sf/02-pentest/01-network/03-vpn-dmz-wifi/01-vpn/README.md

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.

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

ubuntu2

2. Настроим сервер OpenVPN на ubuntu

   1. Создадим каталог /etc/openvpn/easy-rsa и скопируем в него исполняемый файл easy-rsa

   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

   ./easyrsa init-pki
   

   

   3. Выпустим корневой сертификат

   ./easyrsa build-ca
   

   

   4. Сгенерируем последовательность Диффи-Хелмана (DH)

   ./easyrsa gen-dh
   

   

   5. Создадим CRL

   ./easyrsa gen-crl
   

   

   6. Сгенерируем ключ TLS-Auth

   openvpn --genkey tls-auth /etc/openvpn/ta.key
   

   

   7. Сгенерируем серверный сертификат

   ./easyrsa build-server-full server nopass
   

   

   8. Скопируем криптографическую информацию в папку /etc/openvpn/

   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

   ./easyrsa build-client-full client nopass
   

   

   11. Скопируем криптографическую информацию клиента в папку /etc/openvpn/clients/client

   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

   

   14. Запустим сервер и клиент.

   

   15. Проверим наличие сетевых интерфейсов.

   

3. Проверим скорость соединения с помощью iperf3

   

   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.

   

   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:

ubuntu2:

2. С помощью утилиты wg genkey сгенерируем на машинах пары приватный-публичный ключ.

3. Составим конфиги для машин на основании полученных пар ключей.

4. Запустим демонов, которые поднимут указанные интерфейсы и проверим связность по VPN интерфейсам.

5. Мы обеспечили связность через VPN. Теперь замерим скорость между машинами с помощью iperf3

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.