Strongswan：gcrypt-ikev2/rw-cert测试浅析

Strongswan：gcrypt-ikev2/rw-cert测试浅析
实验介绍

        该场景是远程用户（roadwarrior）carol和网关moon使用基于GNU libgcrypt库的加密插件gcrypt，执行加密相关操作。而远程用户dave使用strongswan默认的加密插件：为IKE连接使用加密套件：aes des sha1 sha2 md5 gmp等。远程用户carol和dave建立到网关moon的连接，认证采用X.509证书方式，连接成功建立之后，在主机carol和dave上ping网关moon之后的虚拟主机alice，以验证连通性。

        以下启动gcrypt-ikev2/rw-cert测试用例.

        注意：在启动之前需要执行start-testing脚本开启测试环境。

$ cd strongswan-5.9.6/testing
$
$ sudo ./do-tests gcrypt-ikev2/rw-cert

Guest kernel : 5.2.11
strongSwan : 5.9.6
Date : 20220621-1053-20

[ ok ] 1 gcrypt-ikev2/rw-cert: pre..test..post

Passed : 1
Failed : 0

The results are available in /srv/strongswan-testing/testresults/20220621-1053-20
or via the link http://192.168.0.150/testresults/20220621-1053-20

Finished : 202206221-1053-36

      由以上显示可知：测试用例gcrypt-ikev2/rw-cert的测试结果记录文件保存在以下目录：/srv/strongswan-testing/testresults/20220621-1053-20/gcrypt-ikev2/rw-cert/中，这些文件记录了测试过程中虚拟机carol和dave，以及网关moon的各种状态信息和运行日志。

        测试拓扑如下：

配置

moon网关配置

配置文件swanctl.conf
```
strongswan-5.9.6/testing/tests/gcrypt-ikev2/rw-cert/hosts/moon/etc/swanctl/swanctl.conf
```
注意网关moon的连接配置
- 连接rw（roadwarrior）的proposals使用：aes128-sha256-modp3072,3des-sha1-modp1536，分别对于主机dave和carol的连接proposals配置。
- 子连接net的esp_proposals使用：caes128-sha256-modp3072,3des-sha1-modp1536，分别对于主机dave和carol的子连接proposals配置。
作为网关，其事先并不知晓连接对端的IP地址信息，此处只有local_addrs的配置。
```
connections {
 
   rw {
      local_addrs  = 192.168.0.1
 
      local {
         auth = pubkey
         certs = moonCert.pem
         id = moon.strongswan.org
      }
      remote {
         auth = pubkey
      }
      children {
         net {
            local_ts  = 10.1.0.0/16 
 
            updown = /usr/local/libexec/ipsec/_updown iptables
            esp_proposals = aes128-sha256-modp3072,3des-sha1-modp1536
         }
      }
      version = 2
      proposals = aes128-sha256-modp3072,3des-sha1-modp1536 
   }
}
```
配置文件strongswan.conf
```
strongswan-5.9.6/testing/tests/gcrypt-ikev2/rw-cert/hosts/moon/etc/strongswan.conf
```
该配置文件指定要加载的模块，与carol配置相同，这里使用gcrypt插件。（也可以保持默认）

swanctl {
load = pem pkcs1 x509 revocation constraints pubkey openssl random
}

charon-systemd {
load = curl test-vectors pem pkcs1 gcrypt nonce x509 revocation hmac xcbc ctr ccm gcm vici kernel-netlink socket-default updown
integrity_test = yes
crypto_test {
on_add = yes
}
}

carol配置

配置文件swanctl.conf
```
strongswan-5.9.6/testing/tests/gcrypt-ikev2/rw-cert/hosts/carol/etc/swanctl/swanctl.conf
```
虚拟主机carol的IP地址为192.168.0.100，而moon网关的IP地址为192.168.0.1。

另，
- 连接home使用proposals：3des-sha1-modp1536
- 子连接home使用esp_proposals：3des-sha1-modp1536
- IKE协议使用version 2
```
connections {
 
   home {
      local_addrs  = 192.168.0.100
      remote_addrs = 192.168.0.1 
 
      local {
         auth = pubkey
         certs = carolCert.pem
         id = carol@strongswan.org
      }
      remote {
         auth = pubkey
         id = moon.strongswan.org 
      }
      children {
         home {
            remote_ts = 10.1.0.0/16 
 
            updown = /usr/local/libexec/ipsec/_updown iptables
            esp_proposals = 3des-sha1-modp1536
         }
      }
      version = 2
      proposals = 3des-sha1-modp1536 
   }
}
```
配置文件strongswan.conf
```
strongswan-5.9.6/testing/tests/gcrypt-ikev2/rw-cert/hosts/carol/etc/strongswan.conf
```
该配置文件指定需要加载的模块，注意这里加载测试的gcrypt插件。

