mirror of https://github.com/2martens/uni.git
Sem: Mehrere Veränderungen
* IPSec zu IPsec * Handshake-Protokoll ergänzt (erster Entwurf) * alten OpenVPN-Text gelöscht
This commit is contained in:
Jim Martens
parent
fd5d879d1e
commit
09f224a644
|
|
@ -36,7 +36,7 @@ Fachbereich Informatik
|
|||
\vfill
|
||||
Seminararbeit
|
||||
\vfill
|
||||
{\Large\textsf{\textbf{Vergleich von IPSec und OpenVPN}}\par}
|
||||
{\Large\textsf{\textbf{Vergleich von IPsec und OpenVPN}}\par}
|
||||
\vfill
|
||||
von
|
||||
\par\bigskip
|
||||
|
|
@ -61,7 +61,7 @@ Stattdessen schauen wir uns die sichere Kommunikation zwischen zwei Rechnern an.
|
|||
|
||||
Doch in den meisten Fällen stehen die beiden Rechner so weit voneinander entfernt, dass die Kommunikation über das Internet läuft. Doch spätestens am Router haben wir keine Kontrolle mehr über die Verbindungsstrecke und die Gegenstelle hat erst wieder am dem Router eine Kontrolle über die Verbindung. Wie also die unkontrollierbare Zwischenstrecke nutzen und gleichzeitig sicher kommunizieren? Geht das überhaupt? Die Lösung ist, wie bei E-Mail-Verschlüsselung, eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, wobei das Ende hier nicht zwei Mailprogramme sind, sondern zwei Rechner.
|
||||
|
||||
Eine solche durch Verschlüsselung gesicherte Kommunikation zwischen zwei Rechnern über ein unsicheres Zwischennetz wird auch Virtual Private Network oder kurz VPN genannt. In diesem Paper werden wir uns mit zwei VPN-Lösungen beschäftigen: IPSec und OpenVPN. Im nächsten Abschnitt werden zunächst ein paar Grundbegriffe geklärt, um dann genauer in IPSec und anschließend in OpenVPN einzusteigen. Diesen beiden Vorstellungen folgt ein Vergleich, um dann mit den Schlussbemerkungen zu schließen.
|
||||
Eine solche durch Verschlüsselung gesicherte Kommunikation zwischen zwei Rechnern über ein unsicheres Zwischennetz wird auch Virtual Private Network oder kurz VPN genannt. In diesem Paper werden wir uns mit zwei VPN-Lösungen beschäftigen: IPsec und OpenVPN. Im nächsten Abschnitt werden zunächst ein paar Grundbegriffe geklärt, um dann genauer in IPsec und anschließend in OpenVPN einzusteigen. Diesen beiden Vorstellungen folgt ein Vergleich, um dann mit den Schlussbemerkungen zu schließen.
|
||||
|
||||
\section{Grundlagen}
|
||||
Ein VPN ist eine gesicherte Kommunikationsverbindung zwischen zwei privaten Netzwerken. Das in der Vorbemerkung genannte Beispiel mit den zwei Rechnern ist eine Verkürzung, wenngleich sie korrekt ist. Der Internetzugang wird in den allermeisten Fällen durch Router sichergestellt. Diese sind selber kleine Computer und stehen im Internet repräsentativ für das Netzwerk, dem sie angehören. Daher passt dann auch wieder das in der Vorbemerkung genannte Beispiel mit den zwei Rechnern.
|
||||
|
|
@ -72,38 +72,38 @@ VPNs werden für verschiedenste Dinge eingesetzt. Bei Unternehmen kommen sie hä
|
|||
|
||||
Diese gleiche Eigenschaft wird auch genutzt, um IP-Sperren zu umgehen. Viele Streamingdienste bieten unterschiedliche Produkte je geographischer Region an. Die Separierung geschieht durch die Kontrolle der IP-Adressräume, da jede geographische Region gewisse IP-Adressräume zur Verfügung hat. Mithilfe des VPNs kann nun bspw. von Europa aus eine Verbindung in die USA aufgebaut werden, sodass auf die USA beschränkte Angebote plötzlich sichtbar werden. Eine verwandte Anwendung ist die Umgehung von staatlichen Zensurmaßnahmen, in dem durch eine VPN-Verbindung aus dem abgeschotteten Netz "`ausgebrochen"' werden kann. Allerdings hängt der Erfolg davon stark von den staatlichen Gegenmaßnahmen ab. Ist VPN-Verkehr als solcher zu erkennen, dann kann dieser gezielt geblockt werden, auch wenn der Inhalt nicht erkannt wird.
|
||||
|
||||
Es ist erkennbar, dass es eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten gibt. Die konkrete Umsetzung der VPN-Verbindung hängt jedoch stark von der verwendeten Technologie, in unserem Fall IPSec und OpenVPN ab. Im Folgenden daher eine Vorstellung von IPSec und OpenVPN.
|
||||
Es ist erkennbar, dass es eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten gibt. Die konkrete Umsetzung der VPN-Verbindung hängt jedoch stark von der verwendeten Technologie, in unserem Fall IPsec und OpenVPN ab. Im Folgenden daher eine Vorstellung von IPsec und OpenVPN.
|
||||
|
||||
\section{IPSec}
|
||||
\section{IPsec}
|
||||
%TODO Referenzen
|
||||
\subsection{Entstehungsgeschichte}
|
||||
IPSec ist unter der Aufsicht eines Komitees entstanden. Diese Vorgehensweise wurde dabei gezwungenermaßen auferlegt und erschwerte nach Ansicht vieler Mitwirkender die Arbeit erheblich. \footnote{Ferguson, Niels, and Bruce Schneier. ``A cryptographic evaluation of IPsec."' Counterpane Internet Security, Inc 3031 (2000).}
|
||||
IPsec ist unter der Aufsicht eines Komitees entstanden. Diese Vorgehensweise wurde dabei gezwungenermaßen auferlegt und erschwerte nach Ansicht vieler Mitwirkender die Arbeit erheblich. \footnote{Ferguson, Niels, and Bruce Schneier. ``A cryptographic evaluation of IPsec."' Counterpane Internet Security, Inc 3031 (2000).}
|
||||
|
||||
Die Entstehungsweise führte dazu, dass IPSec unnötig kompliziert wurde. Die einen Mitglieder wollten die eine Lösung implementieren und andere plädierten für eine andere Lösung, was dazu führte, dass beide Lösungen implementiert wurden. Dies geht jedoch zu Lasten der Nutzbarkeit. Zu viele Optionen führen nicht nur zur Verwirrung und Komplizierung der Implementation von IPSec bei den Nutzern, es kann vor allem auch zu Sicherheitslücken führen. Experten bemängelten diese Komplexität.
|
||||
Die Entstehungsweise führte dazu, dass IPsec unnötig kompliziert wurde. Die einen Mitglieder wollten die eine Lösung implementieren und andere plädierten für eine andere Lösung, was dazu führte, dass beide Lösungen implementiert wurden. Dies geht jedoch zu Lasten der Nutzbarkeit. Zu viele Optionen führen nicht nur zur Verwirrung und Komplizierung der Implementation von IPsec bei den Nutzern, es kann vor allem auch zu Sicherheitslücken führen. Experten bemängelten diese Komplexität.
