Handout. Holger Christian. Thema: VPN

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1 Handout Holger Christian Thema: VPN VPN-Definition: Ein virtuelles privates Netz (VPN) ist ein Netz von logischen Verbindungen zur Übermittlung von privaten Daten/Informationen bzw. Datenverkehr. Eine logische Verbindung ist eine Netzverbindung zwischen einem Sender und einem Empfänger, bei der der Weg der Information und die Bandbreite dynamisch zugewiesen werden. 1.0 Warum setze ich VPN ein (Lösungen)? Um eine sichere verschlüsselte Datenverbindung mittels Internet aufbauen zu können, die dazu noch kostengünstig ist. Welche Hardware wird benötigt? Ein VPN-Server: Diese Softwarelösung ist z.b. in Windows 2000 Server schon integriert. Es gibt natürlich auch andere Betriebssysteme die VPN unterstützen. Wie Novell und Linux. Ein Router: Die Marke spielt keine Rolle, er muss nur VPN Verbindungen unterstützen. Die VPN-Verbindung wird durch die Routersoftware realisiert, indem sie die VPN Ports forwarded (Weiterleitung der Daten, die auf die VPN-Ports ankommen und schließlich auf den VPN-Server weitergeleitet werden.) Natürlich muss der Router das VPN-Protokoll auch unterstützen. Clients: Der Client ist Betriebssystem unabhängig. Es muss nur eine VNP-Clientsoftware installiert sein, welche das entsprechende VPN-Protokoll unterstützt.

2 VPN-Extern Beispiel: VPN extern bedeutet eine Verbindung übers Internet herzustellen. Diese Verbindung eignet sich hervorragend für folgende Möglichkeiten: Fall1: Ein Mitarbeiter der Fa. X kann von extern ( z.b. bei einem Kunden mittels seines Notebooks per Daten-Fern-Übertragung übers Internet ) auf die Daten seiner Firma zugreifen. Somit wird gewährleistet, dass man im Bedarfsfall schnell und kostengünstig agieren kann. Fall2: Ein Mitarbeiter erkrankt. Er hat die Möglichkeit von zuhause einfach eine VPN-Verbindung via Internet aufzubauen, um seine Daten an die Mitarbeiter freizugeben. So dass diese der Abteilung zum Weiterarbeiten zur Verfügung stehen. Fall3: Einem Mitarbeiter der Geschäftsführung steht es mittels VPN offen im Bedarfsfall noch Daten spät abends zu bearbeiten. Fall4: Man kann Verwaltungskräfte beschäftigen, die ihre Arbeit von zu Hause erledigen können. Vorteile hierfür bestehen in der Kostenersparnis im Zusammenhang mit der Bereitstellung von Arbeitsplätzen. Diese Lösung ist ideal für Teilzeitkräfte und Personen mit familiärer Bindung. Fall5: Es sollen Einstellungen an einem Server vorgenommen werden, aber der Administrator, der mit dieser Arbeit am System betraut ist, befindet sich in Urlaub. Es ist in diesem Falle möglich per VPN den Server einfach fern zu konfigurieren.

3 VPN-Intern Beispiel 1: VPN intern wird benutzt, wenn man wichtige Abteilungen bzw. Server in der Firma schützen möchte. Eine sehr zu schützende Abteilung ist die Finanzbuchhaltung mit der Lohnabrechnung. Beispiel 2: VPN intern kann zusätzlich zum Schutze neben WEP in WLAN s eingesetzt werden. VPN-Verfahren end to end end to site

4 site to site Kosten der Geräte Server: Je nach Gegebenheiten schon meist vorhanden. (Windows 2000 Server oder Novell 4 ca. = 2000 oder Linux das Freeware ist) Router: Je nach Eigenschaften (sehr abhängig von den VPN-Tunnelbegrenzung) Kostenlos und alles eigentlich realisierbar Fli4l. (Keine Tunnelbegrenzung) Client: Schon meist vorhanden. (Standart in Windows 2000 Prof. / XP / Linux z.b. Suse)

5 Vergleich RAS mit einer Telefonleitung oder VPN VPN Flat Provider T-Online Grundgebühr DSL- Anschluss 13 im Monat Flat-rate 26 Gesamt 1 Anschluss =39 1 Verbindung Server 2 x 39 1 Verbindung Client Gesamt =78 RAS Provider Telekom (Hauptzeit) Wählverbindung 9,1 Cent / Minute Sandart ISDN-Tarif 100 Stunden / Monat 910 (20 Arbeitstage d.h. 5 Sunden pro Tag) Gesamt =910 Zahlen entnommen von der Telekom Homepage am Fazit: VPN ist sehr empfehlenswert für den privaten und professionellen Einsatz. Der Hauptpunkt ist hierbei: Für den professionellen Einsatz: Man kann Kosten sparen, die durch alte Wählverbindungen entstanden sind. Für den Privaten Einsatz: Mehr Sicherheit im W-LAN.

