Как настроить ikev2 на андроид
VPN везде и всюду: IPsec без L2TP со strongSwan
достаточно сильный лебедь
Если вы когда-либо искали VPN, который будет работать на десктопах, мобильных устройствах и роутерах без установки дополнительного ПО и перепрошивки роутера, вы, вероятно, выбирали между PPTP и L2TP+IPsec. У протокола PPTP имеются проблемы с безопасностью и прохождением через брандмауеры и NAT, так что в 2015 году его уже использовать не стоит, а использование L2TP излишне, т.к. L2 VPN, по моему мнению, для обычного удаленного доступа не нужен практически никогда.
Удивительно, что в интернете не так-то просто можно найти информацию о настройке чего-то помимо L2TP+IPsec в транспортном режиме, учитывая, что это обширный стек протоколов, который можно конфигурировать буквально как душе угодно, поэтому я попытаюсь устранить такое несовершенство мира.
Небольшое введение в мир IPsec
Вообще говоря, не совсем правильно называть IPsec VPN. IPsec не предназначен для построения «виртуальных частных сетей», а создан для шифрования или защиты от подмены передаваемых по IP данных. Это специальный слой поверх IP, который, в зависимости от режима и настроек, работает по-разному. В отличие от привычного VPN, который создает новый интерфейс в системе, на который вы, как это чаще всего бывает, назначаете IP-подсеть из диапазона частных адресов (т.е. создаете новый сетевой сегмент), и через который маршрутизируется трафик в зашифрованном виде, IPsec просто шифрует трафик магическим образом между «внешними» интерфейсами сервера и клиента.
В современном IPsec используются:
- Authentication Header (AH) — протокол, обеспечивающий аутентификацию отправителя и целостность данных. Подписывает не только данные пакета, но и все заголовки, кроме изменяемых полей (ToS, TTL, чексумма).
- Encapsulating Security Payload (ESP) — протокол, обеспечивающий аутентификацию, целостность и конфиденциальность
- Security Association (SA) — параметр с настройками шифрования канала
- Internet Key Exchange (IKE и IKEv2) — протокол обмена параметрами, настройками и согласования SA
AH и ESP — транспортные протоколы, инкапсулируемые прямо в IP, имеющие собственные значение для поля Protocol в IP-заголовке. В современном мире, где NAT стоит за NAT у NAT с NAT’ом, следует использовать что-то более привычное, поэтому сейчас повсеместно используется инкапсуляция ESP-пакетов в UDP. AH не поддерживает работу через NAT.
Сам IPsec поддерживает работу в двух режимах:
- Транспортный режим. Подписывает заголовки и данные (если AH) или подписывает и шифрует данные (если ESP) пакета. Не скрывает IP-адрес получателя пакета, если он маршрутизируется. Этот режим используется для связки L2TP+IPsec.
- Туннельный режим. Подписывает (если AH) и еще шифрует (если ESP) весь пакет.
Протокол IKE позволяет проводить аутентификацию клиента с использованием X.509-сертификатов, Pre-Shared Key и Extensible Authentication Protocol (EAP). Поддерживается двухэтапная аутентификация.
Все современные десктопные ОС (Windows Vista/7/8/8.1, OS X, Linux), мобильные устройства (Android, iOS, Windows Phone, Blackberry) и некоторые роутеры поддерживают VPN с использованием IPsec ESP в туннельном режиме и его настройкой через протокол Internet Key Exchange (IKE) версии 1 или 2, а значит IPsec мы именно так и будем настраивать.
Кстати, писать правильно IPsec, но Cisco IPSec.
IPsec в Linux
В OpenVZ есть поддержка IPsec, и она вполне себе годна для запуска L2TP+IPsec, но там что-то явно не так с маршрутизацией на не-локальные интерфейсы. Вероятно, это можно починить добавлением пары правил на хостовую машину, но это довольно проблематично, если у вас нет доступа к ней, как бывает во подавляющем большинстве случаев. Поэтому для OpenVZ необходимо использовать userspace IPsec, который можно собрать параметром —enable-kernel-libipsec
Жизнь со swanctl: 
Жизнь без swanctl: 
Нам могут потребоваться некоторые модули, которых может не быть в стандартной поставке:
- xauth-noauth — поддельный аутентификатор, позволяет вводить любой логин и пароль. Нужен для iPhone и iPad при аутентификации только по ключам, т.к. там нет возможности отключить аутентификацию по логину и паролю.
- vici — интерфейс для swanctl.
- libipsec — для userspace IPsec (для OpenVZ и, возможно, других контейнеров).