|
||||
|
||||
Die erste Version von IPSec ist 1995\cite{RFC1825} spezifiziert worden. Doch über die Jahre ist der Standard immer weiter entwickelt worden und so gibt es eine zweite Version aus 1998\cite{RFC2401} und eine dritte aus 2005\cite{RFC4301}. Diese gelten zwar allgemein als V2 und V3, jedoch sind verschiedene Aspekte von IPSec in verschiedenen sogenannten ``Request for Comments"', kurz RFC, spezifiziert. So gibt es beispielsweise ein RFC, dass sich allgemein auf IPSec bezieht, aktuell RFC 4301 aus 2005, und es gibt beispielsweise ein RFC, dass sich auf die zu verwendenden Verschlüsselungsalgorithmen bezieht, aktuell RFC 7321 bereits aus 2014. So ist gewährleistet, dass IPSec weiterhin auf dem neuesten Stand gehalten werden kann, ohne dass man jedes mal die komplette Spezifikation überarbeiten muss.
|
||||
Die erste Version von IPsec ist 1995\cite{RFC1825} spezifiziert worden. Doch über die Jahre ist der Standard immer weiter entwickelt worden und so gibt es eine zweite Version aus 1998\cite{RFC2401} und eine dritte aus 2005\cite{RFC4301}. Diese gelten zwar allgemein als V2 und V3, jedoch sind verschiedene Aspekte von IPsec in verschiedenen sogenannten ``Request for Comments"', kurz RFC, spezifiziert. So gibt es beispielsweise ein RFC, dass sich allgemein auf IPsec bezieht, aktuell RFC 4301 aus 2005, und es gibt beispielsweise ein RFC, dass sich auf die zu verwendenden Verschlüsselungsalgorithmen bezieht, aktuell RFC 7321 bereits aus 2014. So ist gewährleistet, dass IPsec weiterhin auf dem neuesten Stand gehalten werden kann, ohne dass man jedes mal die komplette Spezifikation überarbeiten muss.
|
||||
|
||||
Die folgenden RFCs sind für IPSec relevant:
|
||||
Die folgenden RFCs sind für IPsec relevant:
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item RFC 4301: Beschreibt den grundsätzlichen Aufbau von IPSec\cite{RFC4301}
|
||||
\item RFC 4301: Beschreibt den grundsätzlichen Aufbau von IPsec\cite{RFC4301}
|
||||
\item RFC 4302: Beschreibt den Authentication Header (AH)\cite{RFC4302}
|
||||
\item RFC 4303: Beschreibt Encapsulating Security Payload (ESP)\cite{RFC4303}
|
||||
\item RFC 7321: Gibt vor welche Algorithmen für AH und ESP verwendet werden sollten\cite{RFC7321}
|
||||
\item RFC 5996: Beschreibt das Internet Key Exchange Protocol Version 2 (IKEv2)\cite{RFC5996}
|
||||
\item RFC 4307: Gibt vor welche Algorithmen für IKEv2 verwendet werden sollten\cite{RFC4307}
|
||||
\end{itemize}
|
||||
Es gibt noch viel mehr RFCs die man IPSec zuordnen kann, doch dies sind die wichtigsten. Im folgenden Abschnitt werden wir näher auf die technischen Aspekte von IPSec eingehen und die Themen der einzelnen RFCs näher betrachten.
|
||||
Es gibt noch viel mehr RFCs die man IPsec zuordnen kann, doch dies sind die wichtigsten. Im folgenden Abschnitt werden wir näher auf die technischen Aspekte von IPsec eingehen und die Themen der einzelnen RFCs näher betrachten.
|
||||
|
||||
\subsection{Technischer Aufbau}
|
||||
\subsubsection{Tunnel Modus und Transport Modus}
|
||||
IPSec kann in zwei verschiedenen Modi betrieben werden: Transport Modus oder Tunnel Modus. \cite{RFC4301}
|
||||
IPsec kann in zwei verschiedenen Modi betrieben werden: Transport Modus oder Tunnel Modus. \cite{RFC4301}
|
||||
|
||||
Beim Tunnel Modus werden die IP-Pakete in neue Pakete verpackt mit einem neuen Header. Dabei werden die Pakete jedoch von den einzelnen Gateways bearbeitet. Das heißt im Endeffekt, dass die Sicherheit nur von Gateway zu Gateway gewährleistet wird und nicht vom einem Ende zum anderen. Der Vorteil ist, dass der Endnutzer die Anwendung nicht merkt, da zum Beispiel der Router dies übernehmen kann.
|
||||
|
||||
Im Transport Modus ist die Sicherheit vom einen zum anderen Ende gewährleistet. Dabei werden die eigentlichen IP-Pakete beibehalten und einige sicherheitsrelevante Felder hinzugefügt.
|
||||
|
||||
\subsubsection{Authentication Header}
|
||||
Der Authentication Header, kurz AH, kann dazu verwendet werden, um die Authentizität und Integrität von Daten zu gewährleisten, und außerdem um Replay-Angriffe abzuwehren. Er ist in RFC 4302 spezifiziert.\cite{RFC4302} Er muss im Gegensatz zur Alternative "`Encapsulating Security Payload"' jedoch nicht von IPSec Implementationen unterstützt werden.\footnote{RFC 4301 3.2. How IPsec Works} Der Grund hierfür ist, dass ESP neben dem, was der AH leistet, zusätzlich noch die Vertraulichkeit der Pakete sicherstellt. Der Authentication Header wird dabei an die IP-Pakete angehängt und sieht wie folgt aus:
|
||||
Der Authentication Header, kurz AH, kann dazu verwendet werden, um die Authentizität und Integrität von Daten zu gewährleisten, und außerdem um Replay-Angriffe abzuwehren. Er ist in RFC 4302 spezifiziert.\cite{RFC4302} Er muss im Gegensatz zur Alternative "`Encapsulating Security Payload"' jedoch nicht von IPsec Implementationen unterstützt werden.\footnote{RFC 4301 3.2. How IPsec Works} Der Grund hierfür ist, dass ESP neben dem, was der AH leistet, zusätzlich noch die Vertraulichkeit der Pakete sicherstellt. Der Authentication Header wird dabei an die IP-Pakete angehängt und sieht wie folgt aus:
|
||||
|
||||
\begin{figure}[htbp]
|
||||
\centering
|
||||
|
|
@ -119,7 +119,7 @@ Das 32 Bit lange Feld "`Sequence Number"' wird bei jedem versendeten Paket um 1
|
|||
Das Feld "`Integrity Check Value"' (ICV) enthält den MAC-Wert. Da dieser je nach verwendetem Algorithmus unterschiedlich lang ist, hat das Feld ebenfalls eine Variable Länge, dessen Beschränkung allerdings ist, dass es ein Vielfaches von 32 Bit sein muss, und dass der komplette AH ebenfalls ein vielfaches von 32 Bit bei IPv4 und ein vielfaches von 64 Bit bei IPv6 sein muss. Der MAC-Wert wird zur Überprüfung der Authentizität der Daten verwendet, das heißt es wird überprüft, ob das Paket auch tatsächlich vom Absender und nicht von einem Angreifer stammt.
