03-vpn

pentest/01-network/03-vpn-dmz-wifi/01-vpn/README.md

@@ -0,0 +1,234 @@
+# Сетевая безопасность. Лабораторная работа №1 (HW)
+## Ход работы
+
+Для стенда мы будем использовать 2 виртуальные машины `Ubuntu Linux 22.04`:
+
+| hostname | ip address |
+| ----- | ----- |
+| ubuntu | 192.168.103.100 |
+| ubuntu2 | 192.168.103.101 |
+
+`ubuntu` будет использоваться в качестве сервера, а `ubuntu2` -- в качестве клиента.
+
+С помощью инструмента `iperf3` и замерим скорость передачи данных в условиях открытой сети. 
+
+![alt text](img/03.png)
+
+Как видим, при отсутствии VPN скорость между хостами около 18 Гбит/с.
+
+### Настройка OpenVPN
+1. Для настройки OpenVPN установим необходимые пакеты на обе машины с помощью `sudo apt install openvpn`
+
+`ubuntu`
+
+![alt text](img/01.png)
+
+`ubuntu2`
+
+![alt text](img/02.png)
+
+2. Настроим сервер OpenVPN на `ubuntu`
+   1. Создадим каталог `/etc/openvpn/easy-rsa` и скопируем в него исполняемый файл `easy-rsa`
+
+    ```bash
+   root@ubuntu:/home/marker# mkdir /etc/openvpn/easy-rsa
+   root@ubuntu:/home/marker# cp -R /usr/share/easy-rsa /etc/openvpn/
+   root@ubuntu:/home/marker# cd /etc/openvpn/easy-rsa/
+    ```
+
+   2. Выполним инициализацию PKI
+   
+    ```bash
+    ./easyrsa init-pki
+    ```  
+    ![alt text](img/10.png)
+
+   3. Выпустим корневой сертификат
+   
+    ```bash
+    ./easyrsa build-ca
+    ```  
+
+    ![alt text](img/11.png)
+    
+   4. Сгенерируем последовательность Диффи-Хелмана (DH)
+   
+    ```bash
+    ./easyrsa gen-dh
+    ```  
+
+    ![alt text](img/12.png)
+
+   5. Создадим CRL
+   
+    ```bash
+    ./easyrsa gen-crl
+    ```  
+
+    ![alt text](img/13.png)
+
+   6. Сгенерируем ключ TLS-Auth
+   
+    ```bash
+    openvpn --genkey tls-auth /etc/openvpn/ta.key
+    ```  
+
+    ![alt text](img/14.png)
+
+   7. Сгенерируем серверный сертификат
+   
+    ```bash
+    ./easyrsa build-server-full server nopass
+    ```  
+
+    ![alt text](img/15.png)
+
+   8. Скопируем криптографическую информацию в папку `/etc/openvpn/` 
+   
+    ```bash
+    cp ./pki/ca.crt /etc/openvpn/ca.crt
+    cp ./pki/dh.pem /etc/openvpn/dh2048.pem
+    cp ./pki/crl.pem /etc/openvpn/crl.pem
+    cp ./pki/issued/server.crt /etc/openvpn/server.crt
+    cp ./pki/private/server.key /etc/openvpn/server.key
+    ```  
+
+   9.  Создадим файл `/etc/openvpn/server.conf` и наполним его следующим:
+   
+    ```
+    port 1194
+    # TCP or UDP server?
+    ;proto tcp
+    proto udp
+    dev tun
+    ca ca.crt
+    cert server.crt
+    key server.key  # This file should be kept secret
+    dh dh2048.pem
+    server 10.8.0.0 255.255.255.0
+    ifconfig-pool-persist /var/log/openvpn/ipp.txt
+    keepalive 10 120
+    tls-auth ta.key 0 # This file is secret
+    cipher CHACHA20-POLY1305
+    data-ciphers CHACHA20-POLY1305
+    persist-key
+    persist-tun
+    status /var/log/openvpn/openvpn-status.log
+    verb 3
+    ```  
+
+    Таким образом мы указали, что мы будем работать по протоколу UDP на порту 1194, использовать ранее сгенерированные криптопоследовательности, а частной сетью будет `10.8.0.0/24` (у сервера будет адрес `10.8.0.1`)
+
+   10. Сгенерируем клиентский сертификат
+   
+    ```bash
+    ./easyrsa build-client-full client nopass
+    ```  
+
+    ![alt text](img/16.png)    
+
+   11. Скопируем криптографическую информацию клиента в папку `/etc/openvpn/clients/client` 
+    ```bash
+    mkdir /etc/openvpn/clients
+    mkdir /etc/openvpn/clients/client
+    cp /etc/openvpn/easy-rsa/pki/ca.crt /etc/openvpn/clients/client/
+    cp /etc/openvpn/ta.key /etc/openvpn/clients/client/
+    cp /etc/openvpn/easy-rsa/pki/issued/client.crt /etc/openvpn/clients/client/
+    cp /etc/openvpn/easy-rsa/pki/private/client.key /etc/openvpn/clients/client/
+    ```  
+   12. Создадим файл конфигурации клиента  `/etc/openvpn/clients/client/client.conf`
+    ```
+    client
+    dev tun
+    ;proto tcp
+    proto udp
+    remote 192.168.103.100 1194
+    nobind
+    persist-key
+    persist-tun
+    ca ca.crt
+    cert client.crt
+    key client.key
+    remote-cert-tls server
+    tls-auth ta.key 1
+    cipher CHACHA20-POLY1305
+    data-ciphers CHACHA20-POLY1305
+    verb 3
+    ``` 
+   13. Папку с конфигурацией клиента и криптографической информацией передадим на машину `ubuntu2` с помощью `scp`
+   
+    `scp /etc/openvpn/clients/client/* marker@192.168.103.101:/home/marker/client`
+
+    ![alt text](img/17.png)
+
+   14. Запустим сервер и клиент.
+    
+    ![alt text](img/18.png)
+
+   15. Проверим наличие сетевых интерфейсов.
+    
+    ![alt text](img/19.png)
+   
+3. Проверим скорость соединения с помощью `iperf3`
+
+    ![alt text](img/20.png)
+
+    Мы получили среднюю скорость около 850 Мбит/c. Теперь проверим, как этот результат изменится, в случае использования TCP.
+
+4. Изменяем строку `proto udp` на `proto tcp` в конфигах сервера и клиента.
+5. Перезапускаем сервер и клиент и проверяем скорость.
+
+    ![alt text](img/21.png)
+
+    Мы получили среднюю скорость в 1.1 Гбит/с. Что довольно странно, учитывая, что мы используем TCP. Я предполагаю, что дело в том, что в данном тесте мы используем одно L2 пространство, где нет маршрутизирующих устройств, а при режиме UDP OpenVPN по сути просто инкапсулирует SSL/TLS в UDP, отсюда появляется значимый оверхед, который нивелируется в реальном использовании.
+
+
+### Настройка Wireguard
+
+1. С помощью `sudo apt install wireguard` установим необходимые пакеты на виртуальные машины
+    
+`ubuntu`:
+
+![alt text](img/05.png)
+
+`ubuntu2`:
+
+![alt text](img/04.png)
+
+2. С помощью утилиты `wg genkey` сгенерируем на машинах пары приватный-публичный ключ.
+
+![alt text](img/06.png)
+
+3. Составим конфиги для машин на основании полученных пар ключей.
+   
+![alt text](img/07.png)
+
+4. Запустим демонов, которые поднимут указанные интерфейсы и проверим связность по VPN интерфейсам.
+
+![alt text](img/08.png)
+
+5. Мы обеспечили связность через VPN. Теперь замерим скорость между машинами с помощью `iperf3`
+
+![alt text](img/09.png)
+
+Средняя скорость 7.7 Гбит/с.
+
+## Выводы 
+
+Итак, мы получили следующие результаты:
+
+| VPN Protocol | Bitrate |
+| ----- | ----- |
+| OpenVPN (UDP) | 850 Mbps |
+| OpenVPN (TCP) | 1.1 Gbps |
+| Wireguard | 7.7 Gbps |
+
+OpenVPN в режиме TCP показал более высокую скорость, но только в рамках стенда, как показывает практика режим UDP является более предпочтительным для обеспечения большей скорости передачи.
+
+Wireguard обеспечивает значительно более высокую производительность благодаря своей более легковесной архитектуре, использованию более современных алгоритмов шифрования и механизмам оптимизации.
+
+Wireguard работает поверх протокола UDP, чем и объясняется такая скорость, а легковесная архитектура позволяет максимизировать это преимущество.
+
+
+
+**Выполнил:** Харитонов Марат Русланович, студенческий билет М235314.