Mai anul trecut la inceput de vara ma jucam io in niste masini virtuale cu Layer2 peste Layer3 in Linux. Anul asta am gasit un client unde sa bag jucaria in productie sa vad ca toate treburile merg cum trebuie si pe bune :)

Eh, pentru ca atunci cand ai optiuni multe iti vin idei, am zis ce-ar fi daca intre 2 gateway-uri de VPN as face io conexiunea pe IPV6 in loc de IPv4, ca e bine sa fim pregatiti de viitor :))

Am pus io doua CentOS 7, configurat interfete & shit, am pus libreswan, am facut un tunel IPSec si am dat ping6 intre cele doua masini si a mers jucaria (tcpdump zicea ca vede ESP pe fir).

Ca oricem om prevazator, zic sa dau reboot ca poate am uitat sa configurez ceva sa porneasc la boot si daca ramai fara curent sau s-o panica kernelul de singuratate, sa mearga treaba cand dai restart de la buton.

Si dau io restart si evident ca pula tunel. ipsec status zicea ca e in CONNECTING, da nici in loguri si nici pe fir nu vedeam vreun pachet plecat la alalalt gateway. Ce-are, ce-are. Dat restart la libreswan, o lua. Am zis ca poate e vreo problema cu libreswan, ca mai dadusem de una draguta un pic inainte.

Aia draguta era misto, ca fix imediat dupa boot nu voia sa ridice tunelul de nici un fel. ipsec auto –up $nume_conexiune zicea ca nici una din cheile RSA nu e buna de folosit pentru autentificare, insa fara a modifica nimic, dupa un libreswan restart brusc deveneau bune cheile.

De draci ajunsesem la o varianta taraneasca, dupa pornirea sistemului sa-si dau un start/stop manual s-o ia.

Hai ca zic merge tunelul, sa fac niste teste de trafic cu ping6 sa vad daca MTU-ul e cum trebuie, dau io ping6 -s 1500 si timeout. Pe la vreo 1300 bytes si ceva payload mergea. Pun de mana MTU-ul la 9000 (ca interfete gigabit) si dau iar ping6, si iar timeout. Mai dau si un restart lu’ libreswan (ca vorba aia: when in doubt, restart) ca poate fiind pornit se uita o data la MTU si dupa aia o tine cumva cont de el. tcpdump zicea ca pachetele pleaca da nu ajung.

Uite asa m-am trezit io in zona crepusculara, unde lucrurile in teorie trebuiau sa mearga iar in practica erau diferite de teorie. Si e frustrant ca zici ca, mortii ma-sii, e un VPN, mai mult de cateva ore n-are ce sa ia, ca doar ma dau cu IPsec pe Linux de cand eram mic si stiam ce fac.

Dupa o zi de injuraturi, am oprit IPSec, si zic hai ca in clar tre sa mearga cacatul si o iau dupa aia pe dos sa vad unde se strica. Intre astea doua masini aveam un switch ca sa simulez realitatea. Si zic sa pun un cablu direct intre ele sa elimin orice element in plus care ar putea sa induca erori.

Evident, cu cablu direct mergea treaba de n’avea aer. Acuma switch-ul avea porturi gigabit si cablurile erau bagate in el in porturile alea. Si totusi ce n’avea switch-ul pe porturile gigabit? Jumbo frames in pizda ma-sii. Jumbo frames n-avea. Ca HP in vasta sa inteligenta s-a gandit ca probabil nu sunt bune si n-a implementat suport pentru ele in switch. Si uite asa ai conexiune la gigabit da cu frame-uri de maxim 1504 bytes, sa incapa si un VLAN tag acolo da nimic in plus.

Dupa dracii cu HP, m-am intors la problema initiala, de ce ma-sa dupa reboot n-o ia tunelul. S-a facut tarziu si m-am dus sa dorm.

Evident ca n-am dormit ca ma rodea problema, mi-am facut repede un laborator cu doua CentOS 7 si zic sa incerc strongswan in loc de libreswan, ca poate o avea ala suport mai bun pentru ce fac. Suport in a vorbi cu framework-ul de XFRM din kernel unde se intampla magia.

Fac repede o configuratie si dau reboot la un nod, si dupa reboot pula tunel. Dupa niste tcpdump ma loveste problema: Cand un neighbor IPv6 vrea sa afle ce adresa MAC are alt neighbor, trimite pe multicast FF02::1 un mesaj de Neighbor Solicitation (echivalent de mesajul trimis pe broadcast in IPV4 pentru a afla MAC-ul unui computer din reteaua locala) si primeste unicast un raspuns.

Ce se intampla in kernel in combinatie cu IPSec-ul: pachetele de solicitation plecau cum trebuie si ajungeau la alalalt nod, ala raspundea unicast si nodul care a trimis solicitarea le ignora pentru ca… tananana… se astepta sa fie criptate conform configuratiei (SA-urile erau facute intre 2 /128).

Acu la 2 noaptea stiam care e problema, sa o si rezolv:

conn ipv6nd
   auto=route
   keyexchange=ikev2
   authby=never
   type=passthrough
   leftsubnet=2001:abc:def:ffff::2/128[ipv6-icmp/136]

Unde leftsubnet reprezinta IP-ul aluilalt gateway, iar pe ala se face pe dos configuratia. Et voila, merg chestiile dupa configuratia asta.