|
||||
|
||||
\subsubsection{Encapsulating Security Payload}
|
||||
Die Alternative zum AH ist "`Encapsulating Security Payload"', kurz ESP. Wie schon erwähnt muss ESP von IPSec-Implementationen unterstützt werden. ESP ist in RFC 4303 spezifiziert.\cite{RFC4303}
|
||||
Die Alternative zum AH ist "`Encapsulating Security Payload"', kurz ESP. Wie schon erwähnt muss ESP von IPsec-Implementationen unterstützt werden. ESP ist in RFC 4303 spezifiziert.\cite{RFC4303}
|
||||
ESP schützt auch wie AH die Integrität und Authentizität der Daten. Zusätzlich bietet es auch noch einen Schutz der Vertraulichkeit. Um dies zu erreichen können die Daten verschlüsselt werden. Der Aufbau von ESP ist wie folgt:
|
||||
\begin{figure}[htbp]
|
||||
\centering
|
||||
|
|
@ -147,65 +147,64 @@ Für ESP muss zur Zeit zur Verschlüsselung AES-CBC unterstützt werden. Hierbei
|
|||
Die Algorithmen zum Authentifizieren sind bei AH und ESP gleich. Unterstützt werden muss HMAC-SHA1-96.\\
|
||||
Es sind jeweils noch weitere Hinweise zu Algorithmen im RFC vorhanden, welche zum Beispiel unterstützt werden sollten oder auch nicht unterstützt werden dürfen.
|
||||
\subsubsection{Internet Key Exchange Version 2}
|
||||
Es gibt bei IPSec eine SPD\footnote{Security Policy Database}. Diese legt fest welche Verfahren angewendet werden dürfen, das heißt hier wird festgelegt welche Security Associations erstellt werden dürfen. Die SA\footnote{Security Associations} werden wiederum in einer eigenen Datenbank gespeichert, also in einer SAD\footnote{Security Associations Database}. Die SA enthalten unter anderem auch die verwendeten Schlüssel.
|
||||
Es gibt bei IPsec eine SPD\footnote{Security Policy Database}. Diese legt fest welche Verfahren angewendet werden dürfen, das heißt hier wird festgelegt welche Security Associations erstellt werden dürfen. Die SA\footnote{Security Associations} werden wiederum in einer eigenen Datenbank gespeichert, also in einer SAD\footnote{Security Associations Database}. Die SA enthalten unter anderem auch die verwendeten Schlüssel.
|
||||
|
||||
Die SPD wird üblicherweise per Hand eingerichtet, da diese eher statisch ist und man während der Kommunikation keine Einträge vornehmen muss. Für die SAD wird üblicherweise IKEv2\footnote{Internet Key Exchange Version 2} verwendet, welches die SAs automatisch verwaltet. IKEv2 wird in RFC 5996 spezifiziert.\cite{RFC5996}
|
||||
|
||||
Zunächst wird eine Prozedur durchlaufen, um eine Verbindung zwischen den Kommunizierenden herzustellen. Die einzelnen Schritte bestehen immer aus einer Nachricht des Senders und einer Nachricht des Empfängers. Der erste Austausch wird IKE\_SA\_INIT genannt. Hierbei werden zunächst Daten ausgetauscht, um zu vereinbaren wie die Verbindung hergestellt wird, also z.B. welche Algorithmen verwendet werden. Dazu schickt der Initiator dem Empfänger Vorschläge wie die Verbindung aussehen soll und der Empfänger bestätigt dann seine Auswahl. Außerdem werden Diffie-Hellman Werte und Noncen ausgetauscht. Anhand von diesen Werten und der Noncen wird SKEYSEED generiert. Mit Hilfe dieses SKEYSEEDs werden nun mehrere Schlüssel erstellt, die zum Verschlüsseln und Authentifizieren nachfolgender Kommunikation verwendet werden. Der nächste Austausch wird IKE\_AUTH genannt. Dieser Austausch ist mit den vorher generierten Schlüssel geschützt und nun können sich die Kommunizierenden, ebenfalls anhand der vorher generierten Schlüssel, authentifizieren. Nun wird eine SA ausgemacht, die letztendlich auch in die SAD eingetragen wird, also letztendlich genutzt wird um den später die eigentliche Datenkommunikation zu regeln.
|
||||
Zunächst wird eine Prozedur durchlaufen, um eine Verbindung zwischen den Kommunizierenden herzustellen. Die einzelnen Schritte bestehen immer aus einer Nachricht des Senders und einer Nachricht des Empfängers. Der erste Austausch wird IKE\_SA\_INIT genannt. Hierbei werden zunächst Daten ausgetauscht, um zu vereinbaren wie die Verbindung hergestellt wird, also z.B. welche Algorithmen verwendet werden. Dazu schickt der Initiator dem Empfänger Vorschläge wie die Verbindung aussehen soll und der Empfänger bestätigt dann seine Auswahl. Außerdem werden Diffie-Hellman Werte und Noncen ausgetauscht. Anhand von diesen Werten und den Noncen wird SKEYSEED generiert. Mit Hilfe dieses SKEYSEEDs werden nun mehrere Schlüssel erstellt, die zum Verschlüsseln und Authentifizieren nachfolgender Kommunikation verwendet werden.
|
||||
|
||||
Der nächste Austausch wird IKE\_AUTH genannt. Dieser Austausch ist mit den vorher generierten Schlüssel geschützt und nun können sich die Kommunizierenden, ebenfalls anhand der vorher generierten Schlüssel, authentifizieren. Nun wird eine SA ausgemacht, die letztendlich auch in die SAD eingetragen wird, also letztendlich genutzt wird um den später die eigentliche Datenkommunikation zu regeln.
|
||||
Nachfolgende Kommunikation bezüglich IKE wird CREATE\_CHILD\_SA genannt und kann dazu genutzt werden um weitere SAs zu vereinbaren. Es gibt außerdem noch INFORMATIONAL, welches z.B. für Fehlermeldungen von IKEv2 und ähnliches genutzt wird.
|
||||
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
||||
\section{OpenVPN}
|
||||
%\input{VPN}
|
||||
%TODO insgesamt gesehen: Referenzen
|
||||
Was ist OpenVPN? Wer ist dafür verantwortlich? Wie funktioniert es?
|
||||
|
||||
\subsection{Was ist OpenVPN?}
|
||||
%TODO hier müsste eher stehen was OpenVPN technisch gesehen ist
|
||||
Beispielsweise:
|
||||
Open VPN ist eine VPN-Lösung, die TLS-basiert ist und im OSI-Referenzmodell in der Anwendungsschicht angesiedelt ist. Unter den TLS-basierten VPN-Implementationen ist Open VPN eine sehr weit verbreitete Implementation, die plattformübergreifend verfügbar ist.
|
||||
In dem folgenden Abschnitt wird OpenVPN vorgestellt. Es ist eine konkrete Implementation eines SSL/TLS-basierten VPNs. Im Gegensatz zu IPsec wird die eigentliche Arbeit daher von TLS übernommen, weswegen es im Gegensatz zu IPsec auch nicht so einfach ist die technische Hintergrundstruktur darzulegen. Aus diesem Grund werden wir die Grundlagen von TLS erklären, damit dem nachfolgenden Vergleich besser gefolgt werden kann. Dabei folgen wir größtenteils Böhmer\cite{Boehmer2005}, da er eine gut verständliche Beschreibung von TLS bietet. Obwohl das Buch von 2005 ist, hat dies in diesem Zusammenhang keine negativen Auswirkungen, da wir uns lediglich auf die Beschreibung des Standards beziehen und sich dieser nicht wesentlich geändert hat.
