CentOS 7 配置 IPSec-IKEv2 VPN,适用于多种操作系统

admin · 发表于 2017-9-23 10:38:32

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admin · 发表于 2017-9-23 10:54:40

这里使用的 VPS 服务器配置:

CentOS 7 / 512M / 20G ssd , $5/月. 详情请看这里
禁用 firewallD, 启用 iptables.
strongSwan 版本 5.2
xl2tpd 版本 1.3.6
安装 strongSwan

strongSwan 的发行版已包含在 EPEL 源中, 如果没有添加 EPEL 源, 请看 <<CentOS 7 配置 LNMP + FTP 环境>> 添加 EPEL 源.

添加完 EPEL 源后输入如下命令

当前为 5.4.0 版本, 官网上最新为 5.5.0, 但是需要编译安装.

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yum install strongswan
systemctl enable strongswan
systemctl start strongswan
生成证书

生成 CA 根证书

1. 生成一个私钥：

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strongswan pki --gen --outform pem > ca.key.pem
2. 基于这个私钥自己签一个 CA 根证书：

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strongswan pki --self --in ca.key.pem --dn "C=CN, O=ITnmg, CN=ITnmg StrongSwan CA" --ca --lifetime 3650 --outform pem > ca.cert.pem
–self 表示自签证书
–in 是输入的私钥
–dn 是判别名

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 组织名称
CN 友好显示的通用名
–ca 表示生成 CA 根证书
–lifetime 为有效期, 单位是天

生成服务器端证书

1. 同样先生成一个私钥

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strongswan pki --gen --outform pem > server.key.pem
2. 用我们刚才自签的 CA 证书给自己发一个服务器证书：

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#从私钥生成公钥
strongswan pki --pub --in server.key.pem --outform pem > server.pub.pem

#用刚生成的公钥生成服务器证书
strongswan pki --issue --lifetime 3600 --cacert ca.cert.pem --cakey ca.key.pem --in server.pub.pem --dn "C=CN, O=ITnmg, CN=vpn.itnmg.net" --san="vpn.itnmg.net" --flag serverAuth --flag ikeIntermediate --outform pem > server.cert.pem
–issue, –cacert 和 –cakey 就是表明要用刚才自签的 CA 证书来签这个服务器证书。
–dn, –san，–flag 是一些客户端方面的特殊要求：

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。
生成客户端证书(可选)

客户端证书是在启用客户端证书验证的时候, 用于验证客户端用户身份的. 每个用户一个证书. 如果需要很高的安全性, 可以用客户端证书, 一般情况下, 不需要使用.

1. 依然是生成私钥：

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strongswan pki --gen --outform pem > client.key.pem
2. 然后用刚才自签的 CA 证书来签客户端证书：

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#从私钥生成公钥
strongswan pki --pub --in client.key.pem --outform pem > client.pub.pem

#这里就不需要上面那一堆特殊参数了
strongswan pki --issue --lifetime 1200 --cacert ca.cert.pem --cakey ca.key.pem --in client.pub.pem --dn "C=CN, O=ITnmg, CN=vpn.itnmg.net" --outform pem > client.cert.pem
打包证书为 pkcs12

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openssl pkcs12 -export -inkey client.key.pem -in client.cert.pem -name "ITnmg StrongSwan Client Cert" -certfile ca.cert.pem -caname "ITnmg StrongSwan CA" -out client.cert.p12
此时会提示输入两次密码, 这个密码是在导入证书到其他系统时需要验证的. 没有这个密码即使别人拿到了证书也没法使用.

安装证书

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cp -r ca.key.pem /etc/strongswan/ipsec.d/private/
cp -r ca.cert.pem /etc/strongswan/ipsec.d/cacerts/
cp -r server.cert.pem /etc/strongswan/ipsec.d/certs/
cp -r server.pub.pem /etc/strongswan/ipsec.d/certs/
cp -r server.key.pem /etc/strongswan/ipsec.d/private/
cp -r client.cert.pem /etc/strongswan/ipsec.d/certs/
cp -r client.key.pem /etc/strongswan/ipsec.d/private/
把 CA 证书(ca.cert.pem)、客户端证书(client.cert.pem)和 .p12 证书(client.cert.p12)用 FTP 复制出来给客户端用

配置 vpn

先修改主配置

官方文档

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nano /etc/strongswan/ipsec.conf
下面是一些常用的设置说明

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config setup

#是否缓存证书吊销列表
#<em>cachecrls = yes</em>

#是否严格执行证书吊销规则
# strictcrlpolicy=yes

#如果同一个用户在不同的设备上重复登录,yes 断开旧连接,创建新连接;no 保持旧连接,并发送通知; never 同 no, 但不发送通知.
uniqueids=no

