1.概述
2.安装openswan
3.认证和配置
    3.1 rsasig认证方式的配置
    3.2 x.509证书认证的配置
    3.3 roadwarrior模式的配置
5.windows客户端的配置
*****
1.概述
    linux上的vpn支持主要有三种：
    
    1)ipsec 's vpn 其主要代表有 frees/wan、kame

    ipsec在linux上支持主要有两个主要的分类，一为frees/wan，现在已经停止开发，其分裂为两个项目，openswan与 strongswan。其可以用自身的ipsec内核堆栈（kernel stack），称为klips，也可以用2.6内核中的堆栈代码（下面我们称其为26sec），可以说是非常的灵活。还有就是来自bsd世界的kame。 kame只能用内核堆栈。

    ipsec差不多是最老的vpn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。

    2)ssl-based vpn 其主要代表有 openvpn

    ssl只要跑在应用层，所以理所当然的配置简单，只要机子能跑tcp或udp就行，也可以穿过大多的防火墙。

    3)pptp-based vpn 有(poptop)

    poptop可以说是pptp在linux下的实现。不过，ipsec上跑l2tp更安全。

2.安装openswan
    
    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。
    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2.6自带的实现代码。同时本文使用debian sarge作为实验系统，在debian上安装。
    #apt-get install openswan
    如果你想从源码安装，到下载软件包，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
    #ipsec verify来检验你的安装

3.认证和配置

3.1 rsa signature（rsa数字签名）认证的配制

    openswan支持许多不同的认证方式，包括rsa keys、pre-shared keys或x.509证书方式。rsa signature比较简单，我先介绍下所要使用的命令

    生成一个新的rsa密钥对
    #ipsec newhostkey  --output /etc/ipsec.secert
    按left或right格式生成rsa sig
    #ipsec showhostkey --left（或--right）

    知道了上面的命令，我们就可以配置一个net-to-net，就是网关对网关的通讯。所在的linux主机为通讯的网关，作为其子网的出口，对于子网的用户来所是透明的，远程的子网在通讯后可以像自己的局域网一样的访问。
    
    本文使用vmware架设起一个四台虚拟linux主机来进行试验。因为要在不同的机子上进行配置，所以请读者认清主机名。

    192.168.183.44（子网客户机，计算机名ra）
    <->
    192.168.49.2（left网关主机，计算机名melin，同时eth1配置为192.168.183.1）
    <->
    192.168.49.3（right网关主机，计算机名right，同时eth1配置为192.168.233.1）
    <->
    192.168.233.44（子网客户机，计算机名rb）

    两个网关主机当然要安装好openswan。同时用iptabels配置好nat伪装。

    然后我们运行下面的命令

    //melin    
    #ipsec newhostkey --output /etc/ipsec.secert
    #ipsec showhostkey --right >> /etc/ipsec.conf
    #vi /etc/ipsec.conf //编辑ipsec.conf配置文件
    #scp /etc/ipsec.conf root@right_gw_ipaddress:/etc/ipsec.conf //把ipsec.conf拷贝到right网关，目的是为了让right的到left的rsasig。
    //right
    #ipsec newhostkey  --output /etc/ipsec.secert
    #ipsec showhostkey   --right >> /etc/ipsec.conf
    #vi /etc/ipsec.conf
    #scp /etc/ipsec.conf  root@left_gw_ipadress:/etc/ipsec.conf
    然后分别从前启动ipsec服务
    #ipsec setup restart //这个因为你的系统不同点不同

    这里的编辑ipsec.conf应该为（配置文件中的#为注释，和shell中不同）
    
version    2.0

config setup
    interfaces=%defaultroute
    nat_traversal=yes
    
conn %default
    authby=rsasig
    compress=yes

#关掉 opportunistic encryption
include /etc/ipsec.d/examples/no_oe.conf

conn    net-to-net
    left=192.168.49.2
    leftsubnet=192.168.183.0/24
    leftid=@melin
    leftnexthop=%defaultroute
    right=192.168.49.3
    rightsubnet=192.168.233.0/24
    rightid=@right
    rightnexthop=%defaultroute
    # rsa 2192 bits   melin   mon may 29 03:42:49 2006
    leftrsasigkey=0saq...（leftrsasigkey值，省略）
    # rsa 2192 bits   right   wed may 31 22:11:59 2006
    rightrsasigkey=0saq...
    auto=add

