OpenVPN ist eine Software zur Erstellung von virtuellen privaten Netzwerken (VPN).

Mit OpenVPN ist es möglich sichere Netzwerkverbindungen über unsichere Netzwerke (z.B. das Internet oder öffentliche WLANs) aufzubauen. Verwendet wird hierfür das Verschlüsselungsprotokoll SSL/TLS.

Zur Authentifizierung der einzelnen Clients werden Zertifikate und Schlüssel verwendet, wobei jeder Client sein eigenes Zertifikat und seinen eigenen privaten Schlüssel bekommt. Zur einfachen Erstellung und der Verwaltung der Zertifikate und Schlüssel verwenden wir EasyRSA.

Inhalt

• OpenVPN und EasyRSA installieren
• Konfiguration von EasyRSA
• Zertifizierungsstelle (CA) erstellen
• Server-Zertifikat erstellen
• Server-Config
• OpenVPN-Server manuell starten
• OpenVPN Server als SystemD-Service
• Client-Zertifikat erstellen
• Client-Config
• Feste IP-Adresse für bestimmte Clients
• Weiterleitung ins Internet
• Allen Traffic über den VPN-Tunnel leiten
• Zertifikat widerrufen
• Private Key für die “OpenVPN Connect” Android-/iOS-App

OpenVPN und EasyRSA installieren

Als erstes installieren wir OpenVPN und EasyRSA. Da die in den Paketquellen enthaltene Version von EasyRSA veraltet ist, laden wir die aktuelle Version von den EasyRSA Releases auf GitHub und entpacken diese.

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sudo apt install openvpn

cd /etc/openvpn

sudo wget https://github.com/OpenVPN/easy-rsa/releases/download/3.1.7/EasyRSA-3.1.7.tgz
sudo tar -xf EasyRSA-3.1.7.tgz
sudo mv EasyRSA-3.1.7 easyrsa3

Zur Erhöhung der Sicherheit legen wir auf unserem Server zusätzlich einen neuen Benutzer und eine neue Gruppe für den OpenVPN Server an. Diese werden dem Server später über die Config mitgeteilt.

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sudo addgroup --system --no-create-home --disabled-login --group openvpn
sudo adduser --system --no-create-home --disabled-login --ingroup openvpn openvpn

Konfiguration von EasyRSA

EasyRSA lädt standardmäßig die Konfiguration aus der Datei /etc/openvpn/easyrsa3/vars. Diese erstellen wir zunächst durch kopieren der Beispielkonfiguration:

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cd /etc/openvpn/easyrsa3
sudo cp vars.example vars

Anschließend können wir die Datei bearbeiten und die Variablen unseren Bedürfnissen entsprechend anpassen.

Für einen reibungslosen Betrieb über einen längeren Zeitraum empfehle ich folgende Einstellungen zu setzen:

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# Schlüssellänge auf 4096 Bit
set_var EASYRSA_KEY_SIZE 4096

# Gültigkeit der CRL 10 Jahre
set_var EASYRSA_CRL_DAYS 3650

Zertifizierungsstelle (CA) erstellen

Zur Verwaltung der Server- und Client-Zertifikate benötigen wir eine Zertifizierungsstelle, oder auch CA (certificate authority) genannt. Diese können wir dank EasyRSA sehr einfach erstellen und verwalten.

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cd /etc/openvpn/easyrsa3
sudo ./easyrsa init-pki
sudo ./easyrsa build-ca

Dies erstellt für unseren OpenVPN Server eine neue Public-Key-Infrastruktur (pki) und erzeugt in dieser eine neue CA. Dabei muss für die CA ein Passwort angegeben werden. Dieses Passwort sollte sicher irgendwo aufbewahrt werden, da es für jedes Signieren eines Server- oder Client-Zertifikates benötigt wird.

Jeder Client benötigt später zusätzlich zu seinen eigenen Zertifikaten das öffentliche Zertifikat der CA (/etc/openvpn/easyrsa/pki/ca.crt).

Zusätzlich erstellen wir noch die CRL-Datei für den Server, welche für widerrufene Zertifikate benötigt wird.

