搭建基于 SSL 证书认证的 strongSwan IKEv2 Server

本文由 Trusty Wolf 发表于 V2EX, 通过 CC BY-SA 3.0 协议授权, 转载请注明出处。

IKEv2 作为最新的 IPsec 秘钥交换协议，大幅增强了对移动设备等经常变化的网络环境的支持(MOBIKE)。其对于 NAT traversal 的功能支持也较 IKEv1 大幅改观。但是由于相关软件的学习路线较为陡峭，且中文资料较少，对新手并不太友好。小狼也是经过长时间的入门和摸索，逐步积累出了以下一些资料和配置文件。重要的部分都加以中文注释，以降低大家理解的难度。

随着 SSL 证书的廉价化 /免费化，获得一个 SSL 证书也并不是什么复杂的事情。但是 SSL 证书除了 HTTPS 之外其实还有一个非常实用的功能，进行 IKEv2 身份认证。当然，由于 SSL 证书的 CA 都是公共的，虽然可以通过 ID 来限制客户端，但客户端也有可能因为域名被盗等原因有被冒充的风险，所以如果是企业的生产环境，还是使用自签名的 CA 和证书比较保险。

有人可能会说，用 EAP-MSCHAPv2 多方便，无需客户端证书，设置账号密码即可。但请注意， MSCHAPv2 是一个非常老的协议，在现时基于 RSA 证书的认证无疑是更优选择。

示例环境使用了 RHEL/CentOS 7 with EPEL repository, 其他发行版配置大同小异。
示例的场景是大家最常用的：接入网关 Site/Point to the Internet
示例使用了一个域名： test.v2ex
示例兼容: Windows 7+ iOS9+ 以及 OSX, Android 需要使用 strongSwan 客户端

关于域名的购入(可以使用免费的 eu.org 域名), DNS 的设置以及 SSL 证书的申请这里不再叙述。

strongSwan 安装

请先开启 EPEL 源(不再叙述)

# sudo yum -y install strongswan && sudo systemctl enable strongswan

strongSwan 配置

HQ 端

# sudo vi /etc/strongswan/ipsec.conf
在最后添加一行
include ikev2.conf

然后修改 ikev2.conf 配置文件

# sudo vi /etc/strongswan/ikev2.conf

# ikev2.conf

# 默认连接设置
conn %default
        # General Connection Parameters
        # IKEv2
        keyexchange=ikev2
        # 指定加密算法, ESP 包为了兼容 WIN7 添加了 SHA1 支持
        # 请参考: http://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/SecurityRecommendations
        # 加密算法的选择会对传输性能产生较大影响
        # 一般情况下建议注释掉以下两行，在 Branch 端路由器中调整相关设置
        ike=aes128-sha256-modp2048,aes256-sha256-modp2048!
        esp=aes128-sha256-modp2048,aes128-sha256,aes128-sha1!
        # strongSwan 启动时该连接的行为(自动添加连接)
        auto=add
        # RFC2393 IP 有效载荷压缩协议(IPComp)
        compress=yes
        # 当意外断开后清除连接, 开启 Dead Peer Detection (DPD)
        dpdaction=clear
        # 调高 DPD 延时, 让 MOBIKE(IKEv2 Mobility and Multihoming) 起作用
        #dpdtimeout=360s
        # 关闭服务端的 re-key, 兼容 Windows
        rekey=no
        # 支持 IKEv2 数据包分片 RFC 7383
        # 客户端可能会出现兼容性问题, 请务必测试一下
        fragmentation=yes
        # 服务器端接口为本机默认路由
        left=%defaultroute
        # HQ 端虚拟地址
        leftsourceip=1.2.3.1
        # HQ 端下发默认路由给 Branch 端
        leftsubnet=0.0.0.0/0
        # 服务器证书
        leftcert=server.crt
        # 服务器 ID(IOSBranch 端需要输入)
        leftid=@server.test.v2ex
        # 总是向 Branch 端发送证书(解决 IOSBranch 端兼容问题)
        leftsendcert=always
        # Branch 端不限制 IP 地址
        right=%any
        # Branch 端 CA 与 HQ 端一致
        rightca=%same
        # Branch 端 DNS
        rightdns=8.8.8.8

# Windows IKEv2 Machine Certificate
conn IKEv2_WIN
        # Branch 端虚拟地址
        rightsourceip=1.2.3.2/28
        # 指定 Branch 端证书的 ID(SAN 字段), 增强安全性, 适用于使用公共 CA 的场合
        # 如果使用自签 CA 和证书, 则无需指定 ID, 注释掉即可
        rightid="CN=win.test.v2ex"

# iOS IKEv2 EAP-TLS Certificate
conn IKEv2_iOS
        #指定认证模式为 EAP-TLS
        rightauth=eap-tls
        eap_identity=%identity
        # Branch 端虚拟地址
        rightsourceip=1.2.3.16/28
        # 指定 Branch 端 ID, 增强安全性
        rightid=@ios.test.v2ex

接下来申请 SSL 证书，示例里用到了三个，分别是： server.test.v2ex win.test.v2ex ios.test.v2ex 申请完毕之后会得到相应的证书.crt 文件和秘钥.key 文件，然后为了补全证书链我们还需要 CA.crt 和 ROOT.crt 文件，这些相信稍微配置过 HTTPS 服务器的各位都应该了解。在 IKEv2 的服务端，我们只需要 server.test.v2ex 的证书，秘钥以及链证书。

# sudo cp server.crt /etc/strongswan/ipsec.d/certs/
# sudo cp ca.crt /etc/strongswan/ipsec.d/cacerts/
# sudo cp root.crt /etc/strongswan/ipsec.d/cacerts/
# sudo chmod 640 /etc/strongswan/ipsec.d/certs/server.crt
# sudo chmod 640 /etc/strongswan/ipsec.d/cacerts/*.crt
# sudo cp server.key /etc/strongswan/ipsec.d/private/
# sudo chmod 600 /etc/strongswan/ipsec.d/private/server.key

接下来编辑 ipsec.secrets 文件

# sudo vi /etc/strongswan/ipsec.secrets
增加一行
: RSA server.key

接下来进行 Firewalld 防火墙的设置注意， Firewalld 在设置 MASQUERADE 之后会自动添加 net.ipv4.ip_forward=1, 所以无需修改 /etc/sysctl.conf 文件

# sudo firewall-cmd --permanent --add-service=ipsec
# sudo firewall-cmd --permanent --add-masquerade
# sudo firewall-cmd --reload

最后启动 strongSwan, HQ 端就设置完成了

# sudo systemctl start strongswan

Windows 和 iOS 客户端设置

首先我们需要将 win.test.v2ex 和 ios.test.v2ex 的 SSL 证书转换成可导入的 pkcs12 格式

为了安全起见, 最好设置一下导入导出的密码

# openssl pkcs12 -export -out client.pfx -inkey client.key -in client.crt

这样我们就得到了 client.pfx 文件，将其导入至相应客户端中即可。详情请参考：

iOS 只需要通过邮件和浏览器下载 client.pfx 文件, 打开之后输入密码导入即可。

配置 IKEv2 时注意选择相应的证书配置文件，已经别忘记输入服务器和客户端 ID(即为相应域名)。

Enjoy!