译者注：希望你看英文不晕，否则请关掉吧。

yep, pretty strong swan

如果你想找一个全平台制霸，连路由器都不用刷的VPN，那基本上就是PPTP和L2TP+IPsec这两个中选了。因为安全和NAT穿越（以及GFW——Beining注）的问题，这年头不流行PPTP了。而L2TP的无用内容（overhead）有点多，而且还有个L2包的传输——这玩意有啥用啊。

挺奇怪，虽然IPsec很灵活，很成熟，网上却没有非L2TP的IPsec指南。黑喂狗。

深♂入IPsec

大体上，“所有的IPsec都是VPN”不大准确。IPsec不是为了VPN开发的，是为了签名并端到端发送加密IP数据的。IPsec在IP层的上面（OSI的第3层——网络层，相对于PPTP和L2TP的第二层——数据链路层  Beining注）和一般创建一个新的网络层，数据被路由到上面的VPN不同，IPsec只加密外部服务器和客户端的连接。神奇吧。

现代的IPsec使用这些东西：

• 认证头（AH），“保证被传输分组的完整性和可靠性”（wikipedia——Beining注）。这不仅仅加密数据，也包括包头，除了有些可变的东西，例如ToS和TTL。
• 封装安全载荷（ESP），“对分组提供了源可靠性、完整性和保密性的支持”。
• 安全关联（SA），“为了提供安全的通讯环境”。
• 因特网密钥交换（IKE/IKEv2），”归属于IPsec协议族之下，用以创建安全联结”。

AH和ESP都在IP头有自己的协议号。在大局域网要建成，满地都是内网IP的时候，这种东西更加常见。IPsec支持ESP包的UDP封装，可以内网穿越；AH不能和NAT共用。

IPsec有两种模式：

• 透明模式：签名IP头和数据（AH），或签名并加密数据（ESP）。不隐藏目标IP。在L2TP+IPsec中使用。
• 隧道模式：签名（AH）而且加密（ESP）整个包。

IKE协议允许你使用X.509证书，预共享密钥或者扩展认证协议(EAP)认证。二元认证也可以。

所有的现代桌面操作系统（Windows  Vista以及以后，OSX，Linux），移动系统（Android，iOS, Blackberry，甚至WP）以及一些路由器支持IPsec使用ESP的隧道模式，我们就用这个。

注意：是IPsec，不是那个Cisco IPsec。

Linux下的IPsec

IPsec（AH/ESP, SA）在内核模式工作，只需要为客户端安装并设置IKE守护进程。虽然选择不少，但是只有两个还活跃：strongSwan和libreswan。第二个我不评价，没用过。（我也没用过——Beining注）第一个不错。而且，这个东西是唯一自带IPSec用户空间的，所以可以和OpenVZ的老内核一起用（这个东西的IPsec路由是坏的）

OpenVZ的IPsec注释

OVZ可以开L2TP，但是路由有问题。可以加防火墙规则解决，但是问题是——不可能这么做。你需要用strongSwan用户IPsec空间，libIPsec。编译strongSwan时，加上 —enable-kernel-libIPsec

链接：

http://lowendtalk.com/discussion/33226/need-someone-to-test-ipsec-on-their-boxes

https://lists.strongswan.org/pipermail/users/2014-February/005822.html
http://forum.openvz.org/index.php?t=tree&goto=39937
https://bugzilla.redhat.com/show_bug.cgi?id=1081804
 

strongSwan版本需要大于等于5.0.0，我推荐5.2.0+因为有个新的swanctl，比老的强得多。仅供提供信息使用。

Life with swanctl

Life without swanctl

需要安装这些东西：

• xauth-noauth. 假的XAUTH认证，任何用户名和密码都能登陆。给没有XAUTH的设备用。（iOS的那个Cisco IPsec）
• vici. swanctl 的内部接口
• libIPsec. 各种容器的IPsec用户空间