#配置根证书, 如果不使用证书吊销列表, 可以不用这段. 命名为 %default 所有配置节都会继承它
#ca %default

#证书吊销列表url,可以是 LDAP, http, 或文件路径
#crluri = <uri>

#定义连接项, 命名为 %default 所有连接都会继承它
conn %default

#是否启用压缩, yes 表示如果支持压缩会启用.
compress = yes

#当意外断开后尝试的操作, hold, 保持并重连直到超时.
dpdaction = hold

#意外断开后尝试重连时长
dpddelay = 30s

#意外断开后超时时长, 只对 IKEv1 起作用
dpdtimeout = 60s

#闲置时长,超过后断开连接.
inactivity = 300s

#数据传输协议加密算法列表
esp = aes256-sha256,aes256-sha1,3des-sha1!

#密钥交换协议加密算法列表
ike = aes256-sha1-modp1024,aes128-sha1-modp1024,3des-sha1-modp1024!

#默认的密钥交换算法, ike 为自动, 优先使用 IKEv2
keyexchange = ike

#服务端公网ip, 可以是魔术字 %any，表示从本地ip地址表中取.
left = %any
#客户端ip, 同上
right = %any

#指定服务端与客户端的dns, 多个用","分隔
leftdns = 8.8.8.8,8.8.4.4
rightdns = 8.8.8.8,8.8.4.4

#服务端用于ike认证时使用的端口, 默认为500,如果使用了nat 转发, 则使用4500
#leftikeport = <port>

#服务器端虚拟ip地址
#leftsourceip = %config
#客户端虚拟ip段
rightsourceip = 10.0.0.0/24

#服务器端子网, 魔术字 0.0.0.0/0. 如果为客户端分配虚拟 IP 地址的话，那表示之后要做 iptables 转发，那么服务器端就必须是用魔术字
leftsubnet = 0.0.0.0/0
#rightsubnet = <ip subnet>[[<proto/port>]][,...]

conn IKEv2-BASE

#服务器端根证书DN名称
leftca = "C=CN, O=ITnmg, CN=ITnmg StrongSwan CA"

#服务器证书, 可以是 PEM 或 DER 格式
leftcert = server.cert.pem
#不指定客户端证书路径
#rightcert = <path>

#指定服务器证书的公钥
leftsigkey = server.pub.pem
#rightsigkey = <raw public key> | <path to public key>

#是否发送服务器证书到客户端
leftsendcert = always
#客户端不发送证书
rightsendcert = never

#服务端认证方法,使用证书
leftauth = pubkey
#客户端认证使用 EAP 扩展认证 , 貌似 eap-mschapv2 比较通用
rightauth = eap-mschapv2

#服务端id, 可以任意指定, 默认为服务器证书的 subject, 还可以是魔术字 %any，表示什么都行.
leftid = vpn.itnmg.net
#客户端id, 任意
rightid = %any

#ios, mac os, win7+, linux
conn IKEv2-EAP
also=IKEv2-BASE

#指定客户端eap id
eap_identity = %any

#不自动重置密钥
rekey = no

#开启IKE 消息分片
fragmentation = yes

#当服务启动时, 应该如何处理这个连接项. add 添加到连接表中.
auto = add
我的设置项

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config setup
uniqueids=no

conn %default
compress = yes
esp = aes256-sha256,aes256-sha1,3des-sha1!
ike = aes256-sha256-modp2048,aes256-sha1-modp2048,aes128-sha1-modp2048,3des-sha1-modp2048,aes256-sha256-modp1024,aes256-sha1-modp1024,aes128-sha1-modp1024,3des-sha1-modp1024!
keyexchange = ike
keyingtries = 1
leftdns = 8.8.8.8,8.8.4.4
rightdns = 8.8.8.8,8.8.4.4

conn ikev2-eap
leftca = "C=CN, O=ITnmg, CN=ITnmg StrongSwan CA"
leftcert = server.cert.pem
leftsendcert = always
rightsendcert = never
leftid = @vpn.itnmg.net
left = %any
right = %any
leftauth = pubkey
rightauth = eap-mschapv2
leftfirewall = yes
leftsubnet = 0.0.0.0/0
rightsourceip = 10.1.0.0/16
fragmentation = yes
rekey = no
eap_identity=%any
auto = add

修改 dns 配置

v5.1.2 之后, 所有插件配置都分散在 /etc/strongswan/strongswan.d/ 目录中.

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nano /etc/strongswan/strongswan.d/charon.conf
修改如下

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charon {
duplicheck.enable = no #同时连接多个设备,把冗余检查关闭.

