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\chapter{Vorwort}
Diese Dokumentation beschreibt die Installation und den Betrieb des IPv6-VPN-Dienst auf Basis von OpenVPN.
Die Hintergründe zu der hier vorgestellten Konfiguration können in der dazugehörigen Masterarbeit \enquote{Konzeption und Umsetzung eines IPv6-VPN für die Abteilung Informatik} nachgelesen werden.

\section{Konfigurationsvorgaben}
Folgende Parameter wurden für die Konfiguration des Servers in Absprache mit dem IT-Team festgelegt:
\begin{itemize}
\item Hostname der Maschine: \texttt{aither.inform.hs-hannover.de}
\item Hostname des OpenVPN-Dienstes: \texttt{vpn-test.inform.hs-hannover.de}
\item IP-Adressen der Maschine
\begin{itemize}
\item \texttt{141.71.38.70/24}
\item \texttt{2001:638:614:1780::131/64}
\end{itemize}
\item IP-Adressen der zu benutzenden Gateways
\begin{itemize}
\item \texttt{141.71.38.254}
\item \texttt{2001:638:614:1780::1}
\end{itemize}
\item IP-Adressen des OpenVPN-Dienstes
\begin{itemize}
\item \texttt{141.71.38.7}
\item \texttt{2001:638:614:1780::7}
\end{itemize}
\item IP-Adressbereiche für VPN-Clients
\begin{itemize}
\item \texttt{10.2.0.0/16}
\item \texttt{2001:638:614:1750::/64}
\end{itemize}
\item Zu verwendender DNS-Server: \texttt{141.71.38.1}
\end{itemize}


\chapter{Installation}
Mit den abgesprochenen Parametern kann nun die Installation des VPN-Servers erfolgen.
Eine bereits vorhandene Zertifizierungsstelle mit Webserver unter dem Hostnamen \texttt{vmvpnca.inform.hs-hannover.de} wird vorausgesetzt.

\section{Konfiguration des Grundsystems}
\paragraph{Hostname}
Sofern der Hostname bei der Installation von Debian nicht schon gesetzt wurde, so muss dies in den Dateien \texttt{/etc/hostname}, \texttt{/etc/mailname} und \texttt{/etc/hosts} nachgeholt werden.
\begin{lstlisting}
echo "aither" > /etc/hostname
echo "aither.inform.hs-hannover.de" > /etc/mailname
\end{lstlisting}
In \texttt{/etc/hosts} muss der Eintrag für \texttt{127.0.1.1} angepasst werden:
\begin{lstlisting}
127.0.1.1	aither.inform.hs-hannover.de aither
\end{lstlisting}

\paragraph{OpenSSH}
In der Datei \texttt{/etc/ssh/sshd\_config} muss folgende Option auskommentiert und angepasst werden:
\begin{lstlisting}
PermitRootLogin yes
\end{lstlisting}

Anschließend wird der OpenSSH-Dienst aktiviert und gestartet.
\begin{lstlisting}
systemctl enable ssh.service
systemctl start ssh.service
\end{lstlisting}

\paragraph{sudo}
Das IT-Team arbeitet mit passwortbasierten SSH-Sitzungen unter dem Benutzer \texttt{root}.
Damit in der Übergangsphase auf dem Server Anpassungen auch ohne Kenntnis des \texttt{root}-Passworts durchgeführt werden können, wird ein lokaler Benutzer eingerichtet.
\begin{lstlisting}
apt-get install sudo
adduser jpt
gpasswd -a jpt sudo
\end{lstlisting}
Nach erfolgreicher Übergabe des Servers an das IT-Team kann dieser Benutzer wieder entfernt werden.

