EdgeRouter - EdgeRouter와 Cisco ISR 간의 IPsec 정책기반 사이트 투 사이트 VPN¶

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Overview

이 문서는 EdgeRouter와 Cisco ISR 사이의 정책기반 사이트 투 사이트 IPsec VPN을 설정하는 방법에 대하여 서술합니다.

정책 기반 VPN 은 로컬, 원격지 서브넷 정의에 따라서 특징지을 수 있습니다. 정책 기반 VPN 타입과 달리 경로 기반 VPN은 가상 터널 인터페이스 (VTI)와 라우팅 엔트리 사용도에 따라서 특징 지을 수 있습니다.

NOTES & REQUIREMENTS: EdgeOS 1.9.7 이상의 펌웨어가 설치된 모든 EdgeRouter 모델에서 적용 가능합니다. 커맨드라인 인터페이스와 Cisco IOS, 상급 네트워킹에 대한 지식이 요구됩니다. 해당 주제에 대한 내용은 관련 문서 섹션의 문서를 확인하시기 바랍니다.

이 문서에서 사용한 장비:

EdgeRouter-X (ER-X)

- Cisco ISR

피어의 테스트 클라이언트 (Host1 and Server1)

Table of Contents

네트워크 다이어그램
Steps: 정책기반 VPN
Steps: Cisco ISR VPN
Steps: 태스팅 및 검증
관련 문서

네트워크 다이어그램

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EdgeRouter와 Cisco ISR에서 사용하는 인터페이스와 네트워크 토폴로지 정보는 아래와 같습니다:

ER-X

eth0 (WAN) - 203.0.113.1
eth1 (LAN) - 192.168.1.1/24

Cisco ISR

gi0/0 (WAN) - 192.0.2.1
gi0/1 (LAN) - 172.16.1.1/24

Steps: 정책기반 VPN

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라우팅과 인터페이스 설정은 이미 완료했으며, 서로 통신이 가능하다고 가정합니다.

IPsec과 관련있는 UDP 포트와 프로토콜은 다음과 같습니다:

UDP 500 (IKE)
ESP (Protocol 50)
UDP 4500 (NAT-T)

생성할 VPN 타입은 정책 기반 VPN이며, 원격지, 로컬 서브넷을 사용하며 해당 서브넷 정보가 없으면 프록시 ID를 사용합니다. 이 값들은 정확하게 두 피어간에 일치해야하며, 서로 동일한 내용을 가지고 있어야합니다. 터널을 통해서 미리 정해진 값들만 프록시 ID에서 전송 가능합니다. ER 예제에서는 192.168.1.0/24 가 LAN에서 존재하며, UniFi에서는 172.16.1.0/24를 사용합니다.

ER 환경설정을 수행하고 ISR 환경설정을 진행합니다.

CLI STEPS: 커맨드라인 인터페이스에 접속합니다. GUI의 CLI 버튼을 사용하거나 PuTTY와 같은 프로그램을 사용합니다.

환경설정 모드로 진입합니다.

configure

방화벽 룰 자동생성을 허용하고, NAT에서 발생한 IPsec 트래픽을 제외합니다.

set vpn ipsec auto-firewall-nat-exclude enable

IKE 프로포절 (P1)과 보안 설정을 생성합니다.

set vpn ipsec ike-group FOO0 lifetime 86400
set vpn ipsec ike-group FOO0 proposal 1 dh-group 14
set vpn ipsec ike-group FOO0 proposal 1 encryption aes256
set vpn ipsec ike-group FOO0 proposal 1 hash sha256

ESP 프로포절 (P2)과 보안 설정을 생성합니다.

set vpn ipsec esp-group FOO0 lifetime 43200
set vpn ipsec esp-group FOO0 pfs disable
set vpn ipsec esp-group FOO0 proposal 1 encryption aes128
set vpn ipsec esp-group FOO0 proposal 1 hash md5

Note

이 예제에서 보안 설정은 VPN 성능, 지속성, 보안을 극대화하기위해 선택하였습니다. IKE 프로포절은 보안 (AES256 + SHA256)에 주안점을 두고, ESP 프로포절은 성능 (AES128 + MD5)에 주안점을 두었습니다. 보안 설정으로 어떤 설정을 선택하던지, 단계 1 (P1)와 단계 2 (P2)는 양쪽 커넥션에 동일하게 설정해야 합니다.