# windows 公用 dns
dns1 = 8.8.8.8
dns2 = 8.8.4.4

#以下是日志输出, 生产环境请关闭.
filelog {
      /var/log/charon.log {
         # add a timestamp prefix
         time_format = %b %e %T
         # prepend connection name, simplifies grepping
         ike_name = yes
         # overwrite existing files
         append = no
         # increase default loglevel for all daemon subsystems
         default = 1
         # flush each line to disk
         flush_line = yes
      }
}
}
配置验证方式的用户名与密码

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nano /etc/strongswan/ipsec.secrets
下面添加用户

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#使用证书验证时的服务器端私钥
#格式 : RSA <private key file> [ <passphrase> | %prompt ]
: RSA server.key.pem

#使用预设加密密钥, 越长越好
#格式 [ <id selectors> ] : PSK <secret>
%any : PSK "预设加密密钥"

#EAP 方式, 格式同 psk 相同
用户名 : EAP "密码"

#XAUTH 方式, 只适用于 IKEv1
#格式 [ <servername> ] <username> : XAUTH "<password>"
用户名 : XAUTH "密码"
开启内核转发

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nano /etc/sysctl.conf
写入以下配置

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# VPN
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv6.conf.all.forwarding=1
保存退出, 执行下面命令.

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sysctl -p

配置防火墙

iptables 配置方法

将下面几条规则加入 iptables 规则中, 适当使用 -I 参数替换 -A 参数, 确保所有的项目位置都在拒绝项前面.

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#开放端口
iptables -A INPUT -p udp --dport 500 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -p udp --dport 4500 -j ACCEPT

#启用ip伪装
iptables -t nat -I POSTROUTING -s 10.1.0.0/16 -o eth0 -m policy --dir out --pol ipsec -j ACCEPT
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.1.0.0/16 -o eth0 -j MASQUERADE

#添加转发
iptables -A FORWARD -s 10.1.0.0/16 -j ACCEPT

#保存规则
service iptables save

#重启服务
systemctl restart iptables
如果嫌上面的操作麻烦, 可以直接编辑 iptables 规则文件.

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nano /etc/sysconfig/iptables
将下面的规则部分贴进去, 不要整个复制粘贴,  根据原有规则适当调整每条规则的位置, 确保规则在拒绝项前, 使之能生效.

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*nat
:PREROUTING ACCEPT [0:0]
:INPUT ACCEPT [0:0]
:OUTPUT ACCEPT [0:0]
:POSTROUTING ACCEPT [0:0]
-A POSTROUTING -s 10.1.0.0/16 -o eth0 -m policy --dir out --pol ipsec -j ACCEPT
-A POSTROUTING -s 10.1.0.0/16 -o eth0 -j MASQUERADE
COMMIT
*filter
:INPUT DROP [0:0]
:FORWARD DROP [0:0]
:OUTPUT ACCEPT [0:0]
-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 -p udp -m udp --dport 500 -j ACCEPT
-A INPUT -p udp -m udp --dport 4500 -j ACCEPT
-A INPUT -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
-A FORWARD -s 10.1.0.0/16 -j ACCEPT
-A FORWARD -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
COMMIT
保存退出, 重启 iptables 使之生效.

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systemctl restart iptables

以下是 firewallD 的配置方法, 使用 iptables 的可以忽略.

firewalld 介绍请看 <<CentOS 7 firewalld 动态防火墙介绍>>

首先将公网网卡添加到当前区域中

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#查看所有网卡信息, 找出公网网卡
ip addr
编辑网卡配置

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nano /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
在最末尾加上区域配置

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ZONE=public
保存退出,重启服务

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systemctl restart network
systemctl restart firewalld

然后新建一个服务

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nano /etc/firewalld/services/strongswan.xml
填入以下内容

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<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<service>
  <short>Strongswan</short>
  <description>Strongswan VPN</description>
  <port protocol="udp" port="500,4500"/>
</service>
保存退出

添加服务到当前区域, 开启转发

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#以下命令没有指定 --zone 参数, 都是针对默认区域 public
#为区域添加服务
firewall-cmd --permanen --add-service=strongswan

#启用ip伪装
firewall-cmd --permanen --add-rich-rule='rule family="ipv4" source address="10.1.0.0/16" masquerade'

#添加 nat 转发
firewall-cmd --permanen --add-rich-rule='rule family="ipv4" source address="10.1.0.0/16" forward-port port="4500" protocol="udp" to-port="4500"'
firewall-cmd --permanen --add-rich-rule='rule family="ipv4" source address="10.1.0.0/16" forward-port port="500" protocol="udp" to-port="500"'

#重新加载防火墙配置
firewall-cmd --reload

除了用 firewall-cmd 命令外, 还可以换种方法添加上面的规则.