如果没有，也不用特意安一个OVZ，如果不管iOS。Debian不支持，所以我写一下。

开工

Windows，Linux和BB用IKEv2，IKEv1+XAUTH给iOS，OSX和Android，IKEv2+EAP-TLS，只使用X.509密钥给人权机。娘们才用PSK呢。

strongSwan自己有一个密钥——“IPsec PSK”，难用，就是OpenSSL打个包加点花。我fork了一个Easy-RSA，这样可以自己生成IPsec和OpenVPN共用的密钥了！

http://github.com/ValdikSS/easy-rsa-ipsec

EASY-RSA很好用。

初始化PKI，生成CA和服务器客户端密钥。服务器必须有一个全名(FQDN)！

$ git clone https://github.com/ValdikSS/easy-rsa-ipsec.git
$ cd easy-rsa-ipsec/easyrsa3
$ ./easyrsa init-pki
init-pki complete; you may now create a CA or requests.
$ ./easyrsa build-ca nopass
Generating a 2048 bit RSA private key
…
Common Name (eg: your user, host, or server name) [Easy-RSA CA]:IPsec CA
…
$ ./easyrsa build-server-full uk1.pvpn.pw nopass
Generating a 2048 bit RSA private key
…
Write out database with 1 new entries
Data Base Updated
$ ./easyrsa build-client-full client1 nopass    
Generating a 2048 bit RSA private key
…
Write out database with 1 new entries
Data Base Updated
$ ./easyrsa export-p12 client1 nopass
Successful export of p12 file. Your exported file is at the following
location…

生成密钥了。有一个nopass，你以后可以自己加。

把密钥拷到strongSwan密钥目录。

# cp pki/ca.crt /etc/ipsec.d/cacerts/
# cp pki/issued/uk1.pvpn.pw.crt /etc/ipsec.d/certs/
# cp pki/private/uk1.pvpn.pw.key /etc/ipsec.d/private/

私钥加到/etc/ipsec.secrets

# This file holds shared secrets or RSA private keys for authentication.
# RSA private key for this host, authenticating it to any other host
# which knows the public part.
# this file is managed with debconf and will contain the automatically created private key
include /var/lib/strongswan/ipsec.secrets.inc
: RSA uk1.pvpn.pw.key

strongSwan配置文件这样：

# ipsec.conf - strongSwan IPsec configuration file
# basic configuration
config setup
    # strictcrlpolicy=yes
    # uniqueids = no
include /var/lib/strongswan/ipsec.conf.inc
conn %default
    dpdaction=clear
    dpddelay=35s
    dpdtimeout=200s
    fragmentation=yes
    ike=aes256gcm16-aes256gcm12-aes128gcm16-aes128gcm12-aesxcbc-sha256-sha1-modp4096-modp2048-modp1024,aes256-aes128-sha256-sha1-modp4096-modp2048-modp1024!
    esp=aes128gcm12-aes128gcm16-aes256gcm12-aes256gcm16-modp4096-modp2048-modp1024,aes128-aes256-sha1-sha256-modp4096-modp2048-modp1024!
    # left - local (server) side
    left=%any
    leftauth=pubkey
    leftcert=uk1.pvpn.pw.crt
    leftsendcert=always
    leftsubnet=0.0.0.0/0,2000::/3
    # right - remote (client) side
    right=%any
    rightauth=pubkey
    rightsourceip=192.168.103.0/24,2002:25f7:7489:3::/112
    rightdns=8.8.8.8,2001:4860:4860::8888
conn ikev2-pubkey
    keyexchange=ikev2
    auto=add
conn ikev1-fakexauth
    keyexchange=ikev1
    rightauth2=xauth-noauth
    auto=add
conn ikev2-eap-tls
    also="ikev2-pubkey"
    rightauth=eap-tls
    eap_identity=%identity

配置文件分块。“config setup”部分有两个注释：

• “strictcrlpolicy = yes”要求真的证书吊销名单用于检验，
• “uniqueids = no” 允许多个客户端使用同一个证书。
• “%default”放一些默认可继承内容：
• “dpdaction=clear” 开启失效对等项检测（Dead Peer Detection， DPD），如果超时就忘记客户端
• “dpddelay=35s” — DPD等待
• “dpdtimeout=200s” — DPD超时
• “fragmentation=yes” 开启断裂，对某些垃圾ISP有用
• ike — IKE安全连接的密钥
• esp — ESP连接的密钥
• left and right — 监听所有网络界面，接受所有客户端
• leftauth/rightauth=pubkey — X.509验证
• leftsubnet — 客户端要路由的子网。包括v4和v6.不用v6 就关掉。
• rightsourceip — 客户端IP池。不用v6关掉。、
• rightdns — DNS IP 地址