Ce inseamna ce-am facut mai sus? Inseamna ca sistemul va accepta pachete ICMPv6 Neighbor Advertisement necriptate. E important ca regula asta sa fie scrisa prima in config ca sa aiba precedenta fata de urmatoarele. E ca la firewall, de sus in jos :)

Asa, acu c-am rezolvat-o, am trecut la pasul urmator. Tipul conexiunii era de tip transport, ca aveam treaba sa protejeze doar traficul intre cele 2 gateway-uri.

Peste am facut un tunel L2TPv3 si cateva sesiuni sa car niste VLAN-uri dintr-o parte in alta. Pe fiecare cap aveam o interfata fizica cu tag-uri de VLAN, una de pseudowire, ambele bagate intr-un bridge.

Pe o interfata de bridge am pus o adresa IPv4, la fel si pe alalalt gateway si minune… mergea ping-ul intre ele. Scopul declarat fiind sa le folosesc pe post de adrese de management pe un VLAN de management.

Cu experimentul pe IPv4 reusit, am pus un set de adrese IPv6 pe interfetele de bridge asteptand acelasi rezultat. Si-am asteptat, si-am asteptat… cum asteapta un caine parasit stapanii care nu se mai intorc.

Pentru ca IPv6 e special, cand ai o adresa pusa pe interfata de bridge, neighbor solicitation nu se duce doar pe interfetele de compun bridge-ul, ci pe toate interfetele din sistem, mai putin pe alea de pseudowire.

Aci ma panicasem un pic, ca sa nu pot sa fac management pe IPv6 nu era un capat de lume, da incepusem sa ma gandesc ca daca se intampla la fel si pe trafic intre 2 host-uri din acelasi VLAN care trec prin jucaria mea?

Well, aci am avut noroc si asta nu se intampla. De aflat am aflat testand si injurand iar HP-ul ca are ceva cu pachetele de IPv6 multicast si nu merge Neighbor Discovery. O sa investighez daca intr-o versiune mai noua de firmware au facut lucrurile sa mearga.

De ramas am ramas la strongswan din mai multe motive:

• pare mai robust fata de libreswan
• suporta DH Group 19/20/21 (curbe eliptice, chei mai mici, securitate mai mare)
• suporta chei de tip ECDSA (cu ocazia asta mi-am facut si niste certificate digitale pe 521biti de tip Elliptic Curve)
• nu are dilemele lui libreswan cu cheile (ba sunt bune, ba nu sunt bune)
• merge OK partea de fragmentare a pachetelor care depasesc MTU la nivel de IKE (e misto sa dai ping cu -s 65000 si sa mearga fara sa faci nimic)
• are suport de TFC (traffic flow confidentiality) pe IKEv2 in mod tunel. Asta inseamna ca face padding pana la MTU-ul interfetei si indiferent de cat trafic ai de fapt, unu care sta cu urechea pe fir va vedea mereu pachete de 9000 bytes (in cazul gigabit ethernet), fara sa stie exact cat sunt date utile si cat e gunoi.

Cu procesoare care au AES-NI (Intel Ivy Bridge sau mai noi) exista si accelerare hardware pentru criptare, via aesni_intel, mai ales daca AES e folosit in GCM. La fel, functiile de hash pentru integritatea datelor pot fi efectuate direct pe procesor prin sha512-ssse3 daca se foloseste SHA512 la IPSec.

Long story short, merge. Bine, merge da violat un pic tot setup-ul ca am dat de un bug in kernel care e nefixat in toate versiunile cu care am testat, adica de la 3.10 la 4.5 sau 4.10 cat era ultimul din CentOS 7 plus cand am testat.

BUG-ul e super misto: dupa cam o saptamana, moare treaba si fara reboot nu-si revine. Si asta se intampla pe ambele gateway-uri.

Dupa miliarde de draci si debug in fata serverului cu monitor si tastatura ca in vremurile bune, am descoperit problema, si anume un leak in kernel, mai mult de file descriptors din ce am bunghit pana acum.

Ce se intampla, ca e atunci cand se schimba cheile, nu se face free la esp6 si xfrm6 daca pe aceasi masina e si un tunel L2TP pentru setup-ul de pseudowires. Si creste utilizarea modulelor pana se strica jucaria.

[root@vpn-gw-1-1-c7-v ~]# lsmod | grep esp6
esp6 17180 1566 
[root@vpn-gw-1-1-c7-v ~]# lsmod | grep xfrm6
xfrm6_mode_transport 12631 3132

Si cand ajungi la cateva sute sau chiar mii, pocneste si nu mai merge. Si asta doar in combinatie cu modulul de L2TP pentru IPv6.

Pentru a rezolva asta, varianta cea mai buna a fost sa fac o masina virtuala in care sa termin partea de L2TP. Adica pe masina fizica am partea de IPSec intre capete, dupa care pe masina virtuala am facut multe interfete: una de inbound pe unde vin pachetele de L2TP si multe pe care sa scot pachetele in cate in un bridge, VLAN tagged sa le dau mai departe.

Postul asta trebuia sa-l public anul trecut cam acum (28 Septembrie 2016), da am uitat de el, da nu conteaza, ca BUG-ul nu e fixat nici acu si jucaria merge de atunci, line rate, fara nici o problema. Ar fi frumos sa fie si BUG-ul ala fixat pentru simplificarea setup-ului.

Cum setup super perfect nu exista, acum e un pic urata adaugarea de noi VLAN-uri pe acelasi pseudowire, in sensul ca trebuie sa le adaug de mana si sa editez si fisierele de configuratie astfel incat sa fie ce trebuie la reboot. Asta e din cauza ca pe CentOS nu exista script de network pentru a seta interfete de tip l2tp_eth. Insa e OK, ca nu schimb zilnic setari.