Visão geral do IPsec

O Junos VPN Site Secure é um conjunto de recursos IPsec suportados em placas de linha de multisserviços (MS-DPC, MS-MPC e MS-MIC), e foi referido como serviços IPsec em versão Junos antes de 13.2. No Junos OS Release 13.2 e posteriores, o termo recursos IPsec é usado exclusivamente para se refere à implementação IPsec em PICs de serviços adaptativos e criptografia. Este tópico oferece uma visão geral do Junos VPN Site Secure, e tem as seguintes seções:

• Ipsec
• Associações de segurança
• IKE
• Sem suporte para NAT-T
• Comparação de IPsec em ES PICs e Junos VPN Site Secure em cartões LIne multisserviços

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Autenticação é o processo de verificar a identidade do remetente. Os algoritmos de autenticação usam uma chave compartilhada para verificar a autenticidade dos dispositivos IPsec. O Junos OS usa os seguintes algoritmos de autenticação:

• O Message Digest 5 (MD5) usa uma função de hash de ida para converter uma mensagem de comprimento arbitrário em um digestão de mensagem de comprimento fixo de 128 bits. Devido ao processo de conversão, é matematicamente inviável calcular a mensagem original computando-a para trás a partir do digestão resultante da mensagem. Da mesma forma, uma mudança para um único caractere na mensagem fará com que ele gere um número de digestão de mensagem muito diferente.

  Para verificar se a mensagem não foi adulterada, o Junos OS compara a digestão calculada da mensagem com um digestão de mensagem que é descriptografado com uma chave compartilhada. O Junos OS usa a variante de código de autenticação de mensagens de hashed MD5 (HMAC) que fornece um nível adicional de hashing. O MD5 pode ser usado com cabeçalho de autenticação (AH), Encapsulando Security Payload (ESP) e Internet Key Exchange (IKE).

• O Algoritmo de Hash Seguro 1 (SHA-1) usa um algoritmo mais forte que o MD5. A SHA-1 leva uma mensagem de menos de 264 bits de comprimento e produz um digestão de mensagem de 160 bits. A grande digestão da mensagem garante que os dados não foram alterados e que eles se originam da fonte correta. O Junos OS usa a variante SHA-1 HMAC que oferece um nível adicional de hashing. O SHA-1 pode ser usado com AH, ESP e IKE.

• SHA-256, SHA-384 e SHA-512 (às vezes agrupados sob o nome SHA-2) são variantes do SHA-1 e usam digestões de mensagens mais longas. O Junos OS oferece suporte à versão SHA-256 do SHA-2, que pode processar todas as versões do Advanced Encryption Standard (AES), Data Encryption Standard (DES) e criptografia Triple DES (3DES).

A criptografia codifica dados em um formato seguro para que não possa ser decifrado por usuários não autorizados. Como algoritmos de autenticação, uma chave compartilhada é usada com algoritmos de criptografia para verificar a autenticidade dos dispositivos IPsec. O Junos OS usa os seguintes algoritmos de criptografia:

• O encadeamento padrão de blocos de criptografia de dados (DES-CBC) é um algoritmo simétrico de blocos secretos. O DES usa um tamanho chave de 64 bits, onde 8 bits são usados para detecção de erros e os 56 bits restantes fornecem criptografia. O DES realiza uma série de operações lógicas simples na chave compartilhada, incluindo permutações e substituições. A CBC tira o primeiro bloco de 64 bits de saída do DES, combina esse bloco com o segundo bloco, alimenta isso de volta ao algoritmo DES e repete esse processo para todos os blocos subsequentes.

• O DES-CBC triplo (3DES-CBC) é um algoritmo de criptografia que é semelhante ao DES-CBC, mas fornece um resultado de criptografia muito mais forte porque usa três chaves para criptografia de 168 bits (3 x 56 bits). O 3DES funciona usando a primeira chave para criptografar os blocos, a segunda chave para descriptografar os blocos e a terceira chave para recriptografar os blocos.

• Advanced Encryption Standard (AES) é um método de criptografia de próxima geração baseado no algoritmo Rijndael desenvolvido pelos criptógrafos belgas Dr. Joan Daemen e Dr. Vincent Rijmen. Ele usa um bloco de 128 bits e três tamanhos de chave diferentes (128, 192 e 256 bits). Dependendo do tamanho chave, o algoritmo realiza uma série de cálculos (10, 12 ou 14 rounds) que incluem substituição de byte, mistura de colunas, mudança de linha e adição de chave. O uso da AES em conjunto com o IPsec é definido no RFC 3602, no algoritmo de cifraS AES-CBC e em seu uso com IPsec.