看一下IKE和ESP密钥。为了兼容性，什么都丢进去。第一个是AEAD（不加其他的认证算法），然后是D-H组。这个是最快的，然后是AES的CBC。关闭完全正向保密（Perfect Forward Secrecy，PFS）就不能连接了。

如果没安xauth-noauth，改成“xauth”，用户“client”的密码“clientpass“在”/etc/ipsec.secrets“。

client1 : XAUTH "clientpass"

现在应该是3种连接了：ikev2-pubkey 和 IKEv2一起用, ikev1-fakexauth 和 IKEv1以及 fake login/password authentication用,  ikev2-eap-tls IKEv2+EAP-TLS 给人权机。

“swanctl -L”这样：

$ swanctl -L
ikev2-pubkey: IKEv2
  local:  %any
  remote: %any
  local public key authentication:
    id: CN=uk1.pvpn.pw
    certs: CN=uk1.pvpn.pw
  remote public key authentication:
  ikev2-pubkey: TUNNEL
    local:  0.0.0.0/0 2000::/3
    remote: dynamic
ikev1-fakexauth: IKEv1
  local:  %any
  remote: %any
  local public key authentication:
    id: CN=uk1.pvpn.pw
    certs: CN=uk1.pvpn.pw
  remote public key authentication:
  remote XAuth authentication:
  ikev1-fakexauth: TUNNEL
    local:  0.0.0.0/0 2000::/3
    remote: dynamic
ikev2-eap-tls: IKEv2
  local:  %any
  remote: %any
  local public key authentication:
    id: CN=uk1.pvpn.pw
    certs: CN=uk1.pvpn.pw
  remote EAP authentication:
  ikev2-eap-tls: TUNNEL
    local:  0.0.0.0/0 2000::/3
    remote: dynamic

MTU问题

因为不同的IPsec实现和问题，服务器不能猜客户端的MTU。Android是1500，strongSwan客户端是1400，Cisco是1300.我们改一下TCP MSS，避免v4的TCP包大于1360B，v6的大于1340B。也就是1400.

# iptables -t mangle -I FORWARD -p tcp -m policy --pol IPsec --dir in --syn -m tcpmss --mss 1361:1536 -j TCPMSS --set-mss 1360
# iptables -t mangle -I FORWARD -p tcp -m policy --pol IPsec --dir out --syn -m tcpmss --mss 1361:1536 -j TCPMSS --set-mss 1360
# ip6tables -t mangle -I FORWARD -p tcp -m policy --pol IPsec --dir in --syn -m tcpmss --mss 1341:1536 -j TCPMSS --set-mss 1340
# ip6tables -t mangle -I FORWARD -p tcp -m policy --pol IPsec --dir out --syn -m tcpmss --mss 1341:1536 -j TCPMSS --set-mss 1340

服务器做好了，别忘了NAT！

客户端

基本上：

导入p12证书，建立IPsec PKI/IPsec XAUTH RSA/ IKEv2连接，写入客户端证书和服务器地址。服务器域名和服务器密钥的名字必须一样。不能用IP地址连接。

Windows 7, 8, 8.1

导入证书 https://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/Win7Certs

设置 https://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/Win7Config

连接 https://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/Win7Connect

Windows Vista

https://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/WindowsVista

OS X and iOS

https://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/IOS_%28Apple%29#iOS-client-configuration

Android

原生的（IKE）和strongSwan客户端（IKEv2）都可以。strongSwan客户端更快更稳定。

结论

IPsec很好，可以用作OpenVPN的替代。不知道为什么很多VPN还用L2TP+IPsec，因为RADIUS，审计，和插件都有了。IPsec无所不包，甚至可以用EAP-SIM 或者 EAP-AKA，用SIM卡验证。

对于反政府监控的，请读一下https://nohats.ca/wordpress/blog/2014/12/29/dont-stop-using-ipsec-just-yet/  。

作者：ValdikSS

http://lowendtalk.com/discussion/44964/vpn-everywhere-ipsec-without-l2tp-with-strongswan-even-in-openvz#latest

译者：Beining