|
||||
|
||||
%TODO auch interessant wäre (gerade im Gegensatz zu IPSec), wer für Open VPN verantwortlich zeichnet (Komitee, Firma, Entwicklercommunity)
|
||||
\subsection{TLS Handshake}
|
||||
Einer der wichtigsten Schritte ist das Herstellen der Verbindung. Dabei kommt das TLS-Handshake-Protokoll zum Einsatz. Der Ablauf ist dabei in mehrere Phasen unterteilt. Während der Phasen werden Nachrichten zwischen Server und Client versendet, die nach einem bestimmten Muster aufgebaut sind. Jede Nachricht enthält ein Typenfeld von 1 Byte Länge, ein Feld, welches die Länge der Nachricht angibt, von 3 Byte Länge und ein Inhaltsfeld von mindestens einem Byte Länge, welches die Parameter des Typenfeldes enthält. In der \fref{tab:handshake-1} sind die verschiedenen Nachrichtentypen und ihre Parameter zu sehen.
|
||||
|
||||
Open VPN ist eine VPN-Lösung, die unter Linux, Windows und vielen weiteren Betriebssystemen eingesetzt werden kann.
|
||||
Open VPN ist eine freie Software und steht unter der GPL ( GNU General Public License ).
|
||||
\begin{table}
|
||||
\caption{Unterschiedliche Nachrichtentypen, die im TLS-Handshake-Protokoll während der Phasen zwischen Client und Server ausgetauscht werden}
|
||||
\label{tab:handshake-1}
|
||||
\begin{tabular}{|l|l|}
|
||||
\hline
|
||||
Nachrichtentyp & Parameter \\
|
||||
\hline
|
||||
hello\_request & null \\
|
||||
client\_hello & client\_version, random, session\_id, cipher\_suite, \\
|
||||
& compression\_method \\
|
||||
server\_hello & server\_version, random, session\_id, cipher\_suite, \\
|
||||
& compression\_method \\
|
||||
certificate & RSA, DHE\_DSS, DHE\_RSA, DH\_DSS, DH\_RSA, certificate\_list \\
|
||||
server\_key\_exchange & DHE\_DSS, DHE\_RSA, DH\_anon \\
|
||||
certificate\_request & type, authorities \\
|
||||
server\_done & null \\
|
||||
certificate\_verify & signature \\
|
||||
client\_key\_exchange & parameters, signature \\
|
||||
finished & hash\_value \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
\subsection{Verschlüsselung bei OpenVPN}
|
||||
In Phase 1 sendet der Client die \texttt{client\_hello} Nachricht an den Server. In Phase 2 erfolgt die Server-Identifizierung mithilfe der \texttt{server\_hello} Nachricht. Zusätzlich sendet der Server die \texttt{certificate}, \texttt{server\_key\_exchange} und \texttt{certificate\_request} Nachrichten. Abschließend sendet der Server die \texttt{server\_hello\_done} Nachricht.
|
||||
|
||||
%TODO auf TLS eingehen in technischer Sicht -> Wie funktioniert die Verschlüsselung mit TLS (z.B. Handshake)
|
||||
OpenVPN benutzt zur Authentifizierung und Verschlüsselung der Daten kryptografische Verfahren auf Basis von TLS (Transport Layer Security). TLS ist ein Verschlüsselungsprotokoll zur Datenübertragung und der Nachfolger vom bekannteren SSL (Secure Sockets Layer).Die meisten Internetbrowser unterstützen TLS-Verbindungen. Dieses Protokoll wird im Internet u.a. zum Aufbau von sicheren Verbindungen (HTTPS-Verbindungen) bei Banken oder Shopsystemen eingesetzt. Daran erkennt man , dass dies allgemein anerkannte und vor allem auch ausgereifte Standardverfahren sind.
|
||||
Es folgt Phase 3, die der Client-Identifizierung dient. In dieser Phase verifiziert der Client die vom Server geschickten Zertifikate und überprüft die in der \texttt{server\_hello} mitgeschickten Parameter. Sofern keine Probleme auftreten, schickt der Client einige Nachrichten an den Server. Hat der Server nach einem Zertifikat gefragt, dann wird eine \texttt{certificate} Nachricht an den Server gesandt. Kann der Client diese Anfrage nicht erfüllen, erfolgt eine \texttt{no\_certificate\_alert}-Meldung.
|
||||
|
||||
Da OpenVPN diese Verfahren benutzt, kann kein IPSec eingesetzt werden! Dies bedeutet, dass man die Windows-internen Funktionen zum Herstellen einer Verbindung nicht verwenden kann. Das können wir als Nachteil, aber auch als Vorteil sehen. Der Nachteil ist, dass wir auf jedem Rechner OpenVPN instalieren müssen und mit Betriebssystemen, für die es nicht zur Verfügung steht, keine Verbindung herstellen können.Der Vorteil ist, dass wir sich nicht wirklich mit dem Einrichten von VPNs auf fremden Systemen auskennen müssen. Es wird ja immer OpenVPN benutzt. Weiterhin ist man auch nicht von eventuell auftretenden Problemen bei Updates des Systems betroffen.
|
||||
In jedem Fall wird die \texttt{client\_key\_exchange}-Nachricht zurückgesendet. Deren Inhalt hängt vom verwendeten Austauschverfahren ab: Bei RSA wird ein 48-Byte großer Zwischenschlüssel (Pre-Master-Secret) und bei Ephemeral Diffie-Hellman bzw. Anonymous Diffie-Hellman werden die globalen Diffie-Hellman-Parameter (g, p) geschickt. Im Fall von Fixed Diffie-Hellman wurden die globalen Parameter bereits in der \texttt{certificate}-Nachricht verschickt, sodass der Inhalt der Nachricht null ist.
|
||||
|
||||
Zur Authentifizierung können statische Schlüssel (Preshared Keys) oder Zertifikate benutzt werden. Statische Schlüssel gelten im Vergleich mit Zertifikaten als weniger sicher, sind aber einfacher zu erstellen und zu verwalten. Zertifikate kann man sich selbst ausstellen oder bei so genannten Zertifizierungsstellen beantragen. Für Firmen ist dies allerdings meist mit Kosten verbunden. Der Vorteil von Zertifizierungsstellen ist, dass die Zertifikate weltweit einsetzbar sind und ihre Echtheit von diesen Stellen bestätigt wird. Zum Aufbau von firmeninternen Verbindungen sind diese Echtheitsbestätigungen aber nicht zwingend erforderlich.
|
||||
Abschließend kann optional die \texttt{certificate\_verify}-Nachricht mitgeschickt werden, um das Client-Zertifikat explizit zu überprüfen. Dies ist jedoch nur möglich, wenn das Client-Zertifikat eine Signatur erstellen kann, was außer bei Fixed Diffie-Hellman jedoch bei allen Zertifikaten möglich ist.
|
||||
|
||||
\subsection{Verbindungsarten}
|
||||
|
||||
Zum Aufbauen von Verbindungen kennt OpenVPN zwei verschiedene Betriebsmodi :
|
||||
\section{Vergleich von IPsec mit OpenVPN}
|
||||
|
||||
* Routing-Modus : eine Verbindung zwischen zwei Gegenstellen (Punkt zu Punk Verbindung).
|
||||
|
||||
* Bridging-Modus : eine Verbindung (Brücke) zwischen zwei Netzwerken.