\paragraph{apt}
Um in der DMZ weiterhin Updates einspielen zu können, wird der vom IT-Team zur Verfügung gestellte Proxyserver in die Konfiguration von \texttt{apt} eingetragen.
\begin{lstlisting}
echo 'Acquire::http::Proxy "http://proxy.inform.hs-hannover.de:3128";'
	> /etc/apt/apt.conf.d/80proxy
\end{lstlisting}
Das IT-Team stellt Debian-Pakete zur Verfügung, mit die Grundkonfiguration des Servers an die Vorgaben des IT-Teams angepasst werden kann.
Um diese Pakete zu installieren, werden die Paketquellen des IT-Teams konfiguriert:
\begin{lstlisting}
echo "deb http://http.edu.inform.hs-hannover.de/depot/debian/stretch/ Packages/"
	> /etc/apt/sources.list.d/inform.list
\end{lstlisting}
Als nächstes wird der GPG-Key importiert, mit dem die Pakete signiert sind:
\begin{lstlisting}
wget -O repositoryKeyFile http://http.edu.inform.hs-hannover.de/repository/repositoryKeyFile
apt-key add repositoryKeyFile
\end{lstlisting}
Anschließend können die Pakete über \texttt{apt-get} installiert werden
\begin{lstlisting}
apt-get update
apt-get install f4-i-srv-config-all-* f4-i-srv-config-dmz-adminscripts
\end{lstlisting}

\paragraph{Netzwerkkonfiguration}
Als nächstes werden die IP-Adressen der Maschine und des Dienstes in \texttt{/etc/network/interfaces} konfiguriert.
Die IP-Adressen der Maschine werden direkt für die Netzwerkkarte des Servers konfiguriert.

Die IP-Adressen für den VPN-Dienst werden als zusätzliche IP-Adressen konfiguriert.
Durch die Verwendung von separaten Dienst-Adressen ist es möglich, einen Server im laufenden Betrieb durch einen zweiten, identisch konfigurierten Server zu ersetzen.
Dazu müssen lediglich die zusätzlichen IP-Adressen von dem einen Server entfernt werden, und anschließend auf dem zweiten Server hinzugefügt werden.
VPN-Benutzer bekommen davon nur eine kurze Unterbrechung der VPN-Sitzung mit.

Die resultierende Konfiguration für die IP-Adressen der Maschine sieht so aus:
\begin{lstlisting}
auto eno1
allow-hotplug eno1

#-primary network interface
iface eno1 inet static
        address 141.71.38.70/24
        gateway 141.71.38.254
        post-up /sbin/ip addr add 141.71.38.7/24 dev eno1
        pre-down /sbin/ip addr del 141.71.38.7/24 dev eno1

iface eno1 inet6 static
        address 2001:638:614:1780::0131/64
        gateway 2001:638:614:1780::1
        post-up /sbin/ip addr add 2001:638:614:1780::0007/64 dev eno1
        pre-down /sbin/ip addr del 2001:638:614:1780::0007/64 dev eno1
\end{lstlisting}

\paragraph{DNS}
In der DMZ soll der DNS-Resolver mit der IP-Adresse \texttt{141.71.38.1} verwendet werden.
\begin{lstlisting}
echo "nameserver 141.71.38.1" > /etc/resolv.conf
\end{lstlisting}

\paragraph{Paketweiterleitung einschalten}
Mit dem VPN-Server verbundene Clients befinden sich in einem eigenen IPv4- beziehungsweise IPv6-Netz.
Damit die VPN-Clients trotzdem über die Grenze ihres eigenen Netzes hinaus Kontakt zum Netz der Abteilung Informatik aufnehmen können, ist es notwendig für IPv4 und IPv6 die Paketweiterleitung einzuschalten.
\begin{lstlisting}
echo "net.ipv4.conf.all.forwarding = 1" > /etc/sysctl.d/04-enable-ipv4-forwarding.conf
echo "net.ipv6.conf.all.forwarding = 1" > /etc/sysctl.d/06-enable-ipv6-forwarding.conf
\end{lstlisting}
Anschließend werden die vorgenommenen Einstellungen aktiviert.
\begin{lstlisting}
sysctl --system
\end{lstlisting}


\section{Firewallregeln}
Welcher Datenverkehr für VPN-Clients erlaubt oder verboten ist, wurde im Rahmen der Masterarbeit bereits festgelegt.
Diese Vorgaben werden jetzt über Filterregeln mit \texttt{iptables} und \texttt{ip6tables} umgesetzt.