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sudo ./easyrsa gen-crl

Damit der Server, welcher später unter dem Nutzer und der Gruppe openvpn läuft, auch auf die CRL-Datei zugreifen kann, ändern wir den Eigentümer des Verzeichnisses /etc/openvpn/easyrsa3 auf root:openvpn und passen die Rechte an, dass die Gruppe Lesezugriff auf die CRL-Datei hat.

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sudo chown -R root:openvpn /etc/openvpn/easyrsa3
sudo chmod g+x /etc/openvpn/easyrsa3/pki
sudo chmod g+r /etc/openvpn/easyrsa3/pki/crl.pem

Server-Zertifikat erstellen

Der Server benötigt ein eigenes Zertifikat und zusätzlich die Diffie-Hellman-Parameter. Diese sind nötig, um kryptografische Schlüssel sicher über unsichere Kanäle auszuhandeln.

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sudo ./easyrsa gen-dh
sudo ./easyrsa build-server-full server nopass

Dabei muss zum Signieren des Server-Zertifikates das Passwort des CA-Zertifikates eingegeben werden.

Zudem ist es ratsam TLS-Auth zu verwenden, was jedem Paket bei der Schlüsselaushandlung zwischen Server und Client eine spezielle Signatur hinzufügt. Hierfür erstellen wir einen TA-Schlüssel.

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sudo openvpn --genkey --secret ./pki/ta.key

Dieser TA-Schlüssel muss später, genauso wie das CA-Zertifikat, jedem Client bekannt sein.

Server-Config

Im Folgenden eine Beispiel-Config für den OpenVPN Server, welche unter /etc/openvpn/server.conf gespeichert wird.

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# Port auf dem der Server erreichbar sein soll
# Standard 1194
port 1194

# Protokoll für den Server
# udp oder tcp, Standard ist udp
proto udp

# Device das für den VPN-Tunnel genutzt wird.
# "tun" erzeugt einen gerouteten IP-Tunnel, "tap" erzeugt einen Ethernet-Tunnel.
dev tun

# Keepalive-Pakete senden
# Alle 10 Sekunden ein Paket senden und annehmen
# dass eine Verbindung abgebrochen ist wenn über 120 Sekunden
# kein Paket empfangen wurde
keepalive 10 120

# Aktuellen Status jede Minute in die angegebene Datei schreiben
status openvpn-status.log

# Log-Level festlegen
verb 3

# Die Persist-Optionen verhindern den erneuten Zugriff auf einige Ressourcen,
# die nach einem Neustart aufgrund des Abgebens von Berechtigungen nicht
# mehr verfügbar sein können.
persist-tun
persist-key
ifconfig-pool-persist /etc/openvpn/ipp.txt

# Verschlüsselungsalgorithmus AES mit 256 Bit verwenden
cipher AES-256-CBC

# Authentifizierungsalgorithmus SHA-512 verwenden
auth SHA512

# Zertifikate der Gegenstellen müssen Client-Zertifikate sein
# Verhindert MITM (Man In The Middle) Angriffe
remote-cert-tls client

# Nach dem Start des Server die Berechtigungen abgeben und zum angegebenen
# Benutzer/Gruppe wechseln
user openvpn
group openvpn

# Zertifikate für den Server
ca /etc/openvpn/easyrsa3/pki/ca.crt
key /etc/openvpn/easyrsa3/pki/private/server.key
cert /etc/openvpn/easyrsa3/pki/issued/server.crt
dh /etc/openvpn/easyrsa3/pki/dh.pem

# TLS-Auth verwenden
tls-auth /etc/openvpn/easyrsa3/pki/ta.key 0

# CRL-Datei für widerrufene Zertifikate
crl-verify /etc/openvpn/easyrsa3/pki/crl.pem

# Sever-Modus und virtuellen IP-Bereich festlegen
# Der IP-Bereich darf nicht mit einen vorhanden IP-Bereich kollidieren
server 10.8.0.0 255.255.255.0

# Topologie des virtuellen Netzwerks
# Siehe auch https://community.openvpn.net/openvpn/wiki/Topology
# Möglich sind subnet, p2p, net30
topology subnet

OpenVPN-Server manuell starten

Nachdem die Zertifikate und die Server-Config erstellt sind kann der OpenVPN Server gestartet werden.

