproject.org/pub/epel/7/x86_64/s/strongswan-5.3.2-1.el7.x86_64.rpm
rpm -ihv strongswan-5.3.2-1.el7.x86_64.rpm

编译：

wget http://download.strongswan.org/strongswan.tar.gz
tar xzf strongswan.tar.gz
cd strongswan-*
./configure --prefix=/usr --sysconfdir=/etc  --enable-openssl --enable-nat-transport --disable-mysql --disable-ldap  --disable-static --enable-shared --enable-md4 --enable-eap-mschapv2 --enable-eap-aka --enable-eap-aka-3gpp2  --enable-eap-gtc --enable-eap-identity --enable-eap-md5 --enable-eap-peap --enable-eap-radius --enable-eap-sim --enable-eap-sim-file --enable-eap-simaka-pseudonym --enable-eap-simaka-reauth --enable-eap-simaka-sql --enable-eap-tls --enable-eap-tnc --enable-eap-ttls
make && make install

配置证书

每一个完整的 ssl 证书都有一个公钥和一个私钥。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）。

生成CA证书的私钥，并使用私钥，签名CA证书
```
ipsec pki --gen --outform pem > ca.pem
ipsec pki --self --in ca.pem --dn "C=CN, O=VPN, CN=StrongSwan CA" --ca --lifetime 3650 --outform pem >ca.cert.pem
```
这里C 表示国家名，同样还有 ST 州/省名，L 地区名，STREET（全大写）街道名。O 表示组织名。CN 为通用名

生成服务器证书所需的私钥,并用CA证书签发服务器证书

ipsec pki --gen --outform pem > server.pem  
ipsec pki --pub --in server.pem | ipsec pki --issue --lifetime 1200 --cacert ca.cert.pem \
    --cakey ca.pem --dn "C=CN, O=VPN, CN=vpn.linsir.org" \
    --san="1.2.3.4" --san="vpn.linsir.org" --flag serverAuth --flag ikeIntermediate \
    --outform pem > server.cert.pem

第二句是从我们刚生成的私钥里把公钥提取出来，然后用公钥去参与后面的服务器证书签发。

- 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;
- Windows 7 不但要求了上面，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;
- 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;
- 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的值要跟第一步的一致，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.

生成客户端证书

    ipsec pki --gen --outform pem > client.pem
     ipsec pki --pub --in client.pem | ipsec pki --issue --cacert caCert.pem \
    --cakey caKey.pem --dn "C=CN, O=VPN, CN=VPN Client" \
    --outform pem > client.cert.pem

这里C、O的值要跟第一步的一致

生成 pkcs12 证书pkcs12 证书用来导入手机或电脑的。

openssl pkcs12 -export -inkey client.pem -in client.cert.pem -name "VPN Client"\
         -certfile ca.cert.pem -caname "vpn.linsir.org"  -out client.cert.p12

安装证书

把证书复制到strongswan目录下。

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/

配置Strongswan

设备/操作系统使用的 ike 版本

Linux: 命令行客户端就是 strongswan 本身，因此完美兼容，支持 ikev1/ikev2 和所有加密方法的连接。
Android: 只支持 ikev1。
iOS/Mac OS X: IPsec 客户端为自己修改的racoon。它只支持 ikev1，最新的IOS 9 Mac OS X 支持ikev2.
Windows: 只在 Windows 7 以后支持ikev2, XP需要另外的l2tp方式。

ipsec.conf

vim /etc/strongswan/ipsec.conf

config setup
    uniqueids=never              #允许多个客户端使用同一个证书,多设备同时在线

#所有项目共用的配置项
conn %default
    keyexchange=ike              #ikev1 或 ikev2 都用这个
    left=%any                    #服务器端标识,%any表示任意
    leftsubnet=0.0.0.0/0         #服务器端虚拟ip, 0.0.0.0/0表示通配.
    right=%any                   #客户端标识,%any表示任意

conn IKE-BASE
    leftca=ca.cert.pem           #服务器端 CA 证书
    leftcert=server.cert.pem     #服务器端证书
    rightsourceip=10.0.0.0/24    #分配给客户端的虚拟 ip 段