然后在任意一方网关主机运行
    ipsec auto --up net-to-net，这个时候，两个客户机之间应该可以互相ping的通，就像在一个内网一样。
    
    比如在ra上可以

    $ping 192.168.233.44
    
    在ping的过程中，在任意一个网关上用tcpdump嗅探

    #tcpdump -i eth0
    
    可以看到这样的包

    ip 192.168.233.44 > 192.168.183.44:icmp 64:echo request seq 10
    ip 192.168.49.2 > 192.168.49.3: esp(spi=0xeb73b78b,sed=0xa)
    ip 192.168.49.3 > 192.168.49.2: esp(spi=0x1601e0bd,sed=0xb)
    可以看到两个网关已经用esp在通讯，说明成功。

    值得注意的是，如果网关主机开了iptables来做ip伪装（masquerade）或nat，需要竞争两个子网地址的转发，比如在我们例子中的left主机上原来有
    #echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
    #iptables -t nat -a postrouting -o eth0 -s 192.168.183.0/24 -j masqerade
    把改为
    #iptables -t nat -a postrouting -o eth0 -s 192.168.183.0/24 -d ! 192.168.233.0/24 -j masqerade
    即不转发目标地址为right主机下的子网。

    另外，这一行
    include /etc/ipsec.d/examples/no_oe.conf意为关闭opportunistic encryption在你不知道她到底做了什么之前，还是关掉她为好，打开no_oe.conf文件，发现其内容如下，我们将在本文的第五部分讨论这个话题。

conn block
auto=ignore

conn private
auto=ignore

conn private-or-clear
auto=ignore

conn clear-or-private
auto=ignore

conn clear
auto=ignore

conn packetdefault
auto=ignore

3.2 x.509证书认证的配置

    x.509证书方式当然更灵活，要是vpn的客户比较多，总不能，每个都记住长长的rsasig吧。使用x.509证书认证，我们首先需要装上openssl（现在的linux基本自带，没有的下一个装上）。

    1)然后，找到openssl.cnf文件，这个文件保存着对openssl证书生成的默认值，她的位置一般为：
    debian: /etc/ssl/openssl.cnf
    redhat 7.x+: /usr/share/ssl/openssl.cnf
    用编辑器打开，变量名目繁多，比较有用的有
    "default_days"，证书失效的天数，默认一般为365天，改为3650，这样十年才过期:)。
    "default_bits"，密钥长度，默认为1024，你可以改为2048，更安全，当然速度也更慢……
    "req_distinguished_name"，默认的信息设置，如果你和我一样闲每次去生成密钥的时候去填的麻烦，就改之。

    2)建一个目录来放你的ca，我们这里用/root/ca，记的把他的权限设置为700，你不希望其他用户可以看到你的私钥吧。

    3)找到"ca.sh"脚本的位置，在不同系统上稍有不同
    debian: /usr/lib/ssl/misc/ca.sh
    redhat 7.x+: /usr/share/ssl/misc/ca
    编辑她，把days="-days 365"的365改成你希望的数值，注意要比openssl.cnf中的"default_days"要大，当时也不要太大，一般为15年到20年就好了。

    4)生成证书
    ~/ca$/usr/lib/ssl/misc/ca.sh -newca ;生成一个待签名的根证书，用她来给其他证书进行签名认证。默认生成在democa目录下的cacert.pem文件（在openssl.cnf中的 ca_default子段设置）下。输入的密码为用来生成其他证书的密码。-sign的时候用。
    ~/ca$openssl ca -gencrl -out crl.pem 生成一个与根证书相对应的crl文件
    然后开始生成给主机用的证书
    ~/ca$/usr/lib/ssl/misc/ca.sh -newreq 生成待签名认证的证书，默认名字为newreq.pem，输入的密码用在填些/etc/ipsec.secrets中。
    ~/ca$/usr/lib/ssl/misc/ca.sh -sign 对证书进行签名认证，默认名字为newcert.pem
    ~/ca$/usr/lib/ssl/misc/ca.sh -verify 认证一下
    然后重命名文件
    ~ca$mv newcert.pem melin.pem
    ~ca$mv newreq.pem melin.key //别搞反了，小的那个文件是key:)，另外如果要生成的主机证书，填入的信息相同可能出错
    用同样的方法生成right.pem和right.key文件。这样我们就有了同样的根证书生成的两个证书文件。
    把文件拷贝到相应的位置：