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sudo openvpn /etc/openvpn/server.conf

Dies startet den Server im aktuellen Terminal und zeigt die Log-Meldungen direkt an. Für Testzwecke sicherlich hilfreich, für den Produktivbetrieb jedoch eher weniger.

OpenVPN Server als SystemD-Service

Damit der OpenVPN Server permanent läuft nutzen wir einen SystemD-Service.

Schaut man sich den standardmäßig aktivierten Service openvpn.service an, so stellt man fest, dass dieser lediglich als oneshot /bin/true aufruft. Das ist auf den ersten Blick nicht was wir wollen.

OpenVPN bringt ein besonderes Service-Template mit, welches unter /lib/systemd/system/openvpn@.service zu finden ist. Auf dieses Template muss ein Symlink erstellt werden, welcher den Namen der Server-Config im Verzeichnis /etc/openvpn/ beinhaltet. Im folgenden Beispiel wird von einer Server-Config in der Datei server.conf ausgegangen.

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sudo ln -s /lib/systemd/system/openvpn@.service /etc/systemd/system/openvpn@server.service

Der Service erkennt dann automatisch, anhand des Namens hinter dem @, welche Config für OpenVPN geladen werden soll.

Aktiviert werden braucht dieser Service nicht extra, da es ein Teil des openvpn.service ist und über diesen gesteuert wird.

Zum Starten des OpenVPN Servers als Service starten wir einfach den openvpn.service neu und schauen uns anschließend den Status an.

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sudo systemctl restart openvpn.service
sudo systemctl status openvpn@server.service
● openvpn@server.service - OpenVPN connection to server
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/openvpn@.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since So 2017-03-19 13:11:04 CET; 1s ago

It’s magic!

Client-Zertifikat erstellen

Für jeden Client muss ein eigenes Zertifikat erstellt werden.

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cd /etc/openvpn/easyrsa3
sudo ./easyrsa build-client-full clientname

Dabei muss ein neues Passwort für das Client-Zertifikat und zum Signieren wieder das Passwort des CA-Zertifikates eingegeben werden.

Das Client-Zertifikat liegt nun unter /etc/openvpn/easyrsa3/pki/issued/clientname.crt und der zugehörige private Schlüssel unter /etc/openvpn/easyrsa3/pki/private/clientname.key.

Client-Config

Die Client-Config wird als .ovpn oder .conf Datei bereitgestellt und kann dann von jedem aktuellen OpenVPN-Client verarbeitet werden.

In der folgenden Beispiel-Config müssen noch die entsprechenden Zertifikate, wie weiter unten beschrieben, eingefügt werden.

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# OpenVPN Client
client

# Hostname/IP und Port des Servers
remote server.domain.tdl 1194

# Device das für den VPN-Tunnel genutzt wird.
dev tun

# Protokoll des Servers
# udp oder tcp, Standard ist udp
proto udp

# Bei Verbindungsfehler unendlich oft versuchen die Verbindung wiederherzustellen
resolv-retry infinite

# Nicht an eine lokale IP-Adresse binden
nobind

# Die Persist-Optionen verhindern den erneuten Zugriff auf einige Ressourcen,
# die nach einem Neustart aufgrund des Abgebens von Berechtigungen nicht
# mehr verfügbar sein können.
persist-key
persist-tun

# Verschlüsselungsalgorithmus AES mit 256 Bit verwenden
cipher AES-256-CBC

# Authentifizierungsalgorithmus SHA-512 verwenden
auth SHA512

# Zertifikate der Gegenstellen müssen Server-Zertifikate sein
# Verhindert MITM (Man In The Middle) Angriffe
remote-cert-tls server

# TLS-Auth als Client verwenden
key-direction 1

# Zertifikate und Schlüssel
<tls-auth>
-----BEGIN OpenVPN Static key V1-----
[...]
-----END OpenVPN Static key V1-----
</tls-auth>
<ca>
-----BEGIN CERTIFICATE-----
[...]
-----END CERTIFICATE-----
</ca>
<cert>
-----BEGIN CERTIFICATE-----
[...]
-----END CERTIFICATE-----
</cert>
<key>
-----BEGIN ENCRYPTED PRIVATE KEY-----
[...]
-----END ENCRYPTED PRIVATE KEY-----
</key>

Die benötigten Zertifikate und Schlüssel sind auf dem Server vorhanden und können zum Beispiel über eine SSH-Verbindung mittels cat angezeigt und in die Client-Config kopiert werden. Auch hier nochmals der Hinweis, dass die Zertifikate und Schlüssel niemals über eine ungesicherte Verbindung übertragen werden sollten!

