Noções básicas de IPsec

Associações de segurança

Uma associação de segurança (SA) é um acordo unidirecional entre os participantes da VPN sobre os métodos e parâmetros a serem usados na proteção de um canal de comunicação. A comunicação bidirecional completa requer pelo menos dois SAs, um para cada direção. Por meio da SA, um túnel IPsec pode fornecer as seguintes funções de segurança:

• Privacidade (por criptografia)

• Integridade do conteúdo (por autenticação de dados)

• Autenticação do remetente e — se usar certificados — não consulta (por autenticação de origem dos dados)

As funções de segurança que você emprega dependem de suas necessidades. Se você precisar apenas autenticar a integridade do pacote IP e da integridade do conteúdo, você pode autenticar o pacote sem aplicar qualquer criptografia. Por outro lado, se você estiver preocupado apenas com a preservação da privacidade, você pode criptografar o pacote sem aplicar nenhum mecanismo de autenticação. Opcionalmente, você pode criptografar e autenticar o pacote. A maioria dos designers de segurança de rede escolhe criptografar, autenticar e proteger o tráfego de VPN.

Um túnel IPsec consiste em um par de SAs unidirecionais — um SA para cada direção do túnel — que especificam o índice de parâmetros de segurança (SPI), endereço IP de destino e protocolo de segurança (Authentication Header [AH] ou Encapsulating Security Payload [ESP] empregado. Um SA agrupa os seguintes componentes para proteger as comunicações:

• Algoritmos de segurança e chaves.

• Modo de protocolo, seja de transporte ou túnel. Os dispositivos Junos OS sempre usam o modo túnel. (Veja processamento de pacotes no modo túnel.)

• Método de gerenciamento de chave, chave manual ou AutoKey IKE.

• Vida útil da SA.

Para tráfego de entrada, o Junos OS olha para a SA usando o seguinte trigêmeo:

• Endereço IP de destino.

• Protocolo de segurança, ah ou ESP.

• Valor do índice de parâmetros de segurança (SPI).

Para tráfego VPN de saída, a política invoca a SA associada ao túnel VPN.

Chave manual

Com chaves manuais, os administradores em ambas as extremidades de um túnel configuram todos os parâmetros de segurança. Esta é uma técnica viável para redes pequenas e estáticas, onde a distribuição, manutenção e rastreamento de chaves não são difíceis. No entanto, a distribuição segura de configurações de chave manual em grandes distâncias apresenta problemas de segurança. Além de passar as chaves cara a cara, você não pode ter certeza absoluta de que as chaves não foram comprometidas enquanto estiverem em trânsito. Além disso, sempre que você quiser mudar a chave, você enfrenta os mesmos problemas de segurança que quando a distribuiu inicialmente.

AutoKey IKE

Quando você precisa criar e gerenciar inúmeros túneis, você precisa de um método que não exija que você configure todos os elementos manualmente. O IPsec oferece suporte à geração e negociação automatizadas de associações de chaves e segurança usando o protocolo Internet Key Exchange (IKE). O Junos OS refere-se a negociações automatizadas de túneis como AutoKey IKE e oferece suporte a AutoKey IKE com chaves pré-compartilhadas e AutoKey IKE com certificados.

• AutoKey IKE com chaves pré-compartilhadas — Usando o AutoKey IKE com chaves pré-compartilhadas para autenticar os participantes em uma sessão de IKE, cada lado deve configurar e trocar com segurança a chave pré-compartilhada com antecedência. Nesse aspecto, o problema da distribuição segura de chave é o mesmo que acontece com as chaves manuais. No entanto, uma vez distribuída, uma tecla automática, ao contrário de uma chave manual, pode alterar automaticamente suas chaves em intervalos predeterminados usando o protocolo IKE. Mudar as chaves frequentemente melhora muito a segurança e, automaticamente, isso reduz muito as responsabilidades de gerenciamento de chaves. No entanto, a troca de chaves aumenta a sobrecarga do tráfego; portanto, mudar as chaves muitas vezes pode reduzir a eficiência da transmissão de dados.

  Uma chave pré-compartilhada é uma chave para criptografia e descriptografia, que ambos os participantes devem ter antes de iniciar a comunicação.

• AutoKey IKE com certificados — Ao usar certificados para autenticar os participantes durante uma negociação do AutoKey IKE, cada lado gera um par de chave público-privado e recebe um certificado. Enquanto a autoridade de certificado de emissão (CA) for confiável por ambos os lados, os participantes podem recuperar a chave pública do peer e verificar a assinatura do peer. Não é necessário acompanhar as chaves e os SAs; O IKE faz isso automaticamente.