Если вас не смущает необходимость вводить логин и пароль на iPhone, вам не нужен swanctl и вы не собираетесь запускать это все в OpenVZ-контейнере, то и пересобирать ничего не нужно.
К большому сожалению, мейнтейнеры strongSwan в Debian не запаковали ничего из этого (на февраль 2015), поэтому я сделал патчик, который вы можете использовать.
Переходим к настройке
Будем настраивать подключение через IKEv2 (Windows, Linux, Blackberry), IKEv1+XAUTH (iOS, OS X, Android) и IKEv2+EAP-TLS (Windows Phone). Используем ключи, никаких PSK!
Разработчики strongSwan предлагают нам использовать команду «ipsec pki» для генерации ключей, но она настолько же неудобная, насколько и обычный openssl, поэтому я адаптировал Easy-RSA v3 из OpenVPN для генерации как OpenVPN, так и IPsec-совместимых ключей. С ним вы можете использовать одну связку ключей для двух протоколов!
github.com/ValdikSS/easy-rsa-ipsec
Easy-RSA чрезвычайно простой, поддерживать PKI-инфраструктуру с ним одно удовольствие!
Итак, инициализируем PKI и создаем CA, серверный и клиентский ключи. Важно, чтобы название серверного ключа совпадало с FQDN (доменом, проще говоря) вашего сервера!
Ключи сгенерированы. Я добавлял параметр nopass на каждом шагу, чтобы ключи не были защищены паролем (его можно установить позже в любое время).
Теперь нам необходимо скопировать их в нужные директории внутри /etc/ipsec.d/ , чтобы strongSwan нашел их:
Переходим к настройке strongSwan!
Первым делом, указываем наш приватный ключ в /etc/ipsec.secrets
Редактируем конфигурационный файл /etc/ipsec.conf
Как видите, конфигурационный файл состоит из нескольких секций. В секции config setup два закомментированных параметра: strictcrlpolicy = yes будет требовать неистекший лист отзывов для проведения аутентификации клиента, а uniqueids = no позволяет подключаться нескольким клиентам с одним сертификатом одновременно.
Далее идут секции с описаниями подключений. Секция с названием %default описывает подключение по умолчанию, от которого будут наследоваться другие подключения. Здесь устанавливаются следующие параметры:
- dpdaction=clear включает механизм Dead Peer Detection (DPD) и указывает, что нужно забывать о клиенте, если он не отзывался дольше таймаута
- dpddelay=35s — задержка до включения DPD
- dpdtimeout=300s — таймаут для DPD
- fragmentation=yes — включение внутренней фрагментации пакетов. Позволяет использовать IPsec с провайдерами, у которых сломана IP-фрагментация пакетов (привет, мобильный МТС!)
- rekey=no — выключение инициации смены ключей со стороны сервера. Windows это не любит.
- ike — перечень ciphersuites для использования с IKE (т.е. во время установки шифрованного соединения для передачи конфигурационных параметров, в том числе и ключей для установки SA)
- esp — перечень ciphersuites для шифрования трафика
- left и right — случаем все интерфейсы и принимаем всех клиентов
- leftid — указываем наш FQDN. Нужно для сломанного IKEv2 в OS X El Capitan
- leftauth/rightauth=pubkey — используем аутентификацию по ключам
- leftsubnet — подсети, которые мы отправляем клиенту для маршрутизации (весь IPv4 и IPv6-интернет). Уберите IPv6, если не используете его.
- rightsourceip — пул IP-адресов, из которого выдаем адрес клиенту. Уберите IPv6, если не используете его.
- rightdns — IP-адреса DNS-серверов
Давайте разберемся с ciphersuites в ike и esp. Здесь перечислены методы шифрования в порядке убывания приоритета, и их так много из-за того, что некоторые из них могут быть недоступны на каких-то устройствах, например, мобильных. Первым делом идут так называемые AEAD-алгоритмы, т.е. такие шифры, которые не требуют отдельного алгоритма для аутентификации, с убывающей группой Диффи-Хеллмана для реализации Perfect Forward Secrecy (PFS). Это самые быстрые шифры, которые доступны в IPsec. Хоть это и AEAD-режим, в ike должны быть алгоритмы хеширования для процесса хендшейка. Затем идет привычный AES-CBC с группами Диффи-Хеллмана. Клиентам, которые не поддерживают PFS, мы не позволим подключиться.