Jeweils die Zeilen zwischen BEGIN und END müssen 1:1 in die Client-Config kopiert werden.

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cd /etc/openvpn/easyrsa3

# tls-auth
sudo cat pki/ta.key
#
# 2048 bit OpenVPN static key
#
-----BEGIN OpenVPN Static key V1-----
19963f30698663ad6b3600c220f750ad
[...]
8b826236190dc7dfb97f3abd56701a5a
-----END OpenVPN Static key V1-----

# ca
sudo cat pki/ca.crt
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIFqjCCAyagAwIBAgIJAIeJvH+ho4QLMA0GCSqGSIb3xQEBCwUAMBkxFzAVBgNV
[...]
QYh4m167feMm6ICptfGrOSgE2QT76yANDJgUuXx9oGh4sdufhBXXtJolqMX7SzEI
3Hg=
-----END CERTIFICATE-----

# cert
sudo cat pki/issued/clientname.crt
Certificate:
[...]
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIFQDXCAyigAwIBAgIBBD7NBgkqhkiG9w0BAQsFADAZMRcwFQYDVQ6DDA5jcnlI
[...]
OjYq8ILb08I/GpaEkCSPLO7PkaDtbiEc3ypSrLTRoWXQn0vNyByd1aKUr7RrA6cT
C0rXsA==
-----END CERTIFICATE-----

# key
sudo cat pki/private/clientname.key
-----BEGIN ENCRYPTED PRIVATE KEY-----
MIIJQwIBA0ANBgkqhkiG5w0BAQEFAASCCS0wggkpAgEAaoICA7Cpd4eI9jYFYLK0
[...]
1G60lge7bHXvXcTrhqv+jhRfRPBTyV2qY6TKZ+WZ/KpcyNOyNl/ynJ5aChpbLy4C
LLYTuZu6ZauZteX8pKjRS7RUel3bQk4=
-----END ENCRYPTED PRIVATE KEY-----

Feste IP-Adresse für bestimmte Clients

Standardmäßig erhält jeder Client eine zufällige IP-Adresse aus dem virtuellen IP-Bereich des Servers. Möchte man einem bestimmtem Client eine feste IP-Adresse zuweisen, so kann man dies über eine eigene Config für diesen Client auf dem Server erledigen.

Sofern noch nicht vorhanden erstellen wir zuerst auf dem Server das Verzeichnis für die Client-spezifischen Configs und fügen der Server-Config den entsprechenden Eintrag hinzu.

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cd /etc/openvpn
sudo mkdir ccd

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# Verzeichnis für die Client-Configs
client-config-dir ccd

Nun legen wir für den entsprechenden Client die Config-Datei im Verzeichnis /etc/openvpn/ccd/ an, wobei die Datei genauso heißen muss, wie der Client bei der Erstellung des Zertifikates genannt wurde. Im folgenden Beispiel soll der Client client50 die feste IP 10.8.0.50 erhalten.

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# Feste IP für den Client (Client-IP Subnet)
ifconfig-push 10.8.0.50 255.255.255.0

Weiterleitung ins Internet

Standardmäßig haben OpenVPN Clients vom VPN aus keinen Zugriff auf das Internet. Dies kann man recht einfach auf dem Server einrichten, indem man IP-Forwarding aktiviert und ein NAT einrichtet.

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sudo sysctl -w net/ipv4/ip_forward=1
sudo iptables -t nat -F POSTROUTING
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -s 10.8.0.0/24 -j MASQUERADE

Hierbei müssen natürlich ggf. eth0 und der IP-Bereich des VPN angepasst werden.

Möchte man dies bei einem Neustart des Systems automatisch aktivieren lassen, so fügt man zuerst einmal der sysctl-Konfiguration einen entsprechenden Eintrag in einer eigenen Konfigurationsdatei hinzu:

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echo "net.ipv4.ip_forward=1" | sudo tee -a /etc/sysctl.d/70-openvpn.conf

Für die iptables-Regeln nutzen wir iptables-persistent, welches wir zuerst installieren, falls noch nicht vorhanden.