#供 ios 使用, 使用客户端证书
conn IPSec-IKEv1
    also=IKE-BASE
    keyexchange=ikev1
    fragmentation=yes            #开启对 iOS 拆包的重组支持
    ike=aes256-sha1-modp1024
    leftauth=pubkey
    rightauth=pubkey
    rightauth2=xauth
    rightcert=client.cert.pem
    auto=add

#供 ios 使用, 使用 PSK 预设密钥
conn IPSec-IKEv1-PSK
    also=IKE-BASE
    keyexchange=ikev1
    fragmentation=yes
    leftauth=psk
    rightauth=psk
    rightauth2=xauth
    auto=add

#供 android, linux, os x 使用
conn IPSec-IKEv2
    also=IKE-BASE
    keyexchange=ikev2
    leftauth=pubkey
    rightauth=pubkey
    rightcert=client.cert.pem
    auto=add

#供 windows 7+ 使用, win7 以下版本需使用第三方 ipsec vpn 客户端连接
conn IPSec-IKEv2-EAP
    also=IKE-BASE
    keyexchange=ikev2
    ike=aes256-sha1-modp1024!   #第一阶段加密方式
    rekey=no                     #服务器对 Windows 发出 rekey 请求会断开连接
    leftauth=pubkey
    rightauth=eap-mschapv2
    rightsendcert=never          #服务器不要向客户端请求证书
    eap_identity=%any
    auto=add

conn IKEV2-RSA
     also=IKE-BASE
     ikelifetime=60m
     keylife=20m
     rekeymargin=3m
     keyingtries=1
     keyexchange=ikev2
     leftfirewall=yes
     auto=add

具体配置说明可以参考https://zh.opensuse.org/SDB:Setup_Ipsec_VPN_with_Strongswan及官方文档

strongswan.conf

vim /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 #是为了你能同时连接多个设备，所以要把冗余检查关闭
    compress = yes
    plugins {
        include strongswan.d/charon/*.conf
    }
    dns1 = 223.5.5.5
    dns2 = 8.8.8.8
    # for Windows only
    nbns1 = 223.5.5.5
    nbns2 = 8.8.8.8
}

include strongswan.d/*.conf

密码认证文件

# /etc/ipsec.secrets - strongSwan IPsec secrets file


: RSA server.pem
: PSK "password"
: XAUTH "password"
vpn %any : EAP "password"
wp设备名称\用户名2 : EAP "密码2"  #仅对windowsphone8.1设备,设备名称在`设置-关于-手机信息` 中查看

启动Strongswan

ipsec start 
或者
systemctl start strongswan.service

IKEv1,v2就搭建好了，我们配置L2TP/IPSec

L2TP/IPSec

安装 xl2tpd

yum install ppp xl2tpd

CentOS 7 源已经不再有了，所以手动下载安装。

wget http://dl.fedoraproject.org/pub/epel/7/x86_64/x/xl2tpd-1.3.6-8.el7.x86_64.rpm
rpm -ihv l2tpd-1.3.6-8.el7.x86_64.rpm

/etc/strongswan/ipsec.conf

在/etc/strongswan/ipsec.conf最后添加

conn L2TP-PSK
    keyexchange=ikev1
    authby=secret
    leftprotoport=17/1701 #l2tp端口
    leftfirewall=no
    rightprotoport=17/%any
    type=transport
    auto=add

xl2tpd.conf

vim /etc/xl2tpd/xl2tpd.conf

[global]
ipsec saref = no
#listen-addr = 1.2.3.4
port =1701


[lns default]
ip range = 10.0.0.100-10.0.0.254
local ip = 10.0.0.255
require chap = yes
refuse pap = yes
require authentication = yes
name = vpn
ppp debug = yes
pppoptfile = /etc/ppp/options.xl2tpd
length bit = yes

options.xl2tpd

vim /etc/ppp/options.xl2tpd

require-mschap-v2
ms-dns 223.5.5.5
ms-dns 223.6.6.6
asyncmap 0
auth
crtscts
lock
hide-password
modem
debug
name l2tpd
proxyarp
lcp-echo-interval 30
lcp-echo-failure 4
mtu 1400
noccp
connect-delay 5000
debug
logfile /var/log/xl2tpd.log