|
||||
|
||||
In diesen Modi kommen jeweils das TUN uns das TAP Device zum Einsatz. Diese Devices sind Treiber, die virtuelle Netzwerkgeräte zur Verfügung stellen. Pakete, die diese Geräte empfangen, werden an OpenVPN weitergeleitet und dort verarbeitet. Das TUN Device wird für den Routing-Modus genutzt und stellt ein Point to Point Gerät zur Verfügung. Das TAP Device kommt im Bridging Modus zum Einsatz und emuliert eine komplette Netzwerkkarte.
|
||||
|
||||
* Routing-Modus :
|
||||
|
||||
Im Routing-Modus wird eine Verbindung zwischen zwei Gegenstellen über das IP-Protokoll hergestellt(eine Point to Point bzw. Punkt zu Punkt Verbindung, auch P2P genannt). Der Modus funktioniert daher auch nur mit den Gegenstellen zugreifen zu können, wird Routing eingesetzt, und die VPN-Gateways müssen IP-Forwarding unterstützen.
|
||||
|
||||
* Bridging-Modus :
|
||||
|
||||
Beim Bridging-Modus werden zwei Netzwerke miteinander verbunden. Hierbei spielt das benutzte Protokoll der Netzwerke keine Rolle. Allerdings wird auch der komplette Netzwerkverkehr übermittelt. Daher hat man im Gegensatz zum Routing-Modus einen höheren Datendurchsatz.
|
||||
|
||||
\section{Vergleich von IPSec mit OpenVPN}
|
||||
|
||||
In den vorangegangenen Abschnitten wurden IPSec und OpenVPN vorgestellt. In diesem Abschnitt widmen wir uns dem Vergleich der beiden. Damit ein solcher Vergleich jedoch sinnvoll stattfinden kann, muss im Voraus klar sein, was verglichen wird. Wir benötigen daher Kriterien. Im Folgenden werden die Kriterien erarbeitet und erläutert, warum wir das jeweilige Kriterium für wichtig befinden.
|
||||
In den vorangegangenen Abschnitten wurden IPsec und OpenVPN vorgestellt. In diesem Abschnitt widmen wir uns dem Vergleich der beiden. Damit ein solcher Vergleich jedoch sinnvoll stattfinden kann, muss im Voraus klar sein, was verglichen wird. Wir benötigen daher Kriterien. Im Folgenden werden die Kriterien erarbeitet und erläutert, warum wir das jeweilige Kriterium für wichtig befinden.
|
||||
|
||||
\subsection{Kriterien}
|
||||
Ein Hauptziel von VPNs ist die sichere Kommunikation zwischen zwei privaten Netzen. In dem Ziel selber steckt daher bereits Sicherheit als Anforderung. Es muss sichergestellt sein, dass Nachrichten von einem Netz zum anderen gelangen, ohne dass sie unterwegs in irgendeiner Weise beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund ist natürlich von großem Interesse, wie sicher IPSec bzw. OpenVPN sind und weitergehend, ob eine der beiden Varianten sicherer ist als die andere.
|
||||
Ein Hauptziel von VPNs ist die sichere Kommunikation zwischen zwei privaten Netzen. In dem Ziel selber steckt daher bereits Sicherheit als Anforderung. Es muss sichergestellt sein, dass Nachrichten von einem Netz zum anderen gelangen, ohne dass sie unterwegs in irgendeiner Weise beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund ist natürlich von großem Interesse, wie sicher IPsec bzw. OpenVPN sind und weitergehend, ob eine der beiden Varianten sicherer ist als die andere.
|
||||
|
||||
Aus was setzt sich die Sicherheit jedoch zusammen? Zur Sicherheit gehören einerseits die Schutzziele in der IT-Sicherheit: Vertraulichkeit, Integrität, Verfügbarkeit. Andererseits gehören aber auch das Vorhandensein von Sicherheitslücken zur Sicherheit. Denn was nutzt ein theoretisch sicheres Verfahren, wenn es in der Implementation reihenweise Sicherheitslücken gibt?
|
||||
|
||||
Allerdings ist es nicht wirklich gangbar IPSec und OpenVPN anhand von Sicherheitslücken zu vergleichen, denn während IPSec ein Standard ist\cite{RFC4301}, handelt es sich bei OpenVPN um eine konkrete Implementation eines SSL/TLS-basierten VPNs\cite{Kotuliak2011}. Daher haben wir uns dagegen entschieden Sicherheitslücken in den Vergleich mit einzubeziehen.
|
||||
Allerdings ist es nicht wirklich gangbar IPsec und OpenVPN anhand von Sicherheitslücken zu vergleichen, denn während IPsec ein Standard ist\cite{RFC4301}, handelt es sich bei OpenVPN um eine konkrete Implementation eines SSL/TLS-basierten VPNs\cite{Kotuliak2011}. Daher haben wir uns dagegen entschieden Sicherheitslücken in den Vergleich mit einzubeziehen.
|
||||
|
||||
Allerdings sind wir damit noch nicht am Ende unserer Kriterien angelangt. Aus dem Schutzziel der Verfügbarkeit lässt sich die Performance als Kriterium ableiten. Schließlich interessiert es neben der Sicherheit auch, wie schnell die Nachrichten von A nach B kommen. Was konkrete Werte bei einem Performancevergleich angeht, verweisen wir auf einen solchen Vergleich von 2011, welcher im Rahmen der ICETA Konferenz von Kotuliak\cite{Kotuliak2011} unternommen wurde.
|
||||
|
||||
|
|
@ -216,51 +215,49 @@ Wir haben die Kriterien in dem obigen Abschnitt herausgearbeitet. Zusammengefass
|
|||
\subsection{Vertraulichkeit}
|
||||
Wir beginnen den Vergleich mit der Vertraulichkeit. Interessant sind da die unterstützten Verschlüsselungsalgorithmen und die maximalen Schlüssellängen der Algorithmen.
|
||||
|
||||
Im Abschnitt über IPSec wurde bereits eingeführt, dass IPSec grundlegend zwei Mechanismen unterstützt: ESP\footnote{Encapsulated Security Payload} und AH\footnote{Authentication Header}. Das Schutzziel der Vertraulichkeit wird dabei nur von ESP gewährleistet, weswegen wir AH beim Vergleich bzgl. der Vertraulichkeit ignorieren.
|
||||
Im Abschnitt über IPsec wurde bereits eingeführt, dass IPsec grundlegend zwei Mechanismen unterstützt: ESP\footnote{Encapsulated Security Payload} und AH\footnote{Authentication Header}. Das Schutzziel der Vertraulichkeit wird dabei nur von ESP gewährleistet, weswegen wir AH beim Vergleich bzgl. der Vertraulichkeit ignorieren.
|
||||
|
||||
OpenVPN ist eine Implementation eines TLS-basierten VPNs. Die Verschlüsselung wird hierbei von dem TLS-Protokoll übernommen. Deswegen werden wir in diesem Punkt IPSec mit TLS vergleichen.
|
||||
OpenVPN ist eine Implementation eines TLS-basierten VPNs. Die Verschlüsselung wird hierbei von dem TLS-Protokoll übernommen. Deswegen werden wir in diesem Punkt IPsec mit TLS vergleichen.