swanctl {
load = pem pkcs1 x509 revocation constraints pubkey openssl random
}

charon-systemd {
load = curl test-vectors pem pkcs1 gcrypt nonce x509 revocation hmac xcbc ctr ccm gcm vici kernel-netlink socket-default updown
integrity_test = yes
crypto_test {
on_add = yes
}
}

dave配置

配置文件swanctl.conf
```
strongswan-5.9.6/testing/tests/gcrypt-ikev2/rw-cert/hosts/dave/etc/swanctl/swanctl.conf
```
虚拟主机carol的IP地址为192.168.0.200，而moon网关的IP地址为192.168.0.1。

另，
- 连接home使用proposals：aes128-sha256-modp3072
- 子连接home使用esp_proposals：aes128-sha256-modp3072
- IKE协议使用version 2
```
connections {
 
   home {
      local_addrs  = 192.168.0.200
      remote_addrs = 192.168.0.1 
 
      local {
         auth = pubkey
         certs = daveCert.pem
         id = dave@strongswan.org
      }
      remote {
         auth = pubkey
         id = moon.strongswan.org 
      }
      children {
         home {
            remote_ts = 10.1.0.0/16 
 
            updown = /usr/local/libexec/ipsec/_updown iptables
            esp_proposals = aes128-sha256-modp3072
         }
      }
      version = 2
      proposals = aes128-sha256-modp3072
   }
}
```
配置文件strongswan.conf
```
strongswan-5.9.6/testing/tests/gcrypt-ikev2/rw-cert/hosts/dave/etc/strongswan.conf
```
该配置文件指定需要加载的模块，与carol的配置不同，这里不使用gcrypt插件，而是加载strongswan默认的aes des sha1 sha2等插件。

swanctl {
load = pem pkcs1 x509 revocation constraints pubkey openssl random
}

charon-systemd {
load = test-vectors aes des sha1 sha2 md5 pem pkcs1 gmp random nonce x509 curl revocation hmac xcbc ctr ccm vici stroke kernel-netlink socket-default updown
integrity_test = yes
crypto_test {
required = yes
on_add = yes
}
}

准备

配置文件：strongswan-5.9.6/testing/tests/gcrypt-ikev2/rw-cert/pretest.dat，内容参考如下。

在预测试pre-test阶段：
1. 备份moon和carol，dave主机的iptables配置。
2. 启动strongswan。
3. 使用脚本expect-connection检测名称为net的连接（carol和dave主机上为home）是否建立，超过5秒钟检测不到，打印失败信息。
4. 在主机carol和dave上swanctl初始化一个名称为home的子连接。
        通过之前的介绍已经在carol，dave和moon虚拟主机的配置文件（etc/swanctl/swanctl.conf）中看到了home和net的配置信息。

moon::iptables-restore < /etc/iptables.rules
carol::iptables-restore < /etc/iptables.rules
dave::iptables-restore < /etc/iptables.rules
moon::systemctl start strongswan
carol::systemctl start strongswan
dave::systemctl start strongswan
moon::expect-connection net
carol::expect-connection home
carol::swanctl --initiate --child home 2> /dev/null
dave::expect-connection home
dave::swanctl --initiate --child home 2> /dev/null