6 2.0 Die Technik Protokolle: Eigenschaft PPTP L2F L2TP IPsec Protokoll-Ebene Layer 2 Layer 2 Layer 2 Layer 3 Standard Nein Nein Ja Ja Paket-Authentifizierung Nein Nein Nein Ja Benutzer-Authentifizierung Ja Ja Ja Ja Datenverschlüsselung Ja Nein Nein Ja Schlüsselmanagement Nein n/a (keine Verschlüsselung) n/a (keine Verschlüsselung) Ja (IKE) QoS Nein Nein Nein Ja andere Protokolle (neben IP) tunnelbar Ja Ja Ja Nein End-To-End-Security Ja Nein (Provider- Enterprise) Nein (Provider- Enterprise) Ja L2F (Layer 2 Forwarding): Das L2F-Protokoll wurde von Cisco entwickelt. Es unterstützt keine Verschlüsselung, jedoch mehrere Verbindungen (Tunnel). PPTP (Point-To-Point Tunneling Protocol): Das PPTP Protokoll ist eine Erweiterung des PPP Protokolls. Es wurde entwickelt von Microsoft. Es wurde standardisiert von der Internet Engineering Task Force (IETF).Es können mehrere Protokolle IP, IPX und NetBEUI übertragen werden. Es arbeitet auf Layer 2 Basis. Die Authifizierung geschieht mittels PAP oder Chap. Die Kontrolle der Verbindung liegt beim Anwender. Es unterstützt nur eine Verbindung (Tunnel). L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol ): Das L2TP-Protokoll ist eine Mischung aus L2F und PPTP. Entwickelt wurde es von Cisco Systems und Microsoft. Die Kontrolle der Verbindung liegt beim ISP. Es unterstützt mehrere Verbindungen (Tunnel). Es unterstützt keine Verschlüsselung. IPSEC (IP security) Das IPSEC Protokoll ist implementiert in IPv6. Es wurde aber weil der Standart immer noch IPv4 ist an ihn angepasst. Es wurde entwickelt von der Internet Engineering Task Force (IETF).

7 Die Ziele: Vertraulichkeit: Wie schützt man seine Daten gegen Abhörversuche? Die Vertraulichkeit der Daten im zweiten Kanal wird mit der bewährten DES- oder Triple-DES- Chiffrierung (synchrone Verschlüsselung) gesichert. Es ist kein Fall eines geknackten DES- Schlüsslels (56bit) bekannt, trotzdem wurde das Verfahren weiter entwickelt. Triple-DES hat einen 168-bit-Schlüssel und wird bei der ETH VPN-Verbindung verwendet. Integrität: Wie verhindert VPN, dass Daten manipuliert werden? Dazu werden die Datenpakete mit einer Art Checksumme geprüft. Dieses Verfahren wird mit so genannten "Hash-Algoritmen" MD5 oder SHA-1 durchgeführt. Authentizität: Ist der Kommunikationspartner wirklich derjenige, den man annimmt? Zur Identitätsprüfung wird ein gemeinsames Schlüsselwort festgelegt ein so genannter "Pre-Shared- Key". Die IKE-Funktion (Internet-Key-Exchange) verschlüsselt diesen Key automatisch. Stimmt der Code zwischen Absender und Empfänger überein, wird ein zweiter verschlüsselter Kanal aufgebaut, wo darüber die eigentliche Datenkommunikation stattfindet. Zusätzlich wird die Verbindung gesichtet durch Chap (Challenge Handshake Authentication Protocol). Der Server erstellt eine zufällige Byte-Folge die dann an den Client gesendet wird. Der sie dann wieder mit dem gemeinsamen Passwort zurücksendet. Der Vorgang kann auch von Seiten des Clients gestartet werden. Um das Einschalten eines Unbefugten auf die Leitung nach der Authentifizierung zu verhindern, kann dieser Vorgang mehrfach wiederholt werden. Veraltet: PAP: (Password Authentication Protokoll) Dieses Protokoll macht einen Abgleich der Identifikation und des Passwortes beim ISP. Es findet Anwendung bei der Anwahl über ISDN. Ist veraltet und wurde abgelöst von Chap

