Anleitung Netzwerke LAN, WAN, Wireless

Cisco Mikrotik VPN Standort Vernetzung mit dynamischem Routing

1. Allgemeine Einleitung

Das nachfolgende Tutorial ist eine Fortführung der hier bei Administrator.de schon bestehenden VPN Tutorials. Es beschreibt eine heterogene VPN Standort Vernetzung auf Basis von IPsec zwischen Cisco Routern und Mikrotik Routern. Es deckt damit ein Szenario ab bei dem ggf. in der Zentrale ein leistungsfähiger VPN Router (Cisco) zum Einsatz kommt, in den Außenstandorten aber z.B. aus Budget Gründen preiswerte Mikrotik Router.
Der Clou dieses Designs ist eine sicher verschlüsselte VPN Verbindung (IPsec im Transport Mode) über die eine GRE Tunnel Verbindung gelegt ist.
Die Verwendung von separaten GRE Tunneln bzw. Tunnel Interfaces im Vergleich zum direkten IPsec im Tunneling Mode ermöglicht den Einsatz von dynamischen Routing Protokollen wie RIPv2 oder OSPF.
Durch den vollständigen Entfall der manuellen Konfiguration statischer Routen, bei Verwendung eines dynamischen Routing Protokolls, ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung und Fehlersicherheit im Routing.
Bei einer Vielzahl von Außenstellen stellt das eine erhebliche Erleichterung der Installation und des Managements dieser remoten Netze dar.
Ferner sind damit einfache automatische Leitungs Backup Szenarien realisierbar ohne jede manuelle Intervention um z.B. gesonderte Außenstellen über eine zweite Leitung oder direkten Backup auf eine andere Außenstelle abzusichern.
Gerade in VPN Standort Designs mit erhöhten Anforderungen wie remoter VoIP Telefonie usw. ergeben sich durch automatisches Backup und dynamisches Rerouting eine erheblich größere Betriebssicherheit.
Ebenso ist Multicast Routing (Audio- und Video Streaming) mit PIM über so ein Tunnel VPN Design in alle Standorte routebar.
Ziel ist es bei privaten oder Firmen VPNs im klein- und mittelständischen Umfeld bei Standort Vernetzungen ohne großes Probieren schnell zu einer funktionierenden und betriebssicheren Lösung zu kommen.
Die hier vorgestellten Beispiele und Screenshots können direkt auf bestehende Projekte übertragen werden, bei entsprechender Anpassung der IP Adressierung auf die eigenen Belange.
Die Beispiele können ebenfalls dazu dienen, solche VPN Designs auch in reinen Cisco oder reinen Mikrotik Umgebungen zu realisieren, da die grundlegenden Konfigurations Schritte identisch sind. Ebenso ist die Wahl des dynamischen Routing Protokolls frei. Wer OSPF bevorzugt kann dies natürlich statt des hier vorgestellten RIPv2 verwenden. RIPv2 wurde hier wegen der Einfachheit der Konfiguration gewählt. Zudem ist RIPv2 oft Feature Grundbestandteil auch einfacher Layer 3 (Routing) Switches und dedizierter Router.

In den weiterführenden Links am Ende des Tutorials findet man zusätzliche Informationen zu den Themen VPN und Routing.
Die Konfig ist einfach und auch von Laien umsetzbar. Ein klein wenig Basiswissen zum Thema IPsec VPNs generell und Cisco Command Line Interface bzw. Mikrotiks grafischer WinBox Konfig kann aber, wie immer, nicht schaden und hilft beim Verständnis !