测试

        配置文件：strongswan-5.9.6/testing/tests/gcrypt-ikev2/rw-cert/evaltest.dat，内容如下。

        在第一，二行中，SSH登录到carol/dave主机执行ping命令，目的IP为alice主机的地址，检查alice返回的信息。

carol::ping -c 1 PH_IP_ALICE::64 bytes from PH_IP_ALICE: icmp_.eq=1::YES
dave:: ping -c 1 PH_IP_ALICE::64 bytes from PH_IP_ALICE: icmp_.eq=1::YES
carol::swanctl --list-sas --raw 2> /dev/null::home.*version=2 state=ESTABLISHED local-host=192.168.0.100 local-port=4500 local-id=carol@strongswan.org remote-host=192.168.0.1 remote-port=4500 remote-id=moon.strongswan.org initiator=yes.*encr-alg=3DES_CBC integ-alg=HMAC_SHA1_96 prf-alg=PRF_HMAC_SHA1 dh-group=MODP_1536.*child-sas.*home.*state=INSTALLED mode=TUNNEL protocol=ESP.*encr-alg=3DES_CBC integ-alg=HMAC_SHA1_96.*local-ts=\[192.168.0.100/32] remote-ts=\[10.1.0.0/16]::YES
dave:: swanctl --list-sas --raw 2> /dev/null::home.*version=2 state=ESTABLISHED local-host=192.168.0.200 local-port=4500 local-id=dave@strongswan.org remote-host=192.168.0.1 remote-port=4500 remote-id=moon.strongswan.org initiator=yes.*encr-alg=AES_CBC encr-keysize=128 integ-alg=HMAC_SHA2_256_128 prf-alg=PRF_HMAC_SHA2_256 dh-group=MODP_3072.*child-sas.*home.*state=INSTALLED mode=TUNNEL protocol=ESP.*encr-alg=AES_CBC encr-keysize=128 integ-alg=HMAC_SHA2_256_128.*local-ts=\[192.168.0.200/32] remote-ts=\[10.1.0.0/16]::YES
moon:: swanctl --list-sas --ike-id 1 --raw 2> /dev/null::rw.*version=2 state=ESTABLISHED local-host=192.168.0.1 local-port=4500 local-id=moon.strongswan.org remote-host=192.168.0.100 remote-port=4500 remote-id=carol@strongswan.org.*encr-alg=3DES_CBC integ-alg=HMAC_SHA1_96 prf-alg=PRF_HMAC_SHA1 dh-group=MODP_1536.*child-sas.*net.*state=INSTALLED mode=TUNNEL protocol=ESP.*encr-alg=3DES_CBC integ-alg=HMAC_SHA1_96.*local-ts=\[10.1.0.0/16] remote-ts=\[192.168.0.100/32]::YES
moon:: swanctl --list-sas --ike-id 2 --raw 2> /dev/null::rw.*version=2 state=ESTABLISHED local-host=192.168.0.1 local-port=4500 local-id=moon.strongswan.org remote-host=192.168.0.200 remote-port=4500 remote-id=dave@strongswan.org.*encr-alg=AES_CBC encr-keysize=128 integ-alg=HMAC_SHA2_256_128 prf-alg=PRF_HMAC_SHA2_256 dh-group=MODP_3072.*child-sas.*net.*state=INSTALLED mode=TUNNEL protocol=ESP.*encr-alg=AES_CBC encr-keysize=128 integ-alg=HMAC_SHA2_256_128.*local-ts=\[10.1.0.0/16] remote-ts=\[192.168.0.200/32]::YES
moon::tcpdump::IP carol.strongswan.org > moon.strongswan.org: ESP::YES
moon::tcpdump::IP moon.strongswan.org > carol.strongswan.org: ESP::YES
moon::tcpdump::IP dave.strongswan.org > moon.strongswan.org: ESP::YES
moon::tcpdump::IP moon.strongswan.org > dave.strongswan.org: ESP::YES

        第三行测试语句在carol主机上执行命令 swanctl --list-sas --raw，检查输出结果是否与指定内容匹配。以下为swanctl的执行结构，可见两者完全匹配。

home: #1, ESTABLISHED, IKEv2, 66bd06168e658b7a_i* 221eec35659acbb3_r
local 'carol@strongswan.org' @ 192.168.0.100[4500]
remote 'moon.strongswan.org' @ 192.168.0.1[4500]
3DES_CBC/HMAC_SHA1_96/PRF_HMAC_SHA1/MODP_1536
established 7s ago, rekeying in 12967s
home: #1, reqid 1, INSTALLED, TUNNEL, ESP:3DES_CBC/HMAC_SHA1_96
installed 7s ago, rekeying in 3448s, expires in 3953s
in c504c668, 84 bytes, 1 packets, 1s ago
out cd086628, 84 bytes, 1 packets, 1s ago
local 192.168.0.100/32
remote 10.1.0.0/16

        第四行测试语句在dave主机上执行命令 swanctl --list-sas --raw，检查输出结果是否与指定内容匹配。以下为swanctl的执行结构，可见两者完全匹配。

home: #1, ESTABLISHED, IKEv2, 89a722d0fd880266_i* 0102abcab287ac44_r
local 'dave@strongswan.org' @ 192.168.0.200[4500]
remote 'moon.strongswan.org' @ 192.168.0.1[4500]
AES_CBC-128/HMAC_SHA2_256_128/PRF_HMAC_SHA2_256/MODP_3072
established 2s ago, rekeying in 13626s
home: #1, reqid 1, INSTALLED, TUNNEL, ESP:AES_CBC-128/HMAC_SHA2_256_128
installed 2s ago, rekeying in 3257s, expires in 3958s
in ccc0b755, 84 bytes, 1 packets, 2s ago
out c4eff1c9, 84 bytes, 1 packets, 2s ago
local 192.168.0.200/32
remote 10.1.0.0/16