|
||||
|
||||
Für jedes Verschlüsselungsverfahren wird ein Schlüssel benötigt. Daher werden wir uns zunächst die verwendeten Verfahren zum Schlüsselaustausch ansehen. IPSec verwendet meistens Diffie-Hellman, unterstützt aber auch KINK\footnote{Auf Kerberos basierendes Protokoll, dass Schlüsselaustausch- und Authentifizierungsmechanismen bereitstellt. Es wurde noch nicht standardisiert\cite{Alshamsi2005}.}. TLS unterstützt mehrere Verfahren. In diesem Paper beschränken wir uns auf zwei davon: RSA und DH\footnote{Diffie-Hellman}\cite{Alshamsi2005}. %Im Falle von RSA sendet der Client den sogenannten \texttt{pre\_master\_secret}, nachdem dieser mit dem öffentlichen Schlüssel des Servers verschlüsselt wurde. Anhand dieses Wertes kann der Server nun das \texttt{master\_secret} errechnen, womit der Sitzungsschlüssel erzeugt wird. Der Client tut dies ebenfalls.
|
||||
Für jedes Verschlüsselungsverfahren wird ein Schlüssel benötigt. Daher werden wir uns zunächst die verwendeten Verfahren zum Schlüsselaustausch ansehen. IPsec verwendet meistens Diffie-Hellman, unterstützt aber auch KINK\footnote{Auf Kerberos basierendes Protokoll, dass Schlüsselaustausch- und Authentifizierungsmechanismen bereitstellt. Es wurde noch nicht standardisiert\cite{Alshamsi2005}.}. TLS unterstützt mehrere Verfahren. In diesem Paper beschränken wir uns auf zwei davon: RSA und DH\footnote{Diffie-Hellman}\cite{Alshamsi2005}.
|
||||
|
||||
%Bei DH tauschen Client und Server die öffentlichen DH-Werte aus und erzeugen den \texttt{pre\_master\_secret} unabhängig voneinander.
|
||||
Es ist ersichtlich, dass IPsec und TLS DH unterstützen. Zusätzlich unterstützt IPsec KINK und TLS RSA. Ein wirklicher Vor- oder Nachteil kann in diesem Fall weder IPsec noch TLS zugesprochen werden. Wenn wir die Verbreitung von KINK bzw. RSA vergleichen, dann liegt RSA vorne, da es seit langem standardisiert ist und es etliche Implementationen gibt.
|
||||
|
||||
Es ist ersichtlich, dass IPSec und TLS DH unterstützen. Zusätzlich unterstützt IPSec KINK und TLS RSA. Ein wirklicher Vor- oder Nachteil kann in diesem Fall weder IPSec noch TLS zugesprochen werden. Wenn wir die Verbreitung von KINK bzw. RSA vergleichen, dann liegt RSA vorne, da es seit langem standardisiert ist und es etliche Implementationen gibt.
|
||||
Ein weiterer Punkt bei der Vertraulichkeit ist die Authentifizierungsmethode. IPsec unterstützt lediglich die gegenseitige Authentifizierung. TLS hingegen unterstützt eine reine Server-Authentifizierung, eine gegenseitige Authentifizierung, die auch Client-Authentifizierung genannt wird, und eine anonyme Authentifizierung, bei der nichts authentifiziert wird.\cite{Alshamsi2005}
|
||||
|
||||
Ein weiterer Punkt bei der Vertraulichkeit ist die Authentifizierungsmethode. IPSec unterstützt lediglich die gegenseitige Authentifizierung. TLS hingegen unterstützt eine reine Server-Authentifizierung, eine gegenseitige Authentifizierung, die auch Client-Authentifizierung genannt wird, und eine anonyme Authentifizierung, bei der nichts authentifiziert wird.\cite{Alshamsi2005}
|
||||
Bei den Authentifizierungsalgorithmen hat jedoch IPsec einen Vorteil, denn es wird sowohl die Nutzung einer digitalen Signatur als auch die Verwendung eines Algorithmus, der auf einem geheimen Schlüssel basiert, ermöglicht. TLS benötigt hingegen zwangsweise eine digitale Signatur. Sollten alle Algorithmen mit digitaler Signatur ausfallen, kann IPsec weiterhin implementiert werden, TLS jedoch nicht.\cite{Alshamsi2005}
|
||||
|
||||
Bei den Authentifizierungsalgorithmen hat jedoch IPSec einen Vorteil, denn es wird sowohl die Nutzung einer digitalen Signatur als auch die Verwendung eines Algorithmus, der auf einem geheimen Schlüssel basiert, ermöglicht. TLS benötigt hingegen zwangsweise eine digitale Signatur. Sollten alle Algorithmen mit digitaler Signatur ausfallen, kann IPSec weiterhin implementiert werden, TLS jedoch nicht.\cite{Alshamsi2005}
|
||||
|
||||
Abseits der Verschlüsselung selber ist jedoch auch die Reichweite der Verschlüsselung von Interesse. Hier vergleichen wir IPSec mit OpenVPN. Bei IPSec werden die Pakete verschlüsselt, nicht jedoch ihr Inhalt. Werden zwei Netze verbunden, so ist nur der VPN-Tunnel selber vor einem Angriff geschützt. Aber der Weg von der Anwendung zum VPN-Tunnel und vom VPN-Tunnel zur Anwendung ist nicht geschützt. Sobald sich also ein Angreifer innerhalb eines der beiden Netzwerke befindet, ist IPSec ohne Schutzwirkung.
|
||||
Abseits der Verschlüsselung selber ist jedoch auch die Reichweite der Verschlüsselung von Interesse. Hier vergleichen wir IPsec mit OpenVPN. Bei IPsec werden die Pakete verschlüsselt, nicht jedoch ihr Inhalt. Werden zwei Netze verbunden, so ist nur der VPN-Tunnel selber vor einem Angriff geschützt. Aber der Weg von der Anwendung zum VPN-Tunnel und vom VPN-Tunnel zur Anwendung ist nicht geschützt. Sobald sich also ein Angreifer innerhalb eines der beiden Netzwerke befindet, ist IPsec ohne Schutzwirkung.
|
||||
Im Gegensatz dazu verschlüsselt OpenVPN von Anwendung zu Anwendung und damit wirklich Ende-zu-Ende. Da ist es dann auch nicht mehr wichtig, ob sich der Angreifer im Netzwerk befindet, da er nur verschlüsselte Daten sehen kann.\cite{Sun2011}
|
||||
|
||||
Zusammenfassend kann für den Bereich der Vertraulichkeit gesagt werden, dass sowohl IPSec als auch TLS hinreichende Vertraulichkeit bieten. Allerdings unterliegt IPSec bei der Effizienz der Vertraulichkeit ganz klar OpenVPN.
|
||||
Zusammenfassend kann für den Bereich der Vertraulichkeit gesagt werden, dass sowohl IPsec als auch TLS hinreichende Vertraulichkeit bieten. Allerdings unterliegt IPsec bei der Effizienz der Vertraulichkeit ganz klar OpenVPN.
|
||||
|
||||
\subsection{Integrität}
|
||||
Neben der Vertraulichkeit ist auch die Integrität wichtig. Daher werden wir im folgenden Abschnitt vergleichen, welche Methoden von IPSec und OpenVPN zur Wahrung der Integrität verwendet werden.
|
||||
Neben der Vertraulichkeit ist auch die Integrität wichtig. Daher werden wir im folgenden Abschnitt vergleichen, welche Methoden von IPsec und OpenVPN zur Wahrung der Integrität verwendet werden.
|
||||
|
||||
Analog zur Vertraulichkeit wird auch hier nicht direkt OpenVPN verglichen, sondern TLS, da dieses zuständig dafür ist.