Als Standardpolicy wird \texttt{DROP} gewählt.
\begin{lstlisting}
iptables -P INPUT DROP
iptables -P OUTPUT DROP
iptables -P FORWARD DROP
ip6tables -P INPUT DROP
ip6tables -P OUTPUT DROP
ip6tables -P FORWARD DROP
\end{lstlisting}

Datenverkehr über das Loopback-Interface ist immer erlaubt.
\begin{lstlisting}
iptables -A INPUT -i lo -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -o lo -j ACCEPT
ip6tables -A INPUT -i lo -j ACCEPT
ip6tables -A OUTPUT -o lo -j ACCEPT
\end{lstlisting}

Die Protokolle ICMP und ICMPv6 sind immer erlaubt.
\begin{lstlisting}
iptables -A INPUT -p icmp -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -p icmp -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -p icmp -j ACCEPT
ip6tables -A INPUT -p icmpv6 -j ACCEPT
ip6tables -A OUTPUT -p icmpv6 -j ACCEPT
ip6tables -A FORWARD -p icmpv6 -j ACCEPT
\end{lstlisting}

Zugriffe auf den VPN-Server sind für die Dienste SSH und OpenVPN erlaubt.
\begin{lstlisting}
iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT
ip6tables -A INPUT -p tcp --dport 22 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT

iptables -A INPUT -p udp --dport 1194 -j ACCEPT
ip6tables -A INPUT -p udp --dport 1194 -j ACCEPT
\end{lstlisting}

Antwortpakete für eingehende Pakete auf SSH und OpenVPN-Dienst sind erlaubt.
\begin{lstlisting}
iptables -A OUTPUT -p tcp --sport 22 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT
ip6tables -A OUTPUT -p tcp --sport 22 -m state --state ESTABLISHED -j ACCEPT

iptables -A OUTPUT -p udp --sport 1194 -j ACCEPT
ip6tables -A OUTPUT -p udp --sport 1194 -j ACCEPT
\end{lstlisting}

Vom VPN-Server ausgehende Pakete sind grundsätzlich erlaubt.
\begin{lstlisting}
iptables -A OUTPUT -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT
ip6tables -A OUTPUT -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT
\end{lstlisting}

Zum VPN-Server eingehende Pakete sind als Antwort auf ausgehende Pakete erlaubt.
\begin{lstlisting}
iptables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
ip6tables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
\end{lstlisting}

Für IPv4-Verkehr aus dem VPN soll NAT auf die \texttt{141.71.38.7} durchgeführt werden.
\begin{lstlisting}
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.2.0.0/16 -j SNAT --to 141.71.38.7
\end{lstlisting}

Datenverkehr zwischen VPN-Clients ist verboten und wird verworfen.
\begin{lstlisting}
iptables -A FORWARD -s 10.2.0.0/16 -d 10.2.0.0/16 -j DROP
ip6tables -A FORWARD -s 2001:638:614:1750::/64 -d 2001:683:614:1750::/64 -j DROP
\end{lstlisting}

Datenverkehr aus dem VPN zu Hosts in der DMZ ist verboten und wird verworfen.
\begin{lstlisting}
iptables -A FORWARD -s 10.2.0.0/16 -d 141.71.38.0/24 -j DROP
ip6tables -A FORWARD -s 2001:638:614:1750::/64 -d 2001:683:614:1780::/64 -j DROP
\end{lstlisting}

Jeglicher weiterer Datenverkehr aus dem VPN ist erlaubt.
\begin{lstlisting}
iptables -A FORWARD -s 10.2.0.0/16 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT
ip6tables -A FORWARD -s 2001:638:614:1750::/64 -m state --state NEW,ESTABLISHED -j ACCEPT
\end{lstlisting}