Internet Testumgebung

Das Internet wird hier durch separate 10er IP Netze mit DHCP Adressvergabe simuliert. Alle VPN Router arbeiten mit ihrem WAN / Internet Port per NAT (Netzwerk Adress Translation) und einer aktiven Firewall untereinander auf diesem IP Netz. Somit genau wie im Internet bzw. über den Provider unter realen Bedingungen.
Die VPN Verschlüsselung nutzt nur das aktuelle und derzeit sichere AES in einer 256Bit Variante.
Eigene IP Adressierung und ggf. WAN Port Konfigs wie xDSL müssen entsprechend angepasst werden.
Das VPN Design sieht so aus:



Dieses Design behandelt im ersten Schritt die Grundkonfiguration beider Komponenten. Die IP Adressierung hier im Tutorial:
Internet Adresse Cisco = 10.99.1.198
Internet Adresse Mikrotik = 10.1.1.150
GRE Tunnel Netz = 172.31.31.8 /30 (Cisco=172.31.31.9, Mikrotik=172.31.31.10)
Lokale LANs gemäß o.a. Abbildung.
Das Tunnel Netz ist ein Punkt zu Punkt Netz. Deshalb kommen hier immer /30er Netze (30er Prefix = 255.255.255.252 Subnetzmaske) mit 2 nutzbaren Hostadressen zum Einsatz.
Im zweiten Schritt des Tutorials wird ein zweiter Mikrotik Standort eingebunden und die Cisco sowie die Mikrotik Seite mit weiteren lokalen VLAN IP Netzen erweitert, um ein mehr Realitäts bezogenes Setup zu zeigen. Dazu später mehr...
Los gehts....

2. Cisco Router Setup

Das Tutorial geht bewusst nicht mehr im Detail auf ein Standard Internet Setup ein was den Rahmen dieses Tutorial sprengen würde. Aus Gründen der Übersicht wird dies vorausgesetzt bzw. kann vom hiesigen Cisco_Grundlagen_Tutorial einfach übernommen werden. Es gilt für alle Cisco IOS basierten Modelle.
Es wird hier lediglich die VPN und GRE Tunnel Konfiguration in Verbindung mit einer Zone Based Firewall beschrieben die zur Konfiguration nötig sind.

(Alle hier rot markierten Konfig Parameter betreffen das erweiterte Design in Kapitel 6 für mehrere Standorte und zusätzliche lokale (V)LANs. Diese zusätzlichen lokalen LAN Netzwerke können in einem einfachen Design mit 2 Standorten und je einem einzigen lokalen LAN gem. der Zeichnung von oben natürlich weggelassen werden.
Kommentare zur Cisco Konfiguration in schwarz.)