5. 피어 주소와 미리 공유할 키를 정의합니다. (<secret>은 원하는 패스워드로 변경합니다.)

set vpn ipsec site-to-site peer 192.0.2.1 authentication mode pre-shared-secret
set vpn ipsec site-to-site peer 192.0.2.1 authentication pre-shared-secret <secret>
set vpn ipsec site-to-site peer 192.0.2.1 description IPsec

사이트 투 사이트 VPN 커넥션의 로컬 소스 주소 (퍼블릭 IP)를 정의합니다.

set vpn ipsec site-to-site peer 192.0.2.1 local-address 203.0.113.1

Note

고정되지 않은 IP 주소를 WAN 커넥션에서 사용할 수도 있습니다. DHCP의 경우에는 set ... peer 192.0.2.1 dhcp-interface eth0 명령어를 사용합니다. PPPoE 인터페이스와 로드밸런싱에서는 set ... peer 192.0.2.1 local-address 0.0.0.0 와 local-address any 명령어 사용을 권장합니다.

7. IKE 프로포절을 사이트 투 사이트 커넥션에 연결합니다.

set vpn ipsec site-to-site peer 192.0.2.1 ike-group FOO0

터널을 생성하여 원격지와 로컬 서브넷을 정의하고, ESP 프로포절과 연결합니다.

set vpn ipsec site-to-site peer 192.0.2.1 tunnel 1 esp-group FOO0
set vpn ipsec site-to-site peer 192.0.2.1 tunnel 1 local prefix 192.168.1.0/24
set vpn ipsec site-to-site peer 192.0.2.1 tunnel 1 remote prefix 172.16.1.0/24

(선택사항) IPsec 오프로딩 기능을 활성화 하여 ESP 성능을 향상시킵니다.

set system offload ipsec enable (this requires a reboot to become active)

변경사항을 커밋합니다.

commit

환경설정을 저장합니다.

save

Steps: Cisco ISR VPN

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IOS의 최신 버전과 장비에 인터넷이 연결되어있음을 확인하십시오. Cisco의 사이트 투 사이트 VPN 커넥션은 다음 IPsec 문서를 기준으로 합니다. Crypto Map Based IPsec VPN Fundamentals

CLI STEPS: IOS의 커맨드라인 인터페이스에 접속합니다.

설정모드로 진입합니다.

configure terminal

IKE 정책(ISAKMP)을 생성하고, EdgeRouter의 보안정책과 매칭합니다.

crypto isakmp policy 100
 encr aes 256
 hash sha256
 authentication pre-share
 group 14
 lifetime 86400

EdgeRouter의 보안정책과 맞는 IPsec 트랜스폼 셋을 생성합니다 (IPsec_TS)

crypto ipsec transform-set IPsec_TS esp-aes 128 esp-md5-hmac

피어 주소와 미리 공유할 키 값을 정의합니다. (<secret> 값을 원하는 값으로 정의합니다.)

crypto isakmp key <secret> address 203.0.113.1

원격, 로컬 서브넷을 정의하는 IPsec 접근 리스트 (IPsec_ACL)를 생성합니다.

ip access-list extended IPsec_ACL
 permit ip 172.16.1.0 0.0.0.255 192.168.1.0 0.0.0.255

크립토 맵을 생성하고 IPsec TS와 ACL에 연결합니다. 해당 작업은 P2 동안에 수행합니다.

crypto map IPsec_CM 100 ipsec-isakmp
 set peer 203.0.113.1
 set transform-set IPsec_TS
 match address IPsec_ACL
 set security-association lifetime seconds 43200

WAN 인터페이스에 크립토 맵을 할당합니다.

interface gi0/0
 crypto map IPsec_CM

(선택사항) 소스 NAT를 사용한다면, NAT의 변환된 주소에서 발생한 IPsec 트래픽을 제외하는 것을 잊지 마십시오.

ip access-list extended SourceNAT_ACL
 deny   ip 172.16.1.0 0.0.0.255 192.168.1.0 0.0.0.255
 permit ip 172.16.1.0 0.0.0.255 any

Note

ACL은 소스 NAT를 위한 이름입니다. 라우트 맵과 ACL이 다를 수 있습니다. 아래는 전체 NAT 환경설정입니다:

interface gi0/0
 ip nat outside

interface gi0/1
 ip nat inside

ip access-list extended SourceNAT_ACL
 deny   ip 172.16.1.0 0.0.0.255 192.168.1.0 0.0.0.255
 permit ip 172.16.1.0 0.0.0.255 any

ip nat inside source list SourceNAT_ACL interface gi0/0 overload

스타트업 환경설정에 변경 내역을 작성합니다.

copy running-config startup-config

Steps: 테스팅 및 검증

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IPsec VPN을 설정하고 난 이후에는 커넥션/상태를 다음 명령어를 통해서 검증할 수 있습니다.