|
||||
|
||||
Als Authentifizierungsverfahren zur Überprüfung der Integrität werden von beiden Message Authentication Codes (kurz: MACs) verwendet. Bei MACs hängt es von dem verwendeten Hashverfahren an, ob die Integrität zuverlässig überprüft werden kann. Sowohl IPSec als auch TLS erfordern die Implementation von HMAC-SHA-1 und HMAC-MD5. HMAC ist eine kryptographische Hashfunktion, die einen geheimen Schlüssel erfordert. Die Sicherheit bzw. Stärke des Algorithmus hängt dabei von der Länge des Schlüssels und des Outputs ab.\cite{Alshamsi2005}
|
||||
Als Authentifizierungsverfahren zur Überprüfung der Integrität werden von beiden Message Authentication Codes (kurz: MACs) verwendet. Bei MACs hängt es von dem verwendeten Hashverfahren an, ob die Integrität zuverlässig überprüft werden kann. Sowohl IPsec als auch TLS erfordern die Implementation von HMAC-SHA-1 und HMAC-MD5. HMAC ist eine kryptographische Hashfunktion, die einen geheimen Schlüssel erfordert. Die Sicherheit bzw. Stärke des Algorithmus hängt dabei von der Länge des Schlüssels und des Outputs ab.\cite{Alshamsi2005}
|
||||
|
||||
Als Fazit für die Integrität kann gelten, dass es keine wirklichen Unterschiede zwischen IPSec und TLS in diesem Bereich gibt.
|
||||
Als Fazit für die Integrität kann gelten, dass es keine wirklichen Unterschiede zwischen IPsec und TLS in diesem Bereich gibt.
|
||||
|
||||
\subsection{Verfügbarkeit}
|
||||
Das dritte Schutzziel ist Verfügbarkeit. Traditionell fallen Dinge wie DDOS-Angriffe\footnote{Distributed-Denial-of-Service-Angriffe} unter dieses Schutzziel bzw. beeinträchtigen es. In unserem Zusammenhang ist die Durchlässigkeit bei Firewalls von Interesse, also ob ein VPN durch eine der beiden Technologien gezielt geblockt werden kann. Auch die Verbreitung spielt eine Rolle, denn eine weit verbreitete Technologie macht es intuitiv gesehen erst einmal "`einfacher"' eine Verbindung zwischen zwei Netzen aufzubauen.
|
||||
|
||||
Beginnen wir bei Firewalls. Dort gilt, dass IPSec in geringem Maße im Nachteil ist, da es feste Protokolle und Ports benötigt. Ein gezieltes Blocken von IPSec-basierten VPNs ist daher praktikabel. Im Vergleich dazu kann OpenVPN auf jedem Port mit UDP oder TCP laufen. Um restriktive Firewalls zu überwinden, kann der Port 443 und TCP benutzt werden. Dadurch sieht der Traffic von OpenVPN wie normaler HTTPS-Traffic aus und kann nicht gezielt gefiltert werden.\cite{Sun2011}
|
||||
Beginnen wir bei Firewalls. Dort gilt, dass IPsec in geringem Maße im Nachteil ist, da es feste Protokolle und Ports benötigt. Ein gezieltes Blocken von IPsec-basierten VPNs ist daher praktikabel. Im Vergleich dazu kann OpenVPN auf jedem Port mit UDP oder TCP laufen. Um restriktive Firewalls zu überwinden, kann der Port 443 und TCP benutzt werden. Dadurch sieht der Traffic von OpenVPN wie normaler HTTPS-Traffic aus und kann nicht gezielt gefiltert werden.\cite{Sun2011}
|
||||
|
||||
Bei der Verfügbarkeit auf unterschiedlichen Betriebssystemen und Implementationen ist zu beachten, wofür das VPN eingesetzt wird. Wenn es für eine Remoteverbindung genutzt wird, dann liegt IPSec hinten, da es auf beiden Geräten der Verbindung einen entsprechenden Client benötigt. OpenVPN bedarf nur der Einrichtung in dem privaten Netz, auf das man zugreifen möchte. Für den Remotezugriff muss keine extra Software installiert werden. Wird das VPN stattdessen für eine feste Verbindung zwischen zwei Endpunkten mit statischen IP-Adressen verwendet (z.B. zwei Router), dann ist IPSec aufgrund der Standardisierung und vielen Möglichkeiten im Vorteil.\cite{Sun2011}
|
||||
Bei der Verfügbarkeit auf unterschiedlichen Betriebssystemen und Implementationen ist zu beachten, wofür das VPN eingesetzt wird. Wenn es für eine Remoteverbindung genutzt wird, dann liegt IPsec hinten, da es auf beiden Geräten der Verbindung einen entsprechenden Client benötigt. OpenVPN bedarf nur der Einrichtung in dem privaten Netz, auf das man zugreifen möchte. Für den Remotezugriff muss keine extra Software installiert werden. Wird das VPN stattdessen für eine feste Verbindung zwischen zwei Endpunkten mit statischen IP-Adressen verwendet (z.B. zwei Router), dann ist IPsec aufgrund der Standardisierung und vielen Möglichkeiten im Vorteil.\cite{Sun2011}
|
||||
|
||||
Vor diesem Hintergrund gewinnte OpenVPN eindeutig das Rennen, wenn es um Remoteverbindungen geht. Bei Verbindungen zwischen zwei festen Endpunkten hat IPSec jedoch die Nase vorn, da es beidseitig hohe Standards voraussetzt.
|
||||
Vor diesem Hintergrund gewinnte OpenVPN eindeutig das Rennen, wenn es um Remoteverbindungen geht. Bei Verbindungen zwischen zwei festen Endpunkten hat IPsec jedoch die Nase vorn, da es beidseitig hohe Standards voraussetzt.
|
||||
|
||||
\subsection{Performance}
|
||||
Nachdem wir IPSec und OpenVPN bezüglich der Schutzziele verglichen haben, widmen wir uns jetzt der Performance.
|
||||
Nachdem wir IPsec und OpenVPN bezüglich der Schutzziele verglichen haben, widmen wir uns jetzt der Performance.
|
||||
|
||||
Mit diesem technischen Hintergrundwissen ausgestattet, können wir die Ergebnisse des Vergleichs betrachten. Der durchschnittliche Durchsatz kann in \fref{tab:tp} gesehen werden. Es fällt auf, dass der Durchsatz ohne Verschlüsselung weit über dem der Verschlüsselung liegt. Allerdings ist das auch nicht anders zu erwarten. Zum Verständnis ist jedoch noch wichtig, dass die verwendete Ethernetverbindung nicht für die Verwendung von Jumbo-Frames eingerichtet wurde. Ohne diese Frames ist solch eine Gigabit-Verbindung jedoch erheblich langsamer als der theoretische Wert (1 GBit/s).\cite{Kotuliak2011}
|
||||
|
||||
Eine weitere Auffälligkeit ist die im Vergleich zu den übrigen Algorithmen schlechte Performance von 3DES. Dies liegt schlichtweg daran, dass 3DES ein veraltetes Verfahren ist und nicht weiter benutzt werden sollte. Bei diesem konkreten Verfahren ist IPSec (45 Mbps) langsamer als OpenVPN (60,98 Mbps), allerdings hat das kaum eine Relevanz, da 3DES wie gesagt veraltet ist.
|
||||
Eine weitere Auffälligkeit ist die im Vergleich zu den übrigen Algorithmen schlechte Performance von 3DES. Dies liegt schlichtweg daran, dass 3DES ein veraltetes Verfahren ist und nicht weiter benutzt werden sollte. Bei diesem konkreten Verfahren ist IPsec (45 Mbps) langsamer als OpenVPN (60,98 Mbps), allerdings hat das kaum eine Relevanz, da 3DES wie gesagt veraltet ist.