设置用户名,密码

vim /etc/ppp/chap-secrets

# client    server  secret          IP addresses
vpn         *       admin           *

启动xl2tpd

首先添加文件

vim /usr/lib/systemd/system/xl2tpd.service

[Unit]
Description=Level 2 Tunnel Protocol Daemon (L2TP)
After=syslog.target network.target
After=ipsec.service
# Some ISPs in Russia use l2tp without IPsec, so don't insist anymore
#Wants=ipsec.service

[Service]
Type=simple
PIDFile=/run/xl2tpd/xl2tpd.pid
ExecStart=/usr/bin/xl2tpd -D
Restart=on-abort

[Install]
WantedBy=multi-user.target

然后执行：

systemctl start xl2tpd

配置转发及防火墙

编辑/etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv6.conf.all.forwarding=1
net.ipv4.conf.all.accept_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0

然后sysctl -p使之生效。

ipatables

iptables -A INPUT -p esp -j ACCEPT
iptables -A INPUT -p udp --dport 500 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -p udp -m udp --dport 1701 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -p udp --dport 4500 -j ACCEPT
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.0.0/24 -o enp7s0f0 -j MASQUERADE
iptables -A FORWARD -s 10.0.0.0/24 -j ACCEPT

注意 CentOS 网卡名称，我这里是enp7s0f0，而有的是eth0，具体根据实际情况来。

开机启动

systemctl enable xl2tpd
systemctl enable strongswan

客户端配置及连接及测试

win7

导入证书

开始菜单搜索“cmd”，打开后输入 mmc（Microsoft 管理控制台）;
“文件”-“添加/删除管理单元”，添加“证书”单元;
证书单元的弹出窗口中一定要选“计算机账户”，之后选“本地计算机”，确定;
在左边的“控制台根节点”下选择“证书”-“个人”，然后选右边的“更多操作”-“所有任务”-“导入”打开证书导入窗口;
选择刚才生成的 clientCert.p12 文件。下一步输入私钥密码。下一步“证书存储”选“个人”;
导入成功后，把导入的 CA 证书剪切到“受信任的根证书颁发机构”的证书文件夹里面;
打开剩下的那个私人证书，看一下有没有显示“您有一个与该证书对应的私钥”，以及“证书路径”下面是不是显示“该证书没有问题”;
然后关闭 mmc，提示“将控制台设置存入控制台1吗”，选“否”即可;
至此，证书导入完成。

如果双击 .p12 证书导入，会出现错误 13801:IKE身份验证凭证不可接受.

然后新建vpn即可。

注意：win8 win10 Ikev2有bugtcp/ip协议不能设置属性，关闭远程网关，我的连接上之后，需要自己手动添加路由表。Win10系统VPN连接IPV4属性无法打开,需要关闭远程网关解决方法

http://www.nicklitten.com/blog/how-fix-windows-10-problem-vpn-failed-initialize-connection-subsystem-cisco-anyconnect

经测试，win8+使用证书登录的穿透性很差，而使用ca证书+EAP账号密码认证，连接速度很快，而且稳定。

iOS/Mac

把 CA 证书和之前做好的 pkcs12（.p12）发邮件给自己，。在 iOS 上收邮件，导入两者注意是两个证书，一定要导入CA，或者后者不能使用，然后新建 IPSec VPN

在这里可以使用四种方式建立VPN：

IPSec+EAP
- 服务器是 IP 或都是 URL
- 账户和密码填 ipsec.secrets 里 EAP 前后的那两个
- 密钥输入 ipsec.secrets 里设置的 PSK 密码。
IPSec+证书
- 服务器是 IP 或都是 URL
- 账户和密码填 ipsec.secrets 里 EAP 前后的那两个（XAUTH的那个密码也行）
- 勾选使用证书并选择之
L2TP
- 服务器是 IP 或都是 URL
- 账户和密码填 etc/ppp/chap-secrets 里的
- 密钥输入 ipsec.secrets 里设置的 PSK 密码。
IEKV2
~~IOS9默认是可以创建的，但是不能使用。目前只能用Apple Configurator 生成配置文件，然后邮件导入使用。自带的暂时不行。~~IOS9 IKEv2成功了，可以看blog更新

Android

IPSec Xauth PSK

IPSec 预共享密钥：写 ipsec.secrets 里 PSK 后面的那个密码.