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sudo apt install iptables-persistent

Bei der Installation fragt iptables-persistent, ob man die aktuellen Regeln speichern möchte. Beantworten wir dies mit ja, so ist die Arbeit auch schon erledigt und die Regeln werden beim Systemstart automatisch geladen. Andernfalls muss in der Datei /etc/iptables/rules.v4 die Regel im Bereich *nat hinzugefügt werden, sodass es dann wie folgt aussieht:

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*nat
:PREROUTING ACCEPT [0:0]
:INPUT ACCEPT [0:0]
:POSTROUTING ACCEPT [0:0]
:OUTPUT ACCEPT [0:0]
-A POSTROUTING -o eth0 -s 10.8.0.0/24 -j MASQUERADE
COMMIT

Nachträglich alle aktuellen iptables-Regeln speichern kann man zudem über den folgenden Befehl:

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sudo iptables-save | sudo tee /etc/iptables/rules.v4

Zur Vollständigkeit halber: Regeln für IPv6 über ip6tables werden in der Datei /etc/iptables/rules.v6 gespeichert bzw. aus dieser geladen.

Allen Traffic über den VPN-Tunnel leiten

Normalerweise wird nur der Traffic über den VPN-Tunnel geleitet, der entweder für den VPN-IP-Bereich bestimmt ist, oder über spezielle Routen zu diesem geleitet wird.

Möchte man nun allen Traffic eines Clients durch den Tunnel leiten, so kann man in der Client-Config (clientname.ovpn) den folgenden Eintrag hinzufügen:

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# Erzwingen, dass jeglicher Traffic über das VPN läuft
redirect-gateway

Weiterhin ist es möglich vom Server aus diese Option an alle Clients zu übermitteln, sodass der Traffic von jedem Client vollständig durch den Tunnel geleitet wird. Hierzu fügt man der Server-Config den folgenden Eintrag hinzu:

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# Erzwingen, dass jeglicher Traffic aller Clients durch den Tunnel geleitet wird
push "redirect-gateway"

Ebenso könnte diese Zeile auch einer Client-Config im ccd-Verzeichnis auf dem Server hinzugefügt werden, um dies für einen Client zu erzwingen.

Zertifikat widerrufen

Ein ausgestelltes und signiertes Zertifikat kann von der CA widerrufen werden. Dies ist beispielsweise notwendig, wenn das Zertifikat in die falschen Hände gelangt ist und man nicht mehr sicher sein kann, dass es nur den berechtigten Personen vorliegt.

Der Widerruf eines Zertifikates sperrt den entsprechenden Client am OpenVPN Server.

Zuerst muss das entsprechende Zertifikat widerrufen und anschließend die CRL-Datei (neu) erstellt werden. Hierfür wird wieder das Passwort der CA benötigt. Damit die CRL-Datei vom Server gelesen werden kann müssen auch wieder die Dateirechte angepasst werden.

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cd /etc/openvpn/easyrsa3
sudo ./easyrsa revoke clientname
sudo ./easyrsa gen-crl
sudo chown root:openvpn ./pki/crl.pem
sudo chmod g+r ./pki/crl.pem

Sofern noch nicht vorhanden muss zudem der folgende Eintrag in der Server-Config hinzugefügt beziehungsweise aktiviert werden, damit die CRL-Datei auch gelesen wird:

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# CRL-Datei für widerrufene Zertifikate
crl-verify /etc/openvpn/easyrsa3/pki/crl.pem

Private Key für die “OpenVPN Connect” Android-/iOS-App

Unter Verwendung des “encrypted private key” meldet die Android-App OpenVPN Connect den Fehler OpenVPN core error : PolarSSL: error parsing config private key : PK - Bad input parameters to function.

Die iOS-App OpenVPN Connect meldet CORE_ERROR mbed TLS: error parsing config private key : PK - Bad input parameters to function.

Dies kann behoben werden, indem man den Schlüssel in das DES3-Format konvertiert und anschließend den konvertierten Schlüssel in die Client-Config einfügt.

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cd /etc/openvpn/easyrsa3
openssl rsa -in pki/private/clientname.key -des3 -out pki/private/clientname.des3.key