        第五行测试语句在moon网关上执行命令 swanctl --list-sas --ike-id 1 --raw，这里指定了ike-id参数为1，由于在测试过程中，carol主机首先发起了连接请求，此处匹配的为carol的连接。检查输出结果是否与指定内容匹配。以下为swanctl的执行结构，可见两者完全匹配。

rw: #1, ESTABLISHED, IKEv2, 66bd06168e658b7a_i 221eec35659acbb3_r*
local 'moon.strongswan.org' @ 192.168.0.1[4500]
remote 'carol@strongswan.org' @ 192.168.0.100[4500]
3DES_CBC/HMAC_SHA1_96/PRF_HMAC_SHA1/MODP_1536
established 7s ago, rekeying in 14077s
net: #1, reqid 1, INSTALLED, TUNNEL, ESP:3DES_CBC/HMAC_SHA1_96
installed 7s ago, rekeying in 3409s, expires in 3953s
in cd086628, 84 bytes, 1 packets, 1s ago
out c504c668, 84 bytes, 1 packets, 1s ago
local 10.1.0.0/16
remote 192.168.0.100/32

        第六行测试语句在moon网关上执行命令 swanctl --list-sas --ike-id 2 --raw，这里指定了ike-id参数为2，由于在测试过程中，dave主机在carol之后发起连接请求，此处匹配的为dave的连接。检查输出结果是否与指定内容匹配。以下为swanctl的执行结构，可见两者完全匹配。

rw: #2, ESTABLISHED, IKEv2, 89a722d0fd880266_i 0102abcab287ac44_r*
local 'moon.strongswan.org' @ 192.168.0.1[4500]
remote 'dave@strongswan.org' @ 192.168.0.200[4500]
AES_CBC-128/HMAC_SHA2_256_128/PRF_HMAC_SHA2_256/MODP_3072
established 1s ago, rekeying in 13301s
net: #2, reqid 2, INSTALLED, TUNNEL, ESP:AES_CBC-128/HMAC_SHA2_256_128
installed 1s ago, rekeying in 3318s, expires in 3959s
in c4eff1c9, 84 bytes, 1 packets, 1s ago
out ccc0b755, 84 bytes, 1 packets, 1s ago
local 10.1.0.0/16
remote 192.168.0.200/32

        最后4行测试语句都是在moon网关上执行的，这里的tcpdump命令并不执行，而是检查在以上的测试过程中后台tcpdump名称输出到文件/tmp/tcpdump.log中的日志信息，确认carol与alice，以及dave和alice之间的ESP加密的ping报文是否正常。

12:53:50.633829 IP moon.strongswan.org > carol.strongswan.org: ESP(spi=0xc504c668,seq=0x1), length 116
12:53:50.687277 IP dave.strongswan.org > moon.strongswan.org: ESP(spi=0xc4eff1c9,seq=0x1), length 136
12:53:50.687362 IP dave.strongswan.org > alice.strongswan.org: ICMP echo request, id 6242, seq 1, length 64
12:53:50.687634 IP moon.strongswan.org > dave.strongswan.org: ESP(spi=0xccc0b755,seq=0x1), length 136

收尾

        配置文件：strongswan-5.9.6/testing/tests/gcrypt-ikev2/rw-cert/posttest.dat，内容如下。停止carol和dave主机上的ike连接home。终止carol，dave和moon上的StrongSwan进程。恢复moon和carol，dave主机上的iptables规则配置。

carol::swanctl --terminate --ike home
dave::swanctl --terminate --ike home
carol::systemctl stop strongswan
dave::systemctl stop strongswan
moon::systemctl stop strongswan
moon::iptables-restore < /etc/iptables.flush
carol::iptables-restore < /etc/iptables.flush
dave::iptables-restore < /etc/iptables.flush

        测试结果文件默认都保存在目录：/srv/strongswan-testing/testresults/20220621-1053-20/gcrypt-ikev2/rw-cert下。

其中，
- 文件console.log 记录了整个的测试过程。
- 文件carol.daemon.log，dave.daemon.log和moon.daemon.log文件记录了charon-systemd主进程的日志。
完整的测试结果文件里边见本文开始部分。

下图为IKEv2报文的交互报文：
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原文地址：https://blog.csdn.net/hhd1988/article/details/125406115

实验介绍

配置

moon网关配置

配置文件swanctl.conf

配置文件strongswan.conf

carol配置

配置文件swanctl.conf

配置文件strongswan.conf

dave配置

配置文件swanctl.conf

配置文件strongswan.conf

准备

测试

收尾