IPsec 보안 옵션을 검증하고 ER의 상태를 확인합니다:

show vpn ipsec sa
peer-192.0.2.1-tunnel-1: #1, ESTABLISHED, IKEv1, 184447c009d51f80:14cc0f13aff401c0
 local  '203.0.113.1' @ 203.0.113.1
 remote '192.0.2.1' @ 192.0.2.1
 AES_CBC-256/HMAC_SHA2_256_128/PRF_HMAC_SHA2_256/MODP_2048
 established 237s ago, reauth in 85347s
 peer-192.0.2.1-tunnel-1: #1, INSTALLED, TUNNEL, ESP:AES_CBC-128/HMAC_MD5_96
   installed 237 ago, rekeying in 41939s, expires in 42964s
   in  cb321982,    180 bytes,     3 packets,   231s ago
   out 5d4174b1,    180 bytes,     3 packets,   231s ago
   local  192.168.1.0/24
   remote 172.16.1.0/24

sudo ipsec statusall
Status of IKE charon daemon (strongSwan 5.2.2, Linux 3.10.14-UBNT, mips):
 uptime: 10 minutes, since Mar 12 09:05:48 2017
 malloc: sbrk 376832, mmap 0, used 269320, free 107512
 worker threads: 11 of 16 idle, 5/0/0/0 working, job queue: 0/0/0/0, scheduled: 2
 Listening IP addresses:
 203.0.113.1
 192.168.1.1
Connections:
peer-192.0.2.1-tunnel-1:  203.0.113.1...192.0.2.1  IKEv1
peer-192.0.2.1-tunnel-1:   local:  [203.0.113.1] uses pre-shared key authentication
peer-192.0.2.1-tunnel-1:   remote: [192.0.2.1] uses pre-shared key authentication
peer-192.0.2.1-tunnel-1:   child:  192.168.1.0/24 === 172.16.1.0/24 TUNNEL
Routed Connections:
peer-192.0.2.1-tunnel-1{1}:  ROUTED, TUNNEL
peer-192.0.2.1-tunnel-1{1}:   192.168.1.0/24 === 172.16.1.0/24
Security Associations (1 up, 0 connecting):
peer-192.0.2.1-tunnel-1[1]: ESTABLISHED 5 minutes ago, 203.0.113.1[203.0.113.1]...192.0.2.1[192.0.2.1]
peer-192.0.2.1-tunnel-1[1]: IKEv1 SPIs: 184447c009d51f80_i* 14cc0f13aff401c0_r, pre-shared key reauthentication in 23 hours
peer-192.0.2.1-tunnel-1[1]: IKE proposal: AES_CBC_256/HMAC_SHA2_256_128/PRF_HMAC_SHA2_256/MODP_2048
peer-192.0.2.1-tunnel-1{1}:  INSTALLED, TUNNEL, ESP SPIs: cb321982_i 5d4174b1_o
peer-192.0.2.1-tunnel-1{1}:  AES_CBC_128/HMAC_MD5_96, 180 bytes_i (3 pkts, 324s ago), 180 bytes_o (3 pkts, 324s ago)
peer-192.0.2.1-tunnel-1{1}:   192.168.1.0/24 === 172.16.1.0/24

2. ER IPsec strongSwan 환경설정을 검증합니다:

sudo cat /etc/ipsec.conf
# generated by /opt/vyatta/sbin/vpn-config.pl

config setup

conn %default
       keyexchange=ikev1

conn peer-192.0.2.1-tunnel-1
       left=203.0.113.1
       right=192.0.2.1
       leftsubnet=192.168.1.0/24
       rightsubnet=172.16.1.0/24
       ike=aes256-sha256-modp2048!
       keyexchange=ikev1
       ikelifetime=86400s
       esp=aes128-md5!
       keylife=43200s
       rekeymargin=540s
       type=tunnel
       compress=no
       authby=secret
       auto=route
       keyingtries=%forever
#conn peer-192.0.2.1-tunnel-1