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#编辑当前区域的xml配置文件
nano /etc/firewalld/zones/public.xml
改成如下内容, 我这里只开放了 ssh 和 vpn 端口, 其他内容根据各自的情况修改.

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<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<zone>
  <short>Public</short>
  <description>For use in public areas. You do not trust the other computers on networks to not harm your computer. Only selected incoming connections are accepted.</description>
  <service name="strongswan"/>
  <service name="ssh"/>
  <rule family="ipv4">
<source address="10.1.0.0/16"/>
<forward-port to-port="4500" protocol="udp" port="4500"/>
  </rule>
  <rule family="ipv4">
<source address="10.1.0.0/16"/>
<forward-port to-port="500" protocol="udp" port="500"/>
  </rule>
  <rule family="ipv4">
<source address="10.1.0.0/16"/>
<masquerade/>
  </rule>
</zone>
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#重新加载防火墙配置
firewall-cmd --reload

配置完防火墙后重启 strongswan 服务

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strongswan stop #使用strongswan 自身的命令停止服务
systemctl start strongswan #使用 systemctl 命令启动服务
这里不使用 strongswan restart 命令的原因是, 使用这条命令后, 再用 systemctl status strongswan 命令得不到正确的运行状态.

至此, 服务端配置已完成.

为了学用 firewalld , 特意用了两天时间研究, 学会了才发现, firewalld 要比 iptables 占太多内存. 小内存的 vps 用 firewalld 有点奢侈. 还是换回 iptables 了.

客户端配置

IOS:

先导入 CA 证书

将之前创建的 ca.cert.pem 用 ftp 导出 , 写邮件以附件的方式发到邮箱, 在 ios 浏览器登录邮箱, 下载附件, 安装 ca 证书.

1. 使用 IKEv2 + EAP 认证

找到手机上 “设置->VPN->添加配置”, 选 IKEv2

描述: 随便填
服务器: 填url或ip
远程ID: ipsec.conf 中的 leftid
用户鉴定: 用户名
用户名: EAP 项用户名
密码: EAP 项密码
2. 使用 IKEv2 + 客户端证书认证

把之前的 .p12 证书(里面包含ca证书)发到邮箱在手机上打开.  导入到手机(此时需要之前设置的证书密码).

找到手机上 “设置->VPN->添加配置”, 选 IKEv2

描述: 随便填
服务器: 填url或ip
远程ID: ipsec.conf 中的 leftid
用户鉴定: 证书
证书: 选择安装完的客户端证书
3. 使用 IKEv2 + 预设密钥认证

找到手机上 “设置->VPN->添加配置”, 选 IKEv2

描述: 随便填
服务器: 填url或ip
远程ID: ipsec.conf 中的 leftid
用户鉴定: 无
使用证书: 关
密钥: PSK 项密钥
Windows 10

导入证书：

将 CA 根证书 ca.cert.pem 重命名为 ca.cert.crt
双击 ca.cert.crt 开始安装证书
点击安装证书
“存储位置” 选择 “本地计算机”, 下一步
选择 “将所有的证书都放入下列存储区”, 点浏览, 选择 “受信任的根证书颁发机构”, 确定, 下一步, 完成.
建立连接：

“控制面板”-“网络和共享中心”-“设置新的连接或网络”-“连接到工作区”-“使用我的 Internet 连接”
Internet 地址写服务器 IP 或 URL。
描述随便写。
用户名密码写之前配置的 EAP 的那个。
确定
转到控制面板网络和 Internet网络连接
在新建的 VPN 连接上右键属性然后切换到“安全”选项卡
VPN 类型选 IKEv2
数据加密选“需要加密”
身份认证这里需要说一下，如果想要使用 EAP 认证的话就选择“Microsoft:安全密码(EAP-MSCHAP v2)”; 想要使用私人证书认证的话就选择“使用计算机证书”。
再切换到 “网络” 选项卡, 双击 “Internet 协议版本 4” 以打开属性窗口, 这里说一下, 如果你使用的是老版本的 win10, 可能会打不开属性窗口, 这是已知的 bug, 升级最新版本即可解决.
点击 “高级” 按钮, 勾选 “在远程网络上使用默认网关”, 确定退出.
VPN 配置完成

Windows 7 导入证书略有不同

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」-「受信任的根证书颁发机构」-「证书」，右键 -「所有任务」-「导入」打开证书导入窗口。
选择 CA 证书 ca.cert.crt 导入即可
注意千万不要双击 .p12 证书导入！因为那样会导入到当前用户而不是本机计算机中，ipsec 守护精灵是访问不了它的。

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