!
hostname cisco_router
!
aaa new-model
!
aaa authentication login default local
aaa authorization network default local
!
clock timezone CET 1 0 ==> Uhrzeit auf Europa / Sommerzeit setzen
clock summer-time CEST recurring last Sun Mar 2:00 last Sun Oct 3:00
!
ip dhcp binding cleanup interval 30
ip dhcp excluded-address 192.168.77.1 192.168.77.100 ==> DHCP IP Adresspool .101 bis .149
ip dhcp excluded-address 192.168.77.150 192.168.77.254
!
ip dhcp pool LAN ==> DHCP Server für lokales LAN
network 192.168.77.0 255.255.255.0
dns-server 192.168.7.254
domain-name cisco.home.arpa
default-router 192.168.77.1
!
ip domain lookup source-interface Ethernet1
ip domain name cisco.home.arpa
ip name-server <DNS IP-Adresse>
ip inspect log drop-pkt ==> Logging der von der Firewall geblockten Pakete
!
class-map type inspect match-any internet-allowed ==> Festlegen der vom Internet erlaubten Pakete durch die Firewall
description Zugriff vom Internet erlauben
match access-group name WAN_IN
class-map type inspect match-any lan-allowed ==> Festlegen der vom LAN erlaubten Pakete durch die Firewall
description Lokale LAN Protokolle ins Internet erlauben
match protocol dns
match protocol http
match protocol https
match protocol imaps
match protocol smtp extended
match protocol sip-tls
match protocol rtsp
match protocol ssh
match protocol ntp
match protocol tcp
match protocol udp
match protocol icmp
!
policy-map type inspect lan-allowed-policy ==> Firewall Policy Lokales LAN zu Internet
description LAN zu Internet Policy
class type inspect lan-allowed
inspect
class class-default
drop
policy-map type inspect internet-allowed-policy ==> Firewall Policy Internet zu Router
description Internet zu Router Policy
class type inspect internet-allowed
pass
class class-default
drop
!
zone security lan
zone security wan
zone-pair security lan-wan source lan destination wan
description Firewall LAN-Internet
service-policy type inspect lan-allowed-policy
zone-pair security wan-self source wan destination self
description Firewall Internet-Router
service-policy type inspect internet-allowed-policy
!
crypto keyring MTVPN
pre-shared-key address 10.1.1.150 key test123
pre-shared-key address 10.99.1.149 key geheim123 ==> Zweiter VPN Router (Siehe: Kapitel 6)
!
crypto isakmp policy 10 ==> Festlegen der IPsec Schlüsselparameter
encr aes 256
hash sha256
authentication pre-share
group 14
!
crypto isakmp profile Mikrotik-1 ==> Verbindungsparameter Mikrotik-1
description IPsec Mikrotik-1
keyring MTVPN
match identity address 10.99.1.149 255.255.255.255
crypto isakmp profile Mikrotik-2 ==> Verbindungsparameter Mikrotik-2 (Siehe: Kapitel 6)
description IPsec Mikrotik-2
keyring MTVPN
match identity address 10.1.1.150 255.255.255.255
!
crypto ipsec transform-set mikrotik esp-aes 256 esp-sha256-hmac
mode transport ==> Transport Mode da Tunnel durch GRE realisiert !
!
crypto map mikrotik 10 ipsec-isakmp ==> Router Mikrotik-2 (Siehe: Kapitel 6)
description IPsec Mikrotik-2
set peer 10.1.1.150
set transform-set mikrotik
set isakmp-profile Mikrotik-2
match address 107 ==> Alles was diese ACL definiert wird IPsec verschlüsselt
crypto map mikrotik 15 ipsec-isakmp
description IPsec Mikrotik-1
set peer 10.99.1.149
set transform-set mikrotik
set isakmp-profile Mikrotik-1
match address 108
!
interface Tunnel0 ==> GRE Tunnel Interface
description GRE zu Mikrotik-2
ip address 172.31.31.9 255.255.255.252
ip mtu 1400
zone-member security lan
tunnel source 10.99.1.198
tunnel destination 10.1.1.150
tunnel path-mtu-discovery
!
interface Tunnel1
description GRE zu Mikrotik-1
ip address 172.31.31.1 255.255.255.252
ip mtu 1400
zone-member security lan
tunnel source 10.99.1.198
tunnel destination 10.99.1.149
tunnel path-mtu-discovery
!
interface Vlan1
description Lokales LAN
ip address 192.168.77.1 255.255.255.0
ip nat inside
ip virtual-reassembly in
zone-member security lan
!
interface Vlan10
description Lokales VLAN-10
ip address 192.168.177.1 255.255.255.0
ip nat inside
ip virtual-reassembly in
zone-member security lan
!
interface Ethernet 1
description Internet / WAN Verbindung
ip address 10.99.1.198 255.255.255.0
no ip redirects
no ip unreachables
ip nat outside
zone-member security wan
crypto map mikrotik
!
router rip ==> Dynamisches RIP Routing mit Version 2 ! aktivieren
version 2
passive-interface default
no passive-interface Tunnel0
no passive-interface Tunnel1
network 172.31.0.0 ==> Netzwerke in klassischer Notation A,B,C angeben
network 192.168.77.0
network 192.168.177.0
no auto-summary ==> WICHTIG ! Aktiviert CIDR Masken
!
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.99.1.254 ==> Default Route Internet
!
ip dns server ==> Cisco ist hier DNS Proxy. (Entfällt bei lokalem DNS Server !)
ip nat inside source list 101 interface Ethernet 1 overload
!
ip access-list extended WAN_IN
permit icmp any any echo-reply
permit icmp any any packet-too-big
permit icmp any any time-exceeded
permit udp any eq bootps any
permit udp any any eq isakmp
permit udp any any eq non500-isakmp
permit esp any any
permit gre any any
permit udp any eq domain any
permit tcp any eq domain any
permit udp any eq ntp any
!
access-list 101 deny ip 192.168.77.0 0.0.0.255 172.16.0.0 0.15.255.255 ==> VPN Traffic in lokale private IP Netze vom NAT ausgenommen (Tunnel)
access-list 101 deny ip 192.168.77.0 0.0.0.255 192.168.0.0 0.0.255.255
access-list 101 deny ip 192.168.177.0 0.0.0.255 172.16.0.0 0.15.255.255 ==> VLAN-10 VPN Traffic dto. vom NAT ausgenommen (Tunnel)
access-list 101 deny ip 192.168.177.0 0.0.0.255 192.168.0.0 0.0.255.255
access-list 101 permit ip 192.168.77.0 0.0.0.255 any Alles andere per NAT ins Internet
access-list 101 permit ip 192.168.177.0 0.0.0.255 any Dto. für VLAN-10
access-list 107 permit gre host 10.99.1.198 host 10.1.1.150 ==> GRE Traffic (IP 47) zu Mikrotik-2 IPsec verschlüsselt ##
access-list 108 permit gre host 10.99.1.198 host 10.99.1.149 ==> GRE Traffic (IP 47) zu Mikrotik-1 IPsec verschlüsselt ##
!
ntp server ntps1-0.cs.tu-berlin.de source Ethernet 1 ==> Router Uhrzeit einstellen per NTP (Referenz TU Berlin)
!
end