3. ER 외부 WAN 인터페이스를 통해서 수신하는 IKE 트래픽을 캡쳐합니다:

sudo tcpdump -i eth0 -n udp dst port 500
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
IP 203.0.113.1.500 > 192.0.2.1.500: isakmp: phase 1 I ident
IP 192.0.2.1.500 > 203.0.113.1.500: isakmp: phase 1 R ident
IP 203.0.113.1.500 > 192.0.2.1.500: isakmp: phase 1 I ident[E]
IP 192.0.2.1.500 > 203.0.113.1.500: isakmp: phase 1 R ident[E]
IP 203.0.113.1.500 > 192.0.2.1.500: isakmp: phase 2/others I oakley-quick[E]
IP 192.0.2.1.500 > 203.0.113.1.500: isakmp: phase 2/others R oakley-quick[E]

Note

실시간 캡쳐의 결과이므로 아무런 결과가 발견되지 않는다면 클라이언트가 트래픽을 생성하지 않거나 트래픽 업스트림이 차단당한 것일수도 있습니다.

4. ER IPsec VPN 로그를 확인합니다:

sudo swanctl --log
[KNL] creating acquire job for policy 192.168.1.10/32[icmp/8] === 172.16.1.10/32[icmp/8] with reqid {1}
[IKE] initiating Main Mode IKE_SA peer-192.0.2.1-tunnel-1[1] to 192.0.2.1
[ENC] generating ID_PROT request 0 [ SA V V V V ]
[NET] sending packet: from 203.0.113.1[500] to 192.0.2.1[500] (160 bytes)
[NET] received packet: from 192.0.2.1[500] to 203.0.113.1[500] (108 bytes)
[ENC] parsed ID_PROT response 0 [ SA V ]
[IKE] received NAT-T (RFC 3947) vendor ID
[ENC] generating ID_PROT request 0 [ KE No NAT-D NAT-D ]
[ENC] parsed ID_PROT response 0 [ KE No V V V V NAT-D NAT-D ]
[ENC] generating ID_PROT request 0 [ ID HASH N(INITIAL_CONTACT) ]
[ENC] parsed ID_PROT response 0 [ ID HASH ]
[IKE] IKE_SA peer-192.0.2.1-tunnel-1[1] established between 203.0.113.1[203.0.113.1]...192.0.2.1[192.0.2.1]
[ENC] generating QUICK_MODE request 561157166 [ HASH SA No ID ID ]
[ENC] parsed QUICK_MODE response 561157166 [ HASH SA No ID ID N((24576)) ]
[IKE] CHILD_SA peer-192.0.2.1-tunnel-1{1} established with SPIs cb321982_i 5d4174b1_o and TS 192.168.1.0/24 === 172.16.1.0/24

Note

실시간 캡쳐 결과이므로 출력이 보이지 않는다면, 트래픽이 방화벽을 통해서 허용되었는지 확인하십시오. 다른 방법으로는 show vpn log | no-more명령어를 통해서 전체 IPsec 로그 히스토리를 확인할 수 있습니다.

5. IPsec 보안 설정을 확인하고 ISR의 통계치를 확인합니다:

show crypto isakmp sa
IPv4 Crypto ISAKMP SA
dst             src             state          conn-id status
192.0.2.1       203.0.113.1     QM_IDLE           1002 ACTIVE

show crypto isakmp sa detail
IPv4 Crypto ISAKMP SA
C-id  Local           Remote          I-VRF  Status Encr Hash   Auth DH Lifetime Cap.
1002  192.0.2.1       203.0.113.1            ACTIVE aes  sha256 psk  14 23:58:38

show crypto engine connections active
Crypto Engine Connections
  ID  Type    Algorithm           Encrypt  Decrypt LastSeqN IP-Address
   5  IPsec   AES+MD5                   0        3        3 192.0.2.1
   6  IPsec   AES+MD5                   3        0        0 192.0.2.1
1002  IKE     SHA256+AES256             0        0        0 192.0.2.1

show crypto ipsec sa
interface: GigabitEthernet0/0
   Crypto map tag: IPsec_CM, local addr 192.0.2.1

  protected vrf: (none)
  local  ident (addr/mask/prot/port): (172.16.1.0/255.255.255.0/0/0)
  remote ident (addr/mask/prot/port): (192.168.1.0/255.255.255.0/0/0)
  current_peer 203.0.113.1 port 500
    PERMIT, flags={origin_is_acl,}
   #pkts encaps: 3, #pkts encrypt: 3, #pkts digest: 3
   #pkts decaps: 3, #pkts decrypt: 3, #pkts verify: 3
   #pkts compressed: 0, #pkts decompressed: 0
   #pkts not compressed: 0, #pkts compr. failed: 0
   #pkts not decompressed: 0, #pkts decompress failed: 0
   #send errors 0, #recv errors 0