    在left主机主机上
    melin:~/ca#cp melin.key /etc/ipsec.d/private
    melin:~/ca#cp melin.pem /etc/ipsec.d/certs
    melin:~/ca#cp democa/cacert.pem /etc/ipsec.d/cacerts
    melin:~/ca#cp crl.pem /etc/ipsec.d/crls/crl.pem
    用安全的渠道（scp或软盘，别用ftp）把一下文件拷贝到right上
    melin.pem
    right.key
    right.pem
    democa/cacert.pem
    crl.pem
    也拷贝到正确的地方
    melin#cp right.key /etc/ipsec.d/private
    melin#cp right.pem /etc/ipsec.d/certs
    melin#cp melin.pem /etc/ipsec.d/certs
    melin#cp crl.pem /etc/ipsec.d/crls
    melin#cp cacert.pem /etc/ipsec.d/cacerts/cacert.pem
    
    5) 配置ipsec
    首先是/etc/ipsec.secrets加上
    : rsa /etc/ipsec.d/private/right.key "password"
    password就是生成主机密钥的时候输入的密码

    这里有几个密码要搞清楚，在生成根证书的时候输入密码是用来生成其他证书的，ca.sh -sign的时候要填入，ipsec.secrets填入的密码是ca.sh -newreq时候输入的密码。

    然后当然就是/etc/ipsec.conf在本例子中的ipsec.conf分别为

#left(melin)
version 2.0

config setup
    interfaces=%defaultroute
    nat_traversal=yes
conn %default
    authby=rsasig
    compress=yes
    leftrsasigkey=%cert
    rightrsasigkey=%cert
    keyingtries=1
    disablearrivalcheck=no

include /etc/ipsec.d/examples/no_oe.conf

conn net-to-net
    left=%defaultroute
    leftsubnet=192.168.183.0/24
    leftcert=melin.pem
    right=%any
    rightsubnet=192.168.233.0/24
    pfs=yes
    auto=add

#right(right)
version 2.0

config setup
    interfaces=%defaultroute
    nat_traversal=yes
conn %default
    authby=rsasig
    compress=yes
    leftrsasigkey=%cert
    rightrsasigkey=%cert
    keyingtries=1
    disablearrivalcheck=no

include /etc/ipsec.d/examples/no_oe.conf

conn net-to-net
    left=192.168.49.2
    leftsubnet=192.168.183.0/24
    leftcert=melin.pem
    right=%defaultroute
    rightsubnet=192.168.233.0/24
    rightcert=right.pem
    pfs=yes
    auto=add

    然后分别重新启动ipsec服务
    #ipsec setup restart
    在right上启动连接
    #ipsec auto --up net-to-net
    
    如果一切正确，两个子网之间就可以互相通讯了。

3)roadwarrior模式的配置
    上面我们做的是网关对网关的配置，我们在应用中还有一种情况，员工带着比较本出差或在家，需要用ipsec连接到公司的网络。这个就是roadwarrior模式。

    我们回到1)中rsa keys配置的例子，在两台主机上添加这样的配置字段

#roadwarrior,road的机子，比如到处带着跑的笔记本，我们这里用right
conn road
    left=192.168.49.3 #如果是动态ip地址，可以填上%defaultroute
    leftnexthop=%defaultroute
    leftid=@melin
    leftrsasigkey=0saq... #本机的rsa key
    right=192.168.49.2
    rightsubnet=192.168.183.0/24
    rightid=@right
    rightrsasigkey=0saqo... #远程机子的rsa key
    auto=add                      
############################
#host 主机，我们这里用melin
conn road
    left=192.168.49.2
    leftid=@melin
    leftsubnet=192.168.183.0/24
    leftrsasigkey=0saq...
    rightnexthop=%defaultroute
    right=%any #不知道要传入的连接，所以用%any
    rightid=@right
    rightrsasigkey=0saq...
    auto=add