8 Funktionsweise von IPSec Authentisierung (AH / Authenticaion Header): Das AH-Protokoll dient für die Authentisierung der zu übertragenen Daten und Protokollinformationen. AH wird zur Sicherheit der Paketintegrität und der Paketauthentizität eingesetzt. Die Erfolgt über ein Hashing-Verfahren (MD5 und SHA). Im AH-Paket befindet sich, neben verschiedenen anderen Feldern, der Security Profile Index (SPI) und eine Sequenznummer. Diese Sequenznummer kann zum Schutz vor Replay-Attacks verwendet werden. AH nutzt die IP-Protokoll-Nummer 51. Das AH-Protokoll kann sowohl im Transport-, als auch im Tunnelmodus eingesetzt werden. Verschlüsselung (ESP / Encapsulating Security Payload): Das ESP-Protokoll dient der Verschlüsselung eines Datenpaketes und über Hashing-Verfahren auch zur Integritätssicherung. Zur Verschlüsselung können beliebige Encryption-Verfahren eingesetzt werden. Allerdings muss DES unterstützt werden (in der Praxis wird meistens auch 3DES implementiert). Als Hashing-Verfahren müssen MD5-96 und SHA-96 verfügbar sein. Im ESP-Header befindet sich - vergleichbar mit dem AH-Paket - der Security Profile Index (SPI) und eine Sequenznummer! In ihm ist noch die Vertraulichkeit (Verschlüsselungsalgorithmus) integriert. In dem ESP-Trailer steht die Seriennummer und die Datenintigrität (Schlüsseltausch) ESP nutzt die IP-Protokoll-Nummer 50. Betriebsmodi: Transportmodus: Im Transportmodus verschlüsselt IPSec nur den Datenteil des zu transportierenden IP-Paketes: Applikations-Header, TCP/UDP-Header und Daten werden verschlüsselt, die IP-Header sind lesbar. Die Authentisierungsdaten werden auf Basis der Werte im IP-Header (und einigen anderen Sachen) berechnet. Der Original-IP-Kopf bleibt dabei erhalten und es wird ein zusätzlicher IPSec-Kopf hinzugefügt. Der Vorteil dieser Betriebsart ist, dass jedem Paket nur wenige Bytes hinzugefügt werden. Dem gegenüber steht, dass es für Angreifer möglich ist, den Datenverkehr im VNP zu analysieren, da die IP-Köpfe nicht modifiziert werden. Die Daten selbst sind aber verschlüsselt, so dass man nur feststellen kann, welche Stationen wie viele Daten austauschen, aber nicht welche Daten. Tunnelmodus: Im Tunnelmodus wird das komplette IP-Paket verschlüsselt und mit einem neuen IP-Kopf und IPSec- Kopf versehen. Dadurch ist das IPSec-Paket größer als im Transportmodus. Der Vorteil besteht hier darin, dass in den LANs, die zu einem VPN verbunden werden sollen, je ein Gateway so konfiguriert werden kann, dass es IP-Pakete annimmt, sie in IPSec-Pakete umwandelt und dann über das Internet dem Gateway im Zielnetzwerk zusendet, der das ursprüngliche Paket wiederherstellt und weiterleitet. Dadurch wird eine Neukonfiguration der LANs umgangen, da nur in den Gateways IPSec implementiert sein muß. Außerdem können Angreifer so nur den Anfangs- und Endpunkt des IPSec- Tunnels feststellen.

9 Die Übertragungsart des Modus wird gesteuert von dem Sicherheitsparameterindex (SPI). AH (Authenticaion Header) Transportmodus Tunnel ESP (Encapsulating Security Payload) Transportmodus

10 Tunnel AH und ESP Sie können kombiniert werden. Der Sinn hierbei ist es, dass die internen IP-adressen geschützt sind und nur in Header die VPN-Gateway zu erkennen sind.

11 Quellenangaben: Technische Angaben https://www.vpn.fh-trier.de/howto.phtml herheit%20-%20folien.pdf Graphiken: wurden selbst erstellt Sonstige Angaben:

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