CentOS 6.5 ipesc下Openswan实现双IDC互联

一、软件说明
1、Openswan简介   

 Openswan是Linux下IPsec的最佳实现方式，其功能强大，最大程度地保证了数据传输中的安全性、完整性问题。   openswan支持2.0、2.2、2.4以及2.6内核，可以运行在不同的系统平台下，包括X86、X86_64、IA64、MIPS以及ARM。   

 Openswan是开源项目FreeS/WAN停止开发后的后继分支项目,其分裂为两个项目，Openswan与 Strongswan，Openswan由三个主要组件构成：配置工具（ipsec命令脚本）、Key管理工具（pluto）、内核组件（KLIPS/26sec）26sec使用2.6内核内建模块Netkey，用来替代Openswan开发的KLIPS模块，2.4及以下版本内核无Netkey模块支持，只能使用KLIPS。如果你用的是2.6.9以上的内核，推荐使用26sec，可以不用给内核打Nat-T补丁就可以使用NAT，2.6.9以下版本内核的NETKEY存在Bug，推荐使用KLIPS。IPSec差不多是最老的×××标准了，她的依然很安全，当然是在配置好以后。言下之意，她的配置比较麻烦。本文下面将做说明。 
 因为FreeS/WAN已经在2004年三月停止开发，所以我们使用她的后继项目Openswan来做我们的IPSec实验。其相比FreeS/WAN有个好处，如果使用 26sec 的时候，Openswan不用打补丁，就可以用nat。
2、Openswan的安装  

  因为IPSec工作在网络层，所以需要系统内核态的支持，上面说过，有两个选择，用自带(26sec)的或用Openswan(KLIPS)的，为了方便（如何打补丁和编译内核不是本文讨论的重点），本文使用CentOS源中编译好的Openswan来进行实验。# yum install openswan    如果你想从源码安装，到http://www.openswan.org/code  下载软件包，然后按照包中的说明安装。由于我们使用26sec，所以只要make programs;make install就可以搞定。值得注意的是，现在的Openswan已经内建些个好用的补丁，比如x.509和NAT Traversal的支持，使用起来非常的方便。你也可以用下面的命令来检验你的安装。
# ipsec verify
3、Openswan的认证方式   
Openswan支持许多不同的认证方式，包括 :

RSA keys、   (RSA Signature比较简单)

pre-shared keys、

xauth或x.509证书方式。.

4、Openswan的连接方式：
1)  Network-To-Network方式   本文重点是以此来完成企业需求的

   Network-To-Network方式是把两个网络连接成一个虚拟专用网络。当连接建立后，每个子网的主机都可透明地访问远程子网的主机。

要实现此种连接方式，要满足以下两个条件：  

  I. 每个子网各自拥有一台安装有OpenSWan的主机作为其子网的出口网关或者路由; 

  II.每个子网的IP段不能有叠加

(2)Road Warrior方式  

  当使用Network-To-Network方式时，作为每个子网网关的主机(openswan server)不能像子网内部主机那样透明访问远程子网的主机，也就是说：如果你是一个使用LClient的移动用户，经常出差或是在不同的地点办公，你的LClient将不能用Network-To-Network方式与公司网络进行连接。Road Warrior方式正是为这种情况而设计的，连接建立后，你的LClient就可以连接到远程的网络了。(或者使用SSL ***的开源产品open***来实现出差时候，远程拨号访问的需求)

   更多详情请参见OpenSWan项目主页：http://www.openswan.org
5、本文将从以下几点进行测试
net-to-net模型  **********
1）基于pre-shared keys认证方式（PSK）
2）基于RSA Signature认证方式(RSA数字签名)
3）基于数字证书认证方式(x.509证书)
4）基于XAUTH认证方式(IPSec/Xauth PSK)
RoadWarrior
5）基于pre-shared keys认证方式（PSK）
6）基于RSA Signature认证方式(RSA数字签名)
7）基于数字证书认证方式(x.509证书)
8）基于XAUTH认证方式(IPSec/Xauth PSK)