3. Mikrotik RouterOS Setup

3.1 Default Konfiguration

Der Mikrotik Router kann für eine Grundkonfiguration im Default Setup verbleiben. Im Mikrotik Default Setup ist der Port ether 1 ein Internet Port (WAN) mit Firewall und NAT (IP Adress Translation) und arbeitet als DHCP Client. Er erhält also automatisch eine IP Adresse wenn man ihn mit diesem Port in ein bestehendes Netzwerk mit DHCP Adressvergabe steckt.
Dadurch, das in der Default Konfig eine sichere Firewall am ether1 Port arbeitet, geht man hier auch sicherheitstechnisch absolut auf Nummer sicher was den Schutz von außen anbetrifft !
Man kann den Mikrotik im Menüpunkt "System -> Reset Configuration" und Haken bei "Default Configuration" und "No Backup" mit einem Werksreset mit dieser Default Konfiguration versehen.

Default Konfiguration

3.2 Interface und IP Adress Konfiguration

Im ersten Schritt richtet man dazu unter Interfaces - GRE ein Tunnel Interface ein.

Tunnel Interface einrichten und der "LAN" Interface Liste hinzufügen:



IP Adressen auf allen Interfaces konfigurieren:

3.3 IPsec Schlüsselparameter setzen

Der Mikrotik bietet die Option ein separates IPsec Policy Profil für die Phase 1 und 2 zu setzen. Wer möchte kann das natürlich machen.
Einfacher und übersichtlicher ist es aber die schon bestehenden Default Profile im Mikrotik von Altlasten (3DES und SHA1) zu befreien und die modernere und sichere AES Verschlüsselung zu setzen. Damit können die Default Profile dann einfach beibehalten werden.

IPsec Peer Profil (Phase 1) einstellen


IPsec Policy Profil (Phase 2) einstellen


IPsec Peer auf den Cisco einrichten

(Für Mikrotik-2 aus Kapitel 6 entsprechend das Passwort: geheim123 )

IPsec Peer Policies einstellen

(IP Peer Adressen auf dem zweiten Router (Mikrotik-2, Kapitel 6) entsprechend anpassen !)

