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. Uma SA especifica o índice de parâmetros de segurança (SPI), endereço IP de destino e protocolo de segurança, como Authentication Header (AH) ou Encapsulating Security Payload (ESP). 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 o 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 de 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. A chave manual 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 completa de que as partes não autorizadas não comprometeram as chaves 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 chaves e SA 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 o PSK com segurança 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.

  Um PSK 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 de IKE autokey, cada lado gera um keypair público-privado e recebe um certificado. Enquanto ambos os lados confiarem na autoridade de certificado de emissão (CA), os participantes podem recuperar a chave pública do peer e verificar a assinatura do colega. Você não precisa 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. O dispositivo realiza operações de troca de DH em software ou em hardware. O seguinte Tabela 1 lista diferentes grupos de Diffie Hellman (DH) e especifica se a operação realizada para esse grupo está no hardware ou no software.

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

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. A SHA é mais segura do que a MD5 devido aos hashes maiores que produz. Como o ASIC realiza o processamento computacional, 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 da SHA, consulte RFC 2404. Para obter mais informações sobre o HMAC, consulte RFC 2104.

Algoritmos de criptografia IPsec (protocolo ESP)

O protocolo ESP fornece 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 o processamento de pacotes no modo túnel.

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.

• Criptografia autenticada ChaCha20-Poly1305 com dados associados — cifra de fluxo ChaCha20 que oferece suporte à criptografia autenticada com dados associados (AEAD) usando o autenticador Poly1305.

Para autenticação, você pode usar algoritmos MD5 ou SHA.

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