• A partir do Junos OS Release 17.3R1, o Advanced Encryption Standard no modo Galois/Counter (AES-GCM) é compatível com MS-MPCs e MS-MICs. No entanto, no modo Junos FIPS, o AES-GCM não é suportado no Junos OS Release 17.3R1. A partir do Junos OS Release 17.4R1, o AES-GCM tem suporte no modo Junos FIPS. AES-GCM é um algoritmo de criptografia autenticado projetado para fornecer autenticação e privacidade. A AES-GCM usa hashing universal em um campo binário de Galois para fornecer criptografia autenticada e permite criptografia autenticada a taxas de dados de dezenas de Gbps.

Os protocolos IPsec determinam o tipo de autenticação e criptografia aplicada a pacotes que são protegidos pelo roteador. O Junos OS oferece suporte aos seguintes protocolos IPsec:

• AH — Definida em RFC 2402, a AH oferece integridade sem conexão e autenticação de origem dos dados para pacotes IPv4 e IPv6. Ele também fornece proteção contra replays. A AH autentica o máximo possível do cabeçalho IP, bem como os dados de protocolo de nível superior. No entanto, alguns campos de cabeçalho IP podem mudar em trânsito. Como o valor desses campos pode não ser previsível pelo remetente, eles não podem ser protegidos pela AH. Em um cabeçalho de IP, a AH pode ser identificada com um valor no 51 Protocol campo de um pacote IPv4 e no Next Header campo de um pacote IPv6. Um exemplo da proteção IPsec oferecida pela AH é mostrado na Figura 1.

  Nota:

  A AH não é compatível com os roteadores T Series, M120 e M320.

Figura 1: Protocolo AH

• ESP — Definido em RFC 2406, o ESP pode fornecer criptografia e confidencialidade limitada do fluxo de tráfego, ou integridade sem conexão, autenticação de origem dos dados e um serviço anti-replay. Em um cabeçalho IP, o ESP pode ser identificado como um valor no 50 Protocol campo de um pacote IPv4 e no Next Header campo de um pacote IPv6. Um exemplo da proteção IPsec oferecida pelo ESP é mostrado na Figura 2.

Figura 2: Protocolo ESP

• Bundle — Quando você compara AH com ESP, existem alguns benefícios e deficiências em ambos os protocolos. O ESP oferece um nível decente de autenticação e criptografia, mas o faz apenas para parte do pacote IP. Por outro lado, embora a AH não forneça criptografia, ela fornece autenticação para todo o pacote IP. Por causa disso, o Junos OS oferece uma terceira forma de protocolo IPsec chamada de pacote de protocolo. A opção de pacote oferece uma combinação híbrida de autenticação AH com criptografia ESP.

O IPsec oferece túneis seguros entre dois pares e pacotes encapsulados de IPsec têm cabeçalhos IP que contêm IPs de endpoint de túnel que não mudam. Isso resulta na seleção de um único caminho de encaminhamento entre os pares, conforme mostrado na Figura 3. Quando o tráfego IPsec está fluindo entre data centers com milhares de hosts, essa seleção de caminho único limita a taxa de transferência.

Figura 3: IPsec com um caminho de encaminhamento

Você pode superar esse problema permitindo o encapsulamento de UDP dos pacotes IPsec, que anexa um cabeçalho UDP após o cabeçalho ESP, conforme mostrado na Figura 4. Isso fornece informações de Camada 3 e 4 para os roteadores intermediários, e os pacotes IPsec são encaminhados por vários caminhos, como mostrado na Figura 5. Você habilita o encapsulamento de UDP para o conjunto de serviços.

Figura 4: Cabeçalho UDP apensado

Figura 5: IPsec com vários caminhos de encaminhamento

Você pode configurar a porta de destino UDP ou usar o valor padrão do 4565. Você não pode configurar o 4500 como a porta de destino porque é uma porta bem conhecida para travessias de NAT.

O Junos OS gera a porta UDP de origem por meio de uma função de hash que opera com os seguintes dados:

• Endereço IP de origem

• Endereço IP de destino

• Protocolo de transporte

• Porta de origem do transporte

• Porta de destino de transporte

• Um número aleatório

Apenas os dois últimos bytes do hash resultante são usados, de modo que os detalhes internos do cabeçalho IP estão ocultos.

Quando o NAT-T é detectado, ocorre apenas o encapsulamento NAT-T UDP, não o encapsulamento de UDP para pacotes IPsec.

Em roteadores equipados com um ou mais MS-MPCs, MS-MICs ou DPCs, a versão canadense e americana do Junos OS suporta substancialmente os seguintes RFCs, que definem padrões de segurança IP (IPsec) e troca de chave internet (IKE).