Wenn hier in der Phase 2 der Status auf "Established" geht, ist die IPsec Verbindung OK und der Tunnel aktiv. Der Cisco Router zeigt dann im Gegenzug mit show crypto isakmp sa den QM_IDLE Status an.

4. Dynamisches Routing mit RIPv2 Protokoll aktivieren

Generell kann hier jedes beliebige, dynamische Routing Protokoll verwendet werden. Ein Distance Vector Protokoll wie OSPF ist hier also durchaus auch eine Option sofern dies gefordert ist.
Das Tutorial beschreibt hier der Einfachheit halber ein einfaches Next Hop Protokoll wie das bekannte RIP (Routing Information Protocol) in der Version 2.
RIP ist auch in KMU Modellen von L3 Switches und Routern sowie in so gut wie allen Firewalls sehr weit verfügbar. OSPF eher mehr im High End Bereich. (Bei entsprechendem Interesse (PM) kann das Tutorial um ein OSPF Kapitel erweitert werden.)
Ganz wichtig ist das unbedingt und zwingend die Version 2 von RIP aktiviert wird !!!
Nur RIPv2 kann mit CIDR_Subnetzmasken Subnetzen umgehen, also mit variablen Subnetz Masken. Diese modernen und heutzutage allseits verwendeten CIDR Masken ersetzen endgültig die alte und 1993 abgeschaffte Einteilung in feste Netzwerk Klassen.

RIPv2 auf dem Mikrotik aktivieren und lokale IP Netze eintragen:

Der Parameter "Passive" auf dem LAN Interface bedeutet das der Router hier keine RIPv2 Updates sendet und damit im LAN keine Routing Daten weitergibt. Soll er ja auch nur im WAN (VPN) machen !
Wer hier im LAN weitere RIPv2 Router betreibt, aktiviert hier natürlich KEINEN Passive Modus !
Zusätzlich ist es möglich die RIPv2 Routing Updates mit einem Passwort zu versehen um nicht authorisierte Router im Netz daran zu hindern Fake (Falsche) Routing Updates zu senden um so den Datenverkehr zu manipulieren.
Routing Updates werden dann nur mit Gegenstellen akzeptiert die gleiche Passwörter haben. Ein Sicherheits Feature.

Kontrolle der Routing Tabelle und IP Verbindung

(DAC = Connected IP Netze, DAr = via RIPv2 dynamisch gelernt
Distance : 0=Lokal, 1=Statisch, 120=gelernt mit RIPv2)

Routing Tabellen Check auf dem Cisco Router: 120/1 zeigt auch hier die per RIPv2 ("R") vom Mikrotik gelernten Netze.
Ein Ping vom einen lokalen LAN in das remote lokale LAN verifiziert jetzt die korrekte Funktion der VPN Standort Vernetzung.

5. Sicher ?: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser !...

Sind keine Konfigurationsfehler gemacht worden ? Sind die Daten wirklich sicher und verschlüsselt ?
Latente Zweifel bleiben (fast) immer wenn man sich den Datenverkehr der Standorte nicht explizit ansieht.
Eine kurze Kontrolle ob die VPN Daten wirklich sicher verschlüsselt über öffentliche Netze (Internet) gehen ist also nie falsch und schafft Vertrauen in diese Lösung ! Der Cisco Router zeigt die Sicherheit an: Und auch der Mikrotik in seinem Log...:



Letzte Gewissheit das die Daten sicher sind schafft aber wie üblich ein Wireshark Sniffer Trace:


Das ESP Paket transportiert die verschlüsselten Daten zwischen den 2 Standorten !
Works as designed...! 👍

6. Erweiterte Standort Konfiguration mit mehreren lokalen VLANs

Ein mehr Praxis orientiertes VPN Standort Design ist eines, welches auch mehrere lokale (V