调试

服务器端的日志就足够检测出绝大多数问题的来源。

tail -f /var/log/strongswan-charon.log

或者直接

journalctl -f

粗暴观察。

扩展

FreeRadius：账户认证和计费
daloRadius：用户账单管理

2015.12.16 更新

IOS9一样可以使用IEKV2了。@wbuntu @heraclitusq 小伙伴提醒 StrongSwan 的“官网”https://strongswan.net/已经可以支持IOS9自带的IKEV2设置了。看了下果然支持了，马上去官方网站看到文档！

经过官方提示，只需要在WIN7_EAP配置之上添加几行就行了。

ike = aes256-sha256-modp1024,3des-sha1-modp1024,aes256-sha1-modp1024!
esp = aes256-sha256,3des-sha1,aes256-sha1!
leftsendcerts = always
leftid = @vpn.linsir.org/1.2.3.4

iOS支持的IKE为aes256-sha256-modp1024，OS X为3des-sha1-modp1024，Win7为aes256-sha1-modp1024。

注意ESP的顺序与IKE的一致。leftid@后跟着就是服务器证书的CN（Common Name）也是IOS9设置时的远程ID（Remote ID）.

IPhone 连接测试：

首先是导入服务器ca.cert.pem证书，在设置－通用－描述文件中可以查看

IKEV2-EAP

+ 类型 IKEv2
+ 服务器是 IP 或都是 URL
+ 远程ID是 IP 或都是 URL
+ 账户和密码填 ipsec.secrets 里 EAP 前后的那两个

IOS9.1/9.2 测试通过！没有Mac，所以　OSX　系统没能测试。

遇到的坑：

Dec 16 15:41:53 debian charon: 09[NET] sending packet: from *.*.*.*[4500] to *.*.*.*[4500] (1180 bytes)
Dec 16 15:42:23 debian charon: 13[JOB] deleting half open IKE_SA after timeout

一直报这样子的错误，甚至我重新编译升级StrongSwan5.3.3到5.3.5，放狗搜索半天，https://ttz.im/2015/10/1335 这个哥们成功了，可是我一样的配置还是不行，搞得我都装了个freeRadius来测试了。

最后才发现上次手机刷机之后，ca证书已经不存在了。导入，就成功！

附上完整配置：

config setup
    uniqueids=never              #允许多个客户端使用同一个证书

#所有项目共用的配置项
conn %default
    keyexchange=ike              #ikev1 或 ikev2 都用这个
    left=%any                    #服务器端标识,%any表示任意
    leftsubnet=0.0.0.0/0         #服务器端虚拟ip, 0.0.0.0/0表示通配.
    right=%any                   #客户端标识,%any表示任意

conn IKE-BASE
    leftca=ca.cert.pem           #服务器端 CA 证书
    leftcert=server.cert.pem     #服务器端证书
    rightsourceip=10.0.1.0/24    #分配给客户端的虚拟 ip 段

conn IKEv2-EAP
    also=IKE-BASE
    keyexchange=ikev2
    ike = aes256-sha256-modp1024,3des-sha1-modp1024,aes256-sha1-modp1024!
    esp = aes256-sha256,3des-sha1,aes256-sha1!
    rekey=no                     #服务器对 Windows 发出 rekey 请求会断开连接
    leftid=vpn.linsir.org
    leftauth=pubkey
    leftsendcert=always
    #leftfirewall=yes
    right=%any
    rightfirewall=yes
    rightsourceip=10.0.1.0/24
    rightsendcert=never
    #rightauth=eap-radius
    rightauth=eap-mschapv2
    eap_identity=%any
    dpdaction=clear
    fragmentation=yes
    auto=add

关于freeRadius的可以参考这个链接：

http://freeradius.akagi201.org/index.html

CentOS7下Strongswan架设IPSec-IKEv1, IKEv2, L2TP VPN