• RFC 2085, Autenticação IP HMAC-MD5 com Replay Prevention

• RFC 2401, Arquitetura de Segurança para o Protocolo de Internet (obsoleta pela RFC 4301)

• RFC 2402, cabeçalho de autenticação IP (obsoleto pela RFC 4302)

• RFC 2403, o uso do HMAC-MD5-96 dentro do ESP e AH

• RFC 2404, o uso do HMAC-SHA-1-96 dentro do ESP e AH (obsoleto pela RFC 4305)

• RFC 2405, o algoritmo de cifra ESP DES-CBC com iv explícito

• RFC 2406, Ip Encapsulating Security Payload (ESP) (obsoleto pela RFC 4303 e RFC 4305)

• RFC 2407, O Domínio de Interpretação de Segurança IP da Internet para ISAKMP (obsoleto pela RFC 4306)

• RFC 2408, Internet Security Association e Key Management Protocol (ISAKMP) (obsoleto pela RFC 4306)

• RFC 2409, The Internet Key Exchange (IKE) (obsoleto pela RFC 4306)

• RFC 2410, o algoritmo de criptografia NULL e seu uso com IPsec

• RFC 2451, os algoritmos de cifra do modo CBC ESP

• RfC 2560, X.509 Internet Public Key Infrastructure Online Certificate Status Protocol - OCSP

• RFC 3193, protegendo L2TP usando IPsec

• RfC 3280, Internet X.509 Certificado de infraestrutura de chaves públicas e perfil de revogação de certificados (CRL)

• RFC 3602, o algoritmo de cifraS AES-CBC e seu uso com IPsec

• RFC 3948, encapsulamento UDP de pacotes IPsec ESP

• RFC 4106, o uso do modo galois/balcão (GCM) no IPsec encapsulando a carga de segurança (ESP)

• RFC 4210, Protocolo de gerenciamento de certificados de infraestrutura de chaves públicas (CMP) da Internet X.509

• RFC 4211, Internet X.509 Formato de mensagem de solicitação de certificados de infraestrutura de chave pública (CRMF)

• RFC 4301, arquitetura de segurança para o protocolo de Internet

• RFC 4302, cabeçalho de autenticação de IP

• RFC 4303, Ip Encapsulating Security Payload (ESP)

• RFC 4305, requisitos de implementação de algoritmos criptográficos para encapsular a carga de segurança (ESP) e o cabeçalho de autenticação (AH)

• RfC 4306, Protocolo de troca de chaves de Internet (IKEv2)

• RFC 4307, algoritmos criptográficos para uso na Internet Key Exchange Versão 2 (IKEv2)

• RFC 4308, suítes criptográficas para IPsec

  Apenas a VPN-A do Suite é suportada no Junos OS.

• Autenticação RFC 4754, IKE e IKEv2 usando o algoritmo de assinatura digital da curva elíptica (ECDSA)

• RFC 4835, requisitos de implementação de algoritmos criptográficos para encapsular a carga de segurança (ESP) e cabeçalho de autenticação (AH)

• RFC 5996, Internet Key Exchange Protocol Versão 2 (IKEv2) (obsoleto pela RFC 7296)

• RFC 7296, Protocolo de Troca de Chaves da Internet Versão 2 (IKEv2)

• RFC 8200, Protocolo de Internet, Versão 6 (IPv6) Especificação

O Junos OS oferece suporte parcialmente aos seguintes RFCs para IPsec e IKE:

• RFC 3526, grupos Diffie-Hellman mais modulares exponencial (MODP) para Troca de Chaves de Internet (IKE)

• RFC 5114, grupos adicionais de Diffie-Hellman para uso com padrões IETF

• RFC 5903, Grupos de curva elíptica modulo a Prime (Grupos ECP) para IKE e IKEv2

Os RFCs e o rascunho da Internet a seguir não definem padrões, mas fornecem informações sobre IPsec, IKE e tecnologias relacionadas. O IETF os classifica como "Informativos".

• RFC 2104, HMAC: Keyed-Hashing for Message Authentication

• RFC 2412, o protocolo de determinação chave oakley

• RFC 3706, um método baseado em tráfego para detectar peers de troca de chaves de Internet (IKE) mortos

• Rascunho de internet draft-eastlake-sha2-02.txt, algoritmos de hash seguro dos EUA (SHA e HMAC-SHA) (expira em julho de 2006)

O sistema operacional Junos (Junos OS) da Juniper Networks oferece suporte ao IPsec. Este tópico inclui as seguintes seções, que fornecem informações de fundo sobre a configuração de IPsec em roteadores metro universais da Série ACX.

Para obter uma lista dos padrões IPsec e IKE suportados pelo Junos OS, veja a Hierarquia do Junos OS e a Referência de RFC.

• Ipsec
• Associações de segurança
• IKE