Если у вас нет модуля xauth-noauth для соединения ikev1-fakexauth , то вы можете заменить его просто на xauth и создать пользователя в /etc/ipsec.secrets , например, с логином и паролем client1:
Теперь у нас есть три подключения: ikev2-pubkey для IKEv2, ikev1-fakexauth для IKEv1 с фейковой проверкой логина и пароля и ikev2-eap-tls — IKEv2+EAP-TLS для Windows Phone. Перезапускаем strongSwan.
Если все верно, вы увидите следующий вывод команды swanctl -L
Проблемы MTU
Из-за особенностей и ошибок в реализации разных IPsec-клиентов, MTU внутри туннеля нельзя угадать заранее, а на Android вообще устанавливается MTU 1500, из-за чего большие пакеты не передаются и вообще ничего не работает. Чтобы нивелировать этот недостаток, достаточно изменять параметр TCP MSS в момент установки TCP-соединения на стороне сервера. Будем использовать значение 1360 для IPv4 и 1340 для IPv6, чтобы размер пакета не превышал 1400 байт внутри туннеля:
На этом настройка сервера закончена. Не забудьте настроить NAT, если вам он нужен!
Настройка клиентов
Алгоритм настройки клиентов в общих чертах заключается в импорте сертификатов из файла *.p12, создании нового подключения с типом IPsec PKI, IPsec XAUTH RSA или IKEv2 (в зависимости от устройства), указания клиентского сертификата и адреса сервера.
Внимание! Нужно вводить именно тот адрес сервера, который вы вводили при создании серверного ключа. Подключиться по другому домену или просто по IP-адресу, если сертификат был сгенерирован на домен, не получится!
Windows
OS X и iOS
Android
Вы можете использовать как IPsec-клиент Android и подключаться по протоколу IKE, так и клиент strongSwan и использовать IKEv2. Клиент strongSwan работает стабильнее и надежно переподключает в случае потери соединения.
Импортируйте сертификат либо через файловый менеджер, либо используя пункт «Установка с SD-карты» в разделе «Безопасность». Перейдите в настройки VPN, создайте новое подключение с типом «IPSec Xauth RSA», в поле «Адрес сервера» впишите, собственно, адрес сервера, в поле «Сертификат пользователя IPSec» и «Сертификат ЦС IPSec» укажите сертификат «client1». Нажмите на соединение, введите любые логин и пароль и попробуйте подключиться.
Proton VPN manual IKEv2 setup for Android
Note: We have an official Proton VPN app for Android that provides the easiest way to connect to our servers and allows you to benefit from many of Proton VPN’s advanced features. For example:
You can also connect to Proton VPN servers manually using the following VPN protocols:
- OpenVPN (using OpenVPN for Android or OpenVPN Connect )
- WireGuard (using any “vanilla” WireGuard client, including the official open-source app)
- IKEv2 (using the strongSwan VPN client)
In this guide, we show you how to manually configure Android to connect to our servers using the IKEv2 protocol. These instructions are based on a Samsung phone running Android 12 and One UI 4.1 but should be very similar for most Android devices.
Please note that connecting in this way means you will not benefit from the advanced features available through the official Proton VPN Android app.
Android manual IKEv2 VPN setup for Proton VPN
Download strongSwan
Download the Proton VPN IKEv2 certificate
1. Download the Proton VPN IKEv2 certificate and Open with strongSwan.
- In strongSwan, tap Add VPN profile .
- . Enter the following information and then tap Save :
- Sever: The name of the VPN server you wish to connect to (see below)
- VPN Type: IKEv2 EAP (Username/Password)
- Username: Your Proton VPN IKEv2 username (see below)
- Password (optional): Your Proton VPN IKEv2 password (see below)
- Profile name (optional): Choose any name for the VPN connection that makes sense to you
To find the names of our VPN servers : Log in to account.protonvpn.com using your browser and go to ≡ Settings (on small screens) → Downloads → OpenVPN Configuration files → select the server you would like to connect to. In the Action column next to it, click the dropdown icon to see the server name.
Tapping on the server name will save it to your clipboard for easy pasting into the Android Settings menu.
To find your IKEv2 username and password : your IKEv2 login details are not the same as your regular Proton VPN login details . To find your IKEv2 login details, log in to account.protonvpn.com and go to ≡ Settings (on small screens) → Account → OpenVPN / IKEv2 username .
5. Tap your newly created VPN connection to connect to your chosen Proton VPN server.
6. Tap OK to confirm the connection request.
If this is your first time using strongSwan on your device, the app will ask to Stop optimizing battery storage? This is necessary so that strongSwan can run in the background and keep the VPN connection active, so you should Allow it.
You are now connected to Proton VPN using IKEv2!