可以看出，roadwarrior模式和net-to-net模式配置的区别，关键就是在于net-to-net模式left和right是相同的，通讯的主机处于固定的位置上，而roadwarrior配置，left就是自己（local），right就是远程主机（remote）。所以看上去，两个的 left和right值是相反的。这个是配置的关键。

然后在roadwarrior的主机上运行
    ipsec auto --up road
更改配置文件后记的要#ipsec setup restart重启openswan pluto。

接着就可以在right主机上ping到melin下的内网了
    right$ping 192.168.183.44
同样的可以在melin上
    melin#tcpdump -i eth0
看到esp包的交换

下面我们回到使用证书的net-to-net例子

细心的读者可以发现，在证书的例子配置中，melin主机的right字段是用的是%any，整个配置类似于roadwarrior的配置，可是又不同，实际上，这个仍然是net-to-net的配置。也可以把配置写成这样。

#left(melin)
conn net-to-net
    left=192.168.49.2
    leftsubnet=192.168.183.0/24
    leftcert=melin.pem
    right=192.168.49.3
    rightsubnet=192.168.233.0/24
    pfs=yes
    auto=add

#right(right)
conn net-to-net
    left=192.168.49.2
    leftsubnet=192.168.183.0/24
    letcert=melin.pem
    right=192.168.49.3
    rightcert=right.pem
    pfs=yes
    auto=add

不过，如果是这样的net-to-net的配置，就需要把right.pem也拷贝到melin主机的/etc/ipsec.d/certs目录下。可以看出来，ipsec.conf的配置是非常灵活的。

下面我们给出使用roadwarrior和使用证书的配置

#roadwarrior(right)
conn road
    left=192.168.49.3（如果为动态ip，用%defaultroute）
    leftcert=right.pem
    right=192.168.49.2
    rightsubnet=192.168.183.0/24
    rightcert=melin.pem
    pfs=yes
    auto=add

#host(melin)
conn road
    left=192.168.49.2
    leftsubnet=192.168.183.0/24
    leftcert=melin.pem
    right=%any
    pfs=yes
    auto=add
使用上面的配制后会发现一个问题，在right主机上
    right#ping 192.168.183.44
    right#ping 192.168.183.1
    是加密通讯
    可是
    right#ping 192.168.49.2（如果是在internet，这个为主机在internet上的ip）
    却是明文通讯，实际上，我们上面的roadwarrior配置是让roadwarrior主机和网关做在的局外通讯，如果要加密和网关的通讯，可以这么写

#roadwarrior(right)
conn road-net
    rightsubnet=192.168.183.0/24
    also=road
conn road
    left=192.168.49.3（如果为动态ip，用%defaultroute）
    leftcert=right.pem
    right=192.168.49.2
    rightcert=melin.pem
    pfs=yes
    auto=add

#host(melin)
conn road-net
    leftsubnet=192.168.183.0/24
    also=road
conn road
    left=192.168.49.2
    leftcert=melin.pem
    right=%any
    pfs=yes
    auto=add

在right上分别启动

right#ipsec auto --up road
right#ipsec auto --up road-net

另外可以用ipsec auto status查看连接的状态。如果想让连接在开机就启动，可以把auto字段改为start。

5.windows客户端的配置

    让windows客户端可以连接上linux的ipsec网关是很有用的，毕竟桌面还是windows比较的多。


    1)当然是让openswan的主机运行正常运行起来，我们这里使用，上文最接近的那个road和road-net配置。同时要注意windows的ipsec服务已经运行。

    2)生成证书
    
    生成新的主机密钥对win.pem和win.key，然后，我们需要把她转化成windows可以识别的p12格式：

~/ca$ openssl pkcs12 -export -in win.pem -inkey win.key -certfile democa/cacert.pem -out win.p12

获得根证书的信息，记下来，下面要用到

subject= /c=cn/st=fujian/l=xiamen/o=jimei university/ou=chengyi college/cn=jianqiu/emailaddress=jianqiu414@stu.jmu.edu.cn