    local crypto endpt.: 192.0.2.1, remote crypto endpt.: 203.0.113.1
    path mtu 1500, ip mtu 1500, ip mtu idb GigabitEthernet0/0
    current outbound spi: 0xCB321982(3409058178)
    PFS (Y/N): N, DH group: none

    inbound esp sas:
     spi: 0x5D4174B1(1564570801)
       transform: esp-aes esp-md5-hmac ,
       in use settings ={Tunnel, }
       conn id: 1, flow_id: SW:1, sibling_flags 80000040, crypto map: IPsec_CM
       sa timing: remaining key lifetime (k/sec): (4274119/42738)
       IV size: 16 bytes
       replay detection support: Y
       Status: ACTIVE(ACTIVE)

    inbound ah sas:

    inbound pcp sas:

    outbound esp sas:
     spi: 0xCB321982(3409058178)
       transform: esp-aes esp-md5-hmac ,
       in use settings ={Tunnel, }
       conn id: 2, flow_id: SW:2, sibling_flags 80000040, crypto map: IPsec_CM
       sa timing: remaining key lifetime (k/sec): (4274119/42738)
       IV size: 16 bytes
       replay detection support: Y
       Status: ACTIVE(ACTIVE)

show crypto map interface GigabitEthernet0/0
Crypto Map IPv4 "IPsec_CM" 100 ipsec-isakmp
       Peer = 203.0.113.1
       Extended IP access list IPsec_CM
           access-list IPsec_ACL permit ip 172.16.1.0 0.0.0.255 192.168.1.0 0.0.0.255
       Current peer: 203.0.113.1
       Security association lifetime: 4608000 kilobytes/43200 seconds
       Responder-Only (Y/N): N
       PFS (Y/N): N
       Transform sets={
               IPsec_TS:  { esp-aes esp-md5-hmac  } ,
       }
       Interfaces using crypto map IPsec:
               GigabitEthernet0/0

ISR의 P1 negotiation을 콘솔에서 디버깅합니다:

debug crypto isakmp
ISAKMP (0): received packet from 203.0.113.1 dport 500 sport 500 Global (N) NEW SA
ISAKMP: Created a peer struct for 203.0.113.1, peer port 500
ISAKMP: local port 500, remote port 500
ISAKMP:(0):atts are acceptable. Next payload is 0
ISAKMP:(0): sending packet to 203.0.113.1 my_port 500 peer_port 500 (R) MM_SA_SETUP
ISAKMP (0): received packet from 203.0.113.1 dport 500 sport 500 Global (R) MM_SA_SETUP
ISAKMP:(1001): sending packet to 203.0.113.1 my_port 500 peer_port 500 (R) MM_KEY_EXCH
ISAKMP (1001): received packet from 203.0.113.1 dport 500 sport 500 Global (R) MM_KEY_EXCH
ISAKMP:(1001):SA authentication status: authenticated
ISAKMP:(1001):SA has been authenticated with 203.0.113.1
ISAKMP:(1001):Input = IKE_MESG_INTERNAL, IKE_PHASE1_COMPLETE
ISAKMP:(1001): processing ID payload. message ID = 561157166
ISAKMP:(1001):Node 561157166, Input = IKE_MESG_FROM_PEER, IKE_QM_EXCH
ISAKMP:(1001):Node 561157166, Input = IKE_MESG_INTERNAL, IKE_GOT_SPI
ISAKMP:(1001):Node 561157166, Input = IKE_MESG_FROM_IPSEC, IPSEC_INSTALL_DONE
ISAKMP (1001): received packet from 203.0.113.1 dport 500 sport 500 Global (R) QM_IDLE
ISAKMP:(1001):Node 561157166, Input = IKE_MESG_FROM_PEER, IKE_QM_EXCH

Server1 과 Host1사이에 터널을 통해 트래픽을 전송해봅니다:

ping 192.168.1.10
PING 192.168.1.10 (192.168.1.10) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.10: icmp_seq=1 ttl=63 time=45.9 ms
64 bytes from 192.168.1.10: icmp_seq=2 ttl=63 time=45.2 ms
64 bytes from 192.168.1.10: icmp_seq=3 ttl=63 time=45.5 ms

ping 172.16.1.10
PING 172.16.1.10 (172.16.1.10) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.16.1.10: icmp_seq=1 ttl=63 time=43.9 ms
64 bytes from 172.16.1.10: icmp_seq=2 ttl=63 time=44.1 ms
64 bytes from 172.16.1.10: icmp_seq=3 ttl=63 time=44.4