|
||||
|
||||
Interessanter ist dort der Unterschied zwischen dem Durchsatz von IPSec AES (142 Mbps) bzw. IPSec Blowfish (121,76 Mbps) und OpenVPN AES (98 Mbps) bzw. OpenVPN Blowfish (96 Mbps). Dieser signifikante Unterschied liegt an der Hardwarenähe von IPSec und ist dementsprechend auch erwartbar gewesen.
|
||||
Interessanter ist dort der Unterschied zwischen dem Durchsatz von IPsec AES (142 Mbps) bzw. IPsec Blowfish (121,76 Mbps) und OpenVPN AES (98 Mbps) bzw. OpenVPN Blowfish (96 Mbps). Dieser signifikante Unterschied liegt an der Hardwarenähe von IPsec und ist dementsprechend auch erwartbar gewesen.
|
||||
|
||||
Anhand dieser Zahlen ist auch ersichtlich, dass es keinen ernstzunehmenden Unterschied zwischen AES und Blowfish gibt. AES hat von beiden den Vorteil, dass das Verfahren standardisiert ist und von vielen Regierungen und im privaten Sektor größtenteils unterstützt wird.
|
||||
|
||||
|
|
@ -274,9 +271,9 @@ Ethernet ohne Verschlüsselung & 553 \\
|
|||
OpenVPN 3DES & 60,98 \\
|
||||
OpenVPN AES & 98 \\
|
||||
OpenVPN Blowfish & 96 \\
|
||||
IPSec 3DES & 45 \\
|
||||
IPSec AES & 142 \\
|
||||
IPSec Blowfish & 121,76
|
||||
IPsec 3DES & 45 \\
|
||||
IPsec AES & 142 \\
|
||||
IPsec Blowfish & 121,76
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
|
|
@ -285,14 +282,16 @@ Abschließend gehen wir auf die Kompatibilität der Implementationen verschieden
|
|||
|
||||
OpenVPN benutzt TLS und dieses Protokoll ist seit langem erprobt und von einer Vielzahl an Herstellern implementiert. Obgleich es mit Heartbleed eine Sicherheitslücke in der bekannten Implementation OpenSSL gab, tut das der Kompatibilität keinen Abbruch. Es ist demnach vollkommen egal welche Hardware und welche Software verwendet wird, denn TLS wird mittlerweile in allen gängigen Systemen nativ unterstützt.
|
||||
|
||||
Bei IPSec sieht das anders aus. Zwar ist auch IPSec standardisiert, ebenso wie TLS, aber der Umfang der RFCs macht ein Verständnis relativ schwer. Daraus ist auch zu begründen, warum es zu Beginn kaum untereinander kompatible Lösungen gab\cite{Alshamsi2005}. Mittlerweile ist der Standard jedoch älter und auf breiterer Schicht umgesetzt, sodass es zwar noch Unterschiede zwischen TLS und IPSec gibt, diese jedoch nicht mehr ins Gewicht fallen.
|
||||
Bei IPsec sieht das anders aus. Zwar ist auch IPsec standardisiert, ebenso wie TLS, aber der Umfang der RFCs macht ein Verständnis relativ schwer. Daraus ist auch zu begründen, warum es zu Beginn kaum untereinander kompatible Lösungen gab\cite{Alshamsi2005}. Mittlerweile ist der Standard jedoch älter und auf breiterer Schicht umgesetzt, sodass es zwar noch Unterschiede zwischen TLS und IPsec gibt, diese jedoch nicht mehr ins Gewicht fallen.
|
||||
|
||||
Bezüglich der Kompatibilität kommen wir zu dem Fazit, dass IPSec noch im Vergleich zu TLS aufholen muss, allerdings bereits viele der anfänglichen Kompatibilitätsprobleme überwunden hat.
|
||||
Bezüglich der Kompatibilität kommen wir zu dem Fazit, dass IPsec noch im Vergleich zu TLS aufholen muss, allerdings bereits viele der anfänglichen Kompatibilitätsprobleme überwunden hat.
|
||||
|
||||
\section{Schlussbemerkungen}
|
||||
Aus dem Vergleich geht hervor, dass IPSec und OpenVPN abhängig von dem Verwendungsszenario des VPN unterschiedlich gut abschneiden. Für Remoteverbindungen zwischen einem einzelnen Rechner und einem Netzwerk ist OpenVPN die bessere Wahl, da Ende-zu-Ende verschlüsselt wird, obgleich die Verschlüsselung selber bei IPSec und OpenVPN sich nicht viel gibt. Im Bereich der Performance hat IPSec aufgrund der Kernelnähe die Nase vorn. Im Bereich der Kompatibilität bestätigt IPSec nur zum Teil das Vorurteil der Inkompatibilität. Gleichwohl gibt es noch Aufholpotential.
|
||||
Aus dem Vergleich geht hervor, dass IPsec und OpenVPN abhängig von dem Verwendungsszenario des VPN unterschiedlich gut abschneiden. Für Remoteverbindungen zwischen einem einzelnen Rechner und einem Netzwerk ist OpenVPN die bessere Wahl, da Ende-zu-Ende verschlüsselt wird, obgleich die Verschlüsselung selber bei IPsec und OpenVPN sich nicht viel gibt. Im Bereich der Performance hat IPsec aufgrund der Kernelnähe die Nase vorn. Im Bereich der Kompatibilität bestätigt IPsec nur zum Teil das Vorurteil der Inkompatibilität. Gleichwohl gibt es noch Aufholpotential.
|
||||
|
||||
Für die Zukunft können wir uns vorstellen, dass es eine weitere Überarbeitung von IPSec geben wird, um es leichter verständlich zu machen. Außerdem sind wir der Meinung, dass sich die teilweise noch bestehenden Kompatibilitätsprobleme auflösen werden, sodass es für eine immer größere Menge von Leuten möglich sein wird sichere Verbindungen zwischen zwei Netzwerken aufzubauen.
|
||||
Es gibt noch eine weitere Erkenntnis, die im Vergleich nicht auftaucht, aber auch nicht unerwähnt bleiben sollte: Basierend auf neuen Enthüllungen vom 31C3 muss davon ausgegangen werden, dass IPsec mit Pre-Shared-Keys nicht länger vor der NSA schützt.
|
||||
|
||||
Für die Zukunft können wir uns vorstellen, dass es eine weitere Überarbeitung von IPsec geben wird, um es leichter verständlich zu machen. Außerdem sind wir der Meinung, dass sich die teilweise noch bestehenden Kompatibilitätsprobleme auflösen werden, sodass es für eine immer größere Menge von Leuten möglich sein wird sichere Verbindungen zwischen zwei Netzwerken aufzubauen.
|
||||
|
||||
Aus wissenschaftlicher Sicht wäre ein umfassender Vergleich zwischen allen existierenden VPN-Lösungen wünschenswert, um für ein komplettes Bild nicht auf teilweise bereits veraltete Daten zurückgreifen zu müssen. Darüber hinaus wäre eine zentrale Anlaufstelle hilfreich, über die entsprechende Forschung koordiniert wird, um doppelte Arbeit zu vermeiden.
|
||||
|
||||
|
|
|
|||
Loading…
Reference in New Issue