Intercâmbio Diffie-Hellman

Uma troca de Diffie-Hellman (DH) permite que os participantes produzam um valor secreto compartilhado. A força da técnica é que ela permite que os participantes criem o valor secreto em um meio inseguro sem passar o valor secreto pelo fio. O tamanho do módulo principal usado no cálculo de cada grupo difere conforme mostrado na tabela abaixo. As operações de troca da Diffie Hellman (DH) podem ser realizadas em software ou em hardware. O seguinte lista diferentes grupos de Diffie Hellman (DH) e especifica se a operação realizada para esse grupo está no hardware ou no software.Tabela 1

Tabela 1: Grupos de Diffie Hellman (DH) e suas operações de intercâmbio realizadas

Grupo Diffie-Hellman (DH)	Tamanho do módulo prime
Grupo DH 1	768 bits
Grupo DH 2	102 bits
Grupo DH 5	1536 bits
Grupo DH 14	2048-bit
Grupo DH 15	3072 bits
Grupo DH 16	4096-bit
Grupo DH 19	Curva elíptica de 256 bits
Grupo DH 20	Curva elíptica de 384 bits
Grupo DH 21	Curva elíptica de 521 bits
Grupo DH 24	2048-bit com subgrupo de ordem principal de 256 bits

A partir do Junos OS Release 19.1R1, os firewalls da Série SRX oferecem suporte aos grupos DH 15, 16 e 21.

A partir do Junos OS Release 20.3R1, instâncias de firewall virtual vSRX com pacote junos-ike instalado oferecem suporte aos grupos DH 15, 16 e 21.

Não recomendamos o uso dos grupos dh 1, 2 e 5.

Como o modulus para cada grupo DH é de um tamanho diferente, os participantes devem concordar em usar o mesmo grupo.

Algoritmos de autenticação de IPsec (Protocolo AH)

O protocolo Authentication Header (AH) fornece um meio para verificar a autenticidade e a integridade do conteúdo e da origem de um pacote. Você pode autenticar o pacote pelo checksum calculado por meio de um Hash Message Authentication Code (HMAC) usando uma chave secreta e funções de hash MD5 ou SHA.

• Message Digest 5 (MD5)— um algoritmo que produz um hash de 128 bits (também chamado de assinatura digital ou digestão de mensagem) a partir de uma mensagem de comprimento arbitrário e uma chave de 16 byte. O hash resultante é usado, como uma impressão digital da entrada, para verificar a autenticidade e integridade do conteúdo e da origem.

• Algoritmo de Hash Seguro (SHA)— um algoritmo que produz um hash de 160 bits a partir de uma mensagem de comprimento arbitrário e uma chave de 20 byte. Geralmente é considerado mais seguro do que o MD5 devido às hashes maiores que produz. Como o processamento computacional é feito no ASIC, o custo de desempenho é insignificante.

Para obter mais informações sobre algoritmos de hashing MD5, consulte RFC 1321 e RFC 2403. Para obter mais informações sobre algoritmos de hashing SHA, consulte RFC 2404. Para obter mais informações sobre o HMAC, consulte RFC 2104.

Algoritmos de criptografia IPsec (protocolo ESP)

O protocolo Encapsulating Security Payload (ESP) oferece um meio para garantir a privacidade (criptografia) e autenticação de origem e integridade do conteúdo (autenticação). O ESP no modo de túnel encapsula todo o pacote IP (cabeçalho e carga) e, em seguida, aplica um novo cabeçalho IP ao pacote agora criptografado. Este novo cabeçalho IP contém o endereço de destino necessário para rotear os dados protegidos pela rede. (Veja processamento de pacotes no modo túnel.)Understanding IKE and IPsec Packet Processing

Com o ESP, você pode criptografar e autenticar, criptografar apenas ou autenticar apenas. Para criptografia, você pode escolher um dos seguintes algoritmos de criptografia:

• Padrão de criptografia de dados (DES) — um algoritmo de bloqueio criptográfico com uma chave de 56 bits.

• DES triplo (3DES)— uma versão mais poderosa do DES na qual o algoritmo DES original é aplicado em três rodadas, usando uma chave de 168 bits. O DES oferece economias de desempenho significativas, mas é considerado inaceitável para muitas transferências de materiais confidenciais ou confidenciais.

• Advanced Encryption Standard (AES)— um padrão de criptografia que oferece maior interoperabilidade com outros dispositivos. O Junos OS oferece suporte a AES com chaves de 128 bits, 192 bits e 256 bits.

Para autenticação, você pode usar algoritmos MD5 ou SHA.

Embora seja possível selecionar o NULL para criptografia, foi demonstrado que o IPsec pode estar vulnerável a ataques em tais circunstâncias. Por isso, sugerimos que você escolha um algoritmo de criptografia para segurança máxima.