In das VPN eingehender Verkehr ist nur als Antwort auf ausgehende Pakete erlaubt.
\begin{lstlisting}
iptables -A FORWARD -d 10.2.0.0/16 -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
ip6tables -A FORWARD -d 2001:638:614:1750::/64 -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
\end{lstlisting}

\paragraph{Persistente Firewallregeln}
Um die mit \texttt{iptables} und \texttt{ip6tables} umgesetzten Regeln auch über Neustarts hinweg zu behalten, wird das Paket \texttt{iptables-persistent} installiert.
\begin{lstlisting}
apt-get install iptables-persistent
\end{lstlisting}
Anschließend können die aktuell aktiven Regeln in Dateien abgelegt werden, aus denen sie nach einem Neustart durch die von \texttt{iptables-persistent} installierten Skripte wieder geladen werden.
\begin{lstlisting}
iptables-save > /etc/iptables/rules.v4
ip6tables-save > /etc/iptables/rules.v6
\end{lstlisting}


\section{OpenVPN}
Nun wird OpenVPN installiert und konfiguriert.
\begin{lstlisting}
apt-get install openvpn
\end{lstlisting}

Anhand des separaten Dokuments \enquote{Dokumentation der Zertifizierungsstelle für den IPv6-VPN-Dienst} wird ein neues Serverzertifikat für den VPN-Server beantragt und anschließend durch die Zertifizierungsstelle ausgestellt.
Zusätzlich werden auf dem lokalen Server die Diffie-Hellman-Parameter generiert.

Außerdem wird das Wurzelzertifikat der Zertifizierungsstelle, sowie eine aktuelle \textit{Certificate Revocation List} (CRL) benötigt.
In diesem Szenario wird davon ausgegangen, dass beide Dateien in aktueller Version über einen HTTP-Server von der CA angeboten werden:
\begin{lstlisting}
wget http://vmvpnca.inform.hs-hannover.de/ca.crt
wget http://vmvpnca.inform.hs-hannover.de/crl.pem
\end{lstlisting}

Die beschafften Dateien werden nun wie folgt auf dem VPN-Server abgelegt:
\begin{itemize}
\item Wurzelzertifikat: \texttt{/etc/openvpn/inform/ca.crt}
\item Serverzertifikat: \texttt{/etc/openvpn/inform/aither.inform.hs-hannover.de.crt}
\item Privatern Schlüssel: \texttt{/etc/openvpn/inform/aither.inform.hs-hannover.de.key}
\item Diffie-Hellman-Parameter: \texttt{/etc/openvpn/inform/dh.pem}
\item Certificate Revocation List: \texttt{/etc/openvpn/inform/crl.pem}
\end{itemize}

Dann wird die folgende Serverkonfiguration wird als Datei unter \texttt{/etc/openvpn/inform.conf} abgelegt.
\lstinputlisting[]{./openvpn-config/server.conf}

Da die CRL durch die Zertifizierungsstelle jederzeit aktualisiert werden kann, ist es sinnvoll diese täglich mit einem Cronjob zu erneuern.
Dafür wird dieser Eintrag als \texttt{root} mittels \texttt{crontab -e} angelegt:
\begin{lstlisting}
15 2	* * *	bash -c 'curl http://vmvpnca.inform.hs-hannover.de/crl.pem > /etc/openvpn/inform/crl.pem; systemctl restart openvpn@inform.service'
\end{lstlisting}
\textbf{Anmerkung}: Ein \texttt{systemctl reload} ist aufgrund der Abgabe von Berechtigungen nach dem Start nicht möglich.
Deshalb muss auf \texttt{systemctl restart} zurückgegriffen werden.

Nun wird der OpenVPN-Dienst aktiviert und gestartet:
\begin{lstlisting}
systemctl enable openvpn@inform.service
systemctl start openvpn@inform.service
\end{lstlisting}


\chapter{Administrative Aufgaben}
Die IP-Adressen des Diensts aktivieren oder deaktivieren
Den Dienst starten/stoppen/neustarten