二、环境说明
1、网络拓扑

2、实验目的

  本使用目的是为了实现client1和client2两个不同地区不同子网的互通。即不同机房，不同网段的内网机器通信

3、实验环境介绍 
设备名称
IP地址信息
所属机房

北京
***server1外网   eth0  192.168.2.48     
桥接内网         eth2  192.168.183.1     
VMnet1网关            192.168.2.1

上海
***server2
外网eth0  192.168.2.111     
桥接内网eth2  192.168.233.1     
VMnet2网关     192.168.2.1client1    


---北京
eth0      192.168.183.44   
VMnet网关      192.168.183.1     
说明，我使用的是网关路由模式，是client机器通过此网关来通信



client2    ----上海
eth0       192.168.233.44   VMnet4
网关       192.168.233.1

我本地的网络是192.168.2.0/24网段，为了让×××Server可以上网，我这边把×××Server的eht0设定到了192.168.2.0/24网段，并且网卡设定为桥接，其他的网络安装上面表格配置好，这样我们就可以全部远程操作了,把每个主机的主机名修改好，这样便于我们观察。

三、Openswan环境部署

1、开启数据转发
# vim /etc/sysctl.conf
 net.ipv4.ip_forward = 1
 net.ipv4.conf.default.rp_filter = 0
2、关闭icmp重定向# sysctl -a | egrep "ipv4.*(accept|send)_redirects" | awk -F "=" '{print$1"= 0"}' >> /etc/sysctl.conf
# sysctl -p
3、关闭SELinux# setenforce 0
4、安装openswan    (两台***serve上面都是同样操作
# yum install openswan lsof -y
# rpm -ql openswan      //查看安装了那些文件。
# ipsec --version       //查看ipsec的版本
[root@***server1 etc]# ipsec --version  
Linux Openswan U2.6.32/K2.6.32-431.el6.x86_64 (netkey)
See `ipsec --copyright' for copyright information.
这里并没有加载任何的IPsec stack，当启动IPsec后会自动加载系统自带的netkey。
[root@***server1 etc]#service ipsec start
[root@***server1 etc]# ipsec verify    //对ipsec进行验证(两台***serve上面都是同样操作)

#################

重要说明，如果前边的步骤没做安装文档完成，汇报一下错误，导致接下来的未知错误

[root@localhost ~]# ipsec verify
Checking your system to see if IPsec got installed and started correctly:
Version check and ipsec on-path                            [OK]
Linux Openswan U2.6.32/K(no kernel code presently loaded)
Checking for IPsec support in kernel                          [FAILED]
 SAref kernel support                                  [N/A]
Checking that pluto is running                             [FAILED]
  whack: Pluto is not running (no "/var/run/pluto/pluto.ctl")
Two or more interfaces found, checking IP forwarding              [FAILED]
  whack: Pluto is not running (no "/var/run/pluto/pluto.ctl") 
Checking NAT and MASQUERADEing                              [OK]
Checking for 'ip' command                                 OK]
Checking /bin/sh is not /bin/dash                            [OK]
Checking for 'iptables' command                             [OK]
cat: /etc/ipsec.d/examples/no_oe.conf: No such file or directory
cat: /etc/ipsec.d/examples/no_oe.conf: No such file or directory
Opportunistic Encryption Support

所以， 确保ipsec verify的结果都是如图所示方可继续接下来的配置

我们可以看到openswan监听在UDP的500和4500两个端口，其中500是用来IKE密钥交换协商，4500的NAT-T是nat穿透的

四、Openswan配置(network-to-network)
1、基于pre-shared keys认证方式（PSK）

在***server1（）上面作如下修改，里面的配置参数很多，大家可以参照man ipsec.conf里面的讲解# vim /etc/ipsec.conf
[root@melin etc]# grep -Ev  '#|^$' ipsec.conf.psk 
config setup
     protostack=netkey
     nat_traversal=yes
     virtual_private=
     oe=off
conn net-to-net
     ike=aes256-sha2_256;modp2048
     phase2alg=aes256-sha2_256;modp2048
     authby=secret      
     type=tunnel
     left=192.168.2.48
     leftsubnet=192.168.183.0/24
     leftid=@test1 
     leftnexthop=%defaultroute
     right=192.168.2.111
     rightsubnet=192.168.233.0/24
     rightid=@test2
     rightnexthop=%defaultroute
     auto=add  /add代表只是添加，但并不会连接，如果为start则代表着启动自动连接.

同样在另一台***server2上面配置和***sever1一样的配置文件

即： scp ipsec.conf 192.168.2.111:/etc/ (两台***serve上面的ipsec.conf配置文件是一样的)

[root@***server1 etc]#  vim /etc/ipsec.secrets
192.168.2.48 %any 0.0.0.0 : PSK "123"
这个文件的格式为:“Local Ip address”  “remote ip address” : PSK “your key”
在192.168.2.111（***server2）上面修改成如下
[root@***server2 etc]# vim /etc/ipsec.secrets
192.168.2.111 %any 0.0.0.0 : PSK "123"
重启两个***服务
# service ipsec restart然后启动一下我们的con
# ipsec auto --up net-to-net  （此处由于ipsec.conf中auto=add,所以需要手动添加）

当我们看到ipsec sa estabilished,就证明我们连接成功了，也可以从中看到一些加密方法，密钥交换参数，我们也可以在配置文件里面添加如下信息进行修改。（记得保持同步到***server2）

ike=aes256-sha2_256;modp2048
phase2alg=aes256-sha2_256;modp2048

然后在clinet1上面去ping对端子网的设备,可以看到如下，但是×××Server是不能ping通对方子网的设备的。

client1上的操作：

route add  default gw  192.168.183.1

我们可以在任意×××Server网关上面抓包，查看数据信息

# tcpdump -i eth2 -nn

# tcpdump -i eth0 -nn

其中ESP（Encapsulating Security Payload）就是加密数据。

echo request 

echo  reply

表明既可以发送请求，也可以收到回应包

测试通过后，可以把连接配置中 auto=add    

             更改为： auto=start 

这样当Openswan启动时就可自动进行连接。
到此我们net-to-net基于psk模式的×××就搭建成功了。

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二、基于RSA Signature认证方式(RSA数字签名)

注：因为我是接着上面的实验进行操作，一直有问题无法解决，后来重新安装了一下，安装下面的流程一次就成功了。
openswan的安装方式同本文刚开始安装一样，下面我们主要讲解配置的不同。

下面提到的L-Server指的是192.168.2..48（×××Server1），
R-Server指的是192.168.2.111（×××Server2）。
在L-Server上面进行如下操作生成一个新的RSA密钥对
# ipsec newhostkey --output /etc/ipsec.secrets（可以先不操作）因为这个生成过程太过缓慢，我们使用下面方面进行加速生成
# rm -rf /dev/random# ln -s /dev/urandom /dev/random
# ipsec newhostkey --output /etc/ipsec.secrets

在R-Server上面执行一遍
# rm -rf /dev/random# ln -s /dev/urandom /dev/random
# ipsec newhostkey --output /etc/ipsec.secrets
在L-Server上执行ipsec showhostkey                   --left得到L-Server的公钥
# ipsec showhostkey --left

在R-Server上执行ipsec showhostkey --right得到R-Server的公钥
# ipsec showhostkey --right

请记住这两个key，后面会用到，也可以使用重定向加到配置文件里面

L-Sserver:
编辑/etc/ipsec.conf文件
# vim /etc/ipsec.conf

# scp /etc/ipsec.conf 192.168.2.111:/etc  （同步到R-server上）
# service ipsec restart

# ipsec auto --up net-to-net

当我们看到ipsec sa estabilished,就证明我们连接成功了

测试通过后，可以把连接配置中 auto=add    

             更改为： auto=start 

# service ipsec restart

测试：

在一端client1去ping另一端的客户机client2，然后我们在***server上面抓包查看。

我们可以在任意×××Server1网关上面抓包，查看数据信息

# tcpdump -i eth2 -nn

# tcpdump -i eth0 -nn

此时一切测试成功之后 
# chkconfig ipsec on

基于RSA Signature认证方式(RSA数字签名)搭建完毕。