    3)所需工具

下载marcus müller的ipsec.exe工具，解压到一个目录中，本例使用d:\ipsec

~/ca$ openssl x509 -in democa/cacert.pem -noout -subject
得到如下的信息
    
    4)创建需要的控制台

    运行mmc->添加删除管理单元->添加->ip安全策略管理->选择本地计算机->完成；
    添加删除管理单元->添加->证书->计算机账户->本地计算机->完成。

    5)添加证书

    在刚才我们新建的工作台的证书上，选择个人->所以任务->导入，然后把win.p12导入即可。

    6)安装ipsec工具

    首先需要安装ipsecpol.exe(windows 2000)或ipseccmd.exe(windows xp，在windows安装光盘的upport\tools目录下，setup选择完全安装)，在?scid=kb;en-us;838079还有一片关于xp sp2的这些个附加工具的说明。

    随后编辑d:\ipsec\ipsec.conf文件，把我们上面得到的证书的信息填入rightca，也可以用mmc的证书页面查看，编辑好的ipsec.conf看起来是这个样子的。

conn roadwarrior
    left=%any
    right=192.168.49.2
    rightca="c=cn,s=fujian,l=xiamen,o=jimei university,ou=chengyi college,cn=jianqiu,e=jianqiu414@stu.jmu.edu.cn"
    network=auto
    auto=start
    pfs=yes

conn roadwarrior-net
    left=%any
    right=192.168.49.2
    rightsubnet=192.168.183.0/44
    rightca="c=cn,s=fujian,l=xiamen,o=jimei university,ou=chengyi college,cn=jianqiu,e=jianqiu414@stu.jmu.edu.cn"
    network=auto
    auto=start
    pfs=yes
如果，你想要加密所有和192.168.49.2的连接

conn roadwarrior-all
    left=%any
    right=192.168.49.2
    rightsubnet=*
    rightca="c=cn,s=fujian,l=xiamen,o=jimei university,ou=chengyi college,cn=jianqiu,e=jianqiu414@stu.jmu.edu.cn"
    network=auto
    auto=start
    pfs=yes

注意rightca不要写错，可以通过我们刚才的控制台，依次打开，“ip安全策略，在本地计算机”->freeswan-> “roadwarrior-host filter list”->“身份验证方法”->“使用由此证书颁发机构（ca）颁发的证书”里的字段。

然后到d:\tools目录下，运行ipsec

ipsec version 2.2.0 (c) 2001-2003 marcus mueller
getting running config ...
microsoft's windows xp identified
usage: ipsec [-off] [-delete] [-debug] [-nosleep]


d:\tools\ipsec>ipsec
ipsec version 2.2.0 (c) 2001-2003 marcus mueller
getting running config ...
microsoft's windows xp identified
setting up ipsec ...

        deactivating old policy...
        removing old policy...

connection roadwarrior:
        mytunnel     : 192.168.49.1
        mynet        : 192.168.49.1/255.255.255.255
        partnertunnel: 192.168.49.2
        partnernet   : 192.168.49.2/255.255.255.255
        ca (id)      : c=cn,s=fujian,l=xiamen,o=jimei university,ou=cheng...
        pfs          : y
        auto         : start
        auth.mode    : md5
        rekeying     : 3600s/50000k
        activating policy...

connection roadwarrior-net:
        mytunnel     : 192.168.49.1
        mynet        : 192.168.49.1/255.255.255.255
        partnertunnel: 192.168.49.2
        partnernet   : 192.168.183.0/255.255.255.0
        ca (id)      : c=cn,s=fujian,l=xiamen,o=jimei university,ou=cheng...
        pfs          : y
        auto         : start
        auth.mode    : md5
        rekeying     : 3600s/50000k
        activating policy...

d:\ipsec>ping 192.168.49.2
看到
negotiating ip security.
后有回复，说明连接成功。

如果ipsec工具在你的系统上运行有问题，请确认你的rightca有没有填错。也可以尝试到sourceforge.net下载linsys ipsec tool项目的lsipsectool.exe。另外，如果系统是windows xp sp2，还要注意nat-t的问题。具体windows运行ipsec客户端的注意事项可以查阅。