Virtual Private Networks. Hans Peter Dittler BRAINTEC Netzwerk-Consulting GmbH

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1 Virtual Private Networks Hans Peter Dittler BRAINTEC Netzwerk-Consulting GmbH

2 Inhalt Einleitung Grundlagen Kryptographie IPSec Firewall Point-to-Point Tunnel Protokoll Layer 2 Tunnel Protokoll Secure Shell MPLS Sonstige Protokolle Realisierungen SSH und Linux Free/SWAN und Linux PPTP auf Windows NT Lösung mit Windows 2000 Windows + Linux Lösung mit Routern PIX-Firewall Quality of Service Management Kostenbetrachtung Rahmenbedingungen Herstellerübersicht Weitere Informationen H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

3 VPN Seminar Teil 1 - Einleitung H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

4 Einleitung Virtuelle private Netze ist ein Schlagwort, das seit einigen Monaten überall auf Messen, in Roadshows, und bei Produktankündigungen auftaucht. Dieses Seminar soll dazu beitragen, ein solides Verständnis über die Hintergründe und Möglichkeiten von VPNs zu erarbeiten. Ausgehend von einem weiten Überblick über die notwendigen Grundlagen und Techniken wird an Hand von Beispielen die aktuelle Bandbreite der Lösungen diskutiert. H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

5 VPN Seminar Teil 2 - Grundlagen H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

6 Was ist ein VPN? Das schöne an einem VPN ist, dass die Unzahl an existierenden Definitionen es jeder Firma erlaubt, ihr Produkt als VPN zu bezeichnen. Aber jede der möglichen Lösungen hat das gleiche Problem. Die Grundidee ist die Errichtung eines privaten Netzes mit Hilfe des Internets. Dies ist zwar billiger als eigene Leitungen zu benutzen, aber in etwa so, wie wenn jemand mit Watte in den Ohren und verbundenen Augen auf dem Times-Square vorgibt allein zu sein. (aus: wired magazine 1998) H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

7 Eine Definition Ein VPN ist eine Kommunikationsumgebung, mit einer Kontrolle des Zugangs und der Übertragung, so dass nur Daten zwischen definierten Partnern ausgetauscht werden können. Es ist basierend auf einer auch von anderen genutzten Infrastruktur gebaut und verwendet geeignete Mechanismen und Einrichtungen um die Datenflüsse voneinander zu separieren. H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

8 Ein VPN ist Ein VPN ist ein privates Netz in einer öffentlichen Umgebung, zum Beispiel dem Internet. ' 79:,!7 ;, , 0!, ,!! %#% #0 43, 74 #0 43, , H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

9 VPN - mehrere Netze in einer Infrastruktur #0 43, 74 #0 43, 74 #0 43, 74 '! 0397, 0 INTERNET '! 0397, 0 #0 43, 74 #0 43, #0 43, H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

10 VPN Seminar Teil 3 Grundlagen der Kryptographie H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

11 Verschlüsselung - Grundlagen 0807% $ #,/81 /81 8/1 8/1,8/ 1 $ # 0807% ,. 7. 9, 8, $. 880,. 7. 9, 8,790 9 Symmetrische-Verschlüsselung (DES, 3DES, RC2, RC4) schneller Kryptisierungsalgorithmus ideal für die Verschlüsselung von Massendaten Verwendet einen gemeinsamen (symmetrische) Schlüssel Die Privacy (Vertraulichkeit) der Daten basiert auf der Geheimhaltung des Schlüssels. H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

12 Nachteile der symmetrischen Verfahren 0807% $ #,/81 /81 8/1 8/1,8/ 1 $ # 0807% ,. 7. 9, 8, $. 880,. 7. 9, 8,790 9 Geheimhaltung des Schlüssels ist entscheidend wichtig periodischer Austausch des Schlüssels notwendig Das Errechnen des Schlüssels wird von der Menge der beobachteten verschlüsselten Daten begünstigt Verkürzt die Offenlegungsdauer, wenn der Schlüssel bekannt wurde Jedes Knotenpaar, das verschlüsselt kommuniziert, braucht einen eigenen eindeutigen Schlüssel Bei größerer Anzahl wird die Generierung und die Verteilung der 2 Schlüssel sehr komplex ( n 1) + n 1 (z.b Schlüssel für 100 Knoten ). 2 H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

13 Asymmetrische Krytographie $90 03 :0 3,3/07 32,9 02, :3!:-. 0 '071, 703 $90 03 :0 3,3/07 32,9 02, :3!7 ;,90!:-.!:-. 0 :89,:8.!:-.!7 ;,90 Bei der asymmetrischen Verschlüsselung verwendet jeder Knoten zwei Schlüssel, die in mathematischer Beziehung zueinander stehen: Einen public key und einen private key. Der private key ist vom public key nicht ableitbar. Daher kann der public key veröffentlicht werden. Möglichkeiten und Anwendungsbereiche Kryptisierung (RSA) Austausch eines Schlüssels über unsichere Verbindungen (Diffie- Hellmann) digitale Signatur (RSA, DAS) H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

14 Asymm. Verschlüsselung - I 0807% #$ $,/81 /81 8/1 8/1,8/ 1 #$ $ 0807% ,. 7. 9, 8, ,. 7. 9, 8,790 9!:-.!7 ;,90 Asymmetrische Krytographie (Public-Key-Verfahren) Jeder Knoten veröffentlichen seinen public key Jeder der eine verschlüsselte Nachricht zu einem bestimmten Host schicken möchte, verwendet dessen public key Nur wer den dazugehörigen private key besitzt, kann die Nachricht lesen H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

15 Asymm. Verschlüsselung - II 0807% #$ $ #$ $ 0807%0 9,/81 /81 8/1 8/1,8/ ,. 7. 9, 8, ,. 7. 9, 8,790 9!7 ;,90!:-. Authentisierung Der Absender verwendet seinen privaten Schlüssel durch Prüfen mit dem öffentlichen Schlüssel wird sichergestellt, dass der Absender eindeutig identifiziert werden kann H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

16 Asymm. Verschlüsselung - III 0807% #$ $,/81 /81 8/1 8/1,8/ 1 #$ $ 0807% ,. 7. 9, 8,790 9!7 ;,90!: !7 ;,90!:-.,. 7. 9, 8,790 9 Sicherer Transport Der Absender verwendet seinen privaten Schlüssel UND den öffentlichen Schlüssel des Empfängers durch Prüfen mit dem öffentlichen Schlüssel des Absenders wird sichergestellt, dass der Absender eindeutig identifiziert werden kann UND nur mit dem privaten Schlüssel kann der Empfänger die Nachricht lesen H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

17 VPN Seminar Teil 4 IPSec H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

18 IPSec Authent.-Header Org. IP Header TCP Header Daten Org. IP Header AH Header TCP Header Daten Durch Hash abgesichert (außer TTL und TOS Feld im IP-Header) Next Hdr Length Res. Security Index Sequenz # Hash 24 Bytes insgesamt H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

19 IPSec AH Header Next Hdr Length Res. Security Index Sequenz # Security Data 1 Byte 2 Bytes 2 Bytes 4 Bytes 4 Bytes n Bytes Next Hdr - Verweis auf Type der Daten (6-TCP, 17-UDP...) Lenght - Länge des AH Headers Security Parameter Index - ordnet zusammen mit den IP- Adressen für Empfänger und Ziel der Verbindung einen eindeutigen Satz von Parametern zu (Verfahren, Schlüssel, Startwerte usw.) Sequenznummer - mit dieser fortlaufend ansteigenden Nummer kann das Fehlen oder Hinzufügen eines Paketes erkannt werden Security Data - abhängig vom gewählten Verfahren unterschiedlich lange Prüfsummen zur eindeutigen Sicherung der Übertragung H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

20 IPSec Verschlüsselung Org. IP Header TCP Header Daten Org. IP Header ESP Header TCP Header Daten ESP Trailer ESP Authent. verschlüsselt Security Index Sequenz # Durch Hash abgesichert Init Vektor (optional) Hash 36 Bytes insgesamt Padding Pad Length Next Hdr H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

21 IPSec Tunnel Org. IP Header TCP Header Daten New IP Header ESP Header Org. IP Header TCP Header Daten ESP Trailer ESP Authent. verschlüsselt Security Index Sequenz # Durch Hash abgesichert Init Vektor (optional) Hash 36 Bytes insgesamt Padding Pad Length Next Hdr H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

22 IPSec ESP Format Security Index Seq. # Init Vektor (optional) Daten Padding Pad Length Next Hdr ESP Auth. 4 Bytes 4 Bytes n Bytes n Bytes n Bytes 1 Byte 1 Byte n Bytes Security Parameter Index - ordnet zusammen mit den IP-Adressen für Empfänger und Ziel einen eindeutigen Satz von Parametern zu Sequenznummer - zur Erkennung von fehlenden oder doppelten Daten Initialisierungs Vektor - Wenn ein Verschlüsselungsverfahren Daten zur Initialisierung benötigt, werden sie hier eingefügt Padding - Die Daten werden eine 4- (IPv4) oder 8- (IPv6) Byte-Grenze aufgefüllt (bei Bedarf auch mehr Paddings zur Verschlüsselung) auf Next Hdr - Verweis auf Type der Daten (6-TCP, 17-UDP...) ESP Authentication - abhängig vom gewählten Verfahren unterschiedlich lange Prüfsummen zur eindeutigen Sicherung der Übertragung H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

23 VPN Seminar Teil 17 - Lösung mit Router H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

24 VPN mit Routern Internet Zentrale Router mit Tunnel Router mit Tunnel In diesem Beispiel übernimmt ein Router die Funktion des VPN-Servers Alle wichtigen Router-Hersteller bieten entsprechende Funktionen in ihren Geräten H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

25 VPN mit Routern Der Router übernimmt zusätzlich alle Sicherheitsaufgaben in dieser Konfiguration Einsatz von spezieller Hardware kann bei höheren Geschwindigkeiten notwendig werden Konfiguration wird deutlich komplexer Nicht alle Hersteller bieten kompatible Verschlüsselungsverfahren Die Zusammenarbeit zwischen Herstellern und Zertifikatstellen ist noch unzureichend Die Vermischung von Funktionen stellt ein zusätzliches Sicherheitsrisiko dar H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

26 Beispielskonfiguration Außenstelle Die Außenstelle hat nur über die Zentrale Zugang zum Internet Internet Zentrale H.P. Dittler - BRAINTEC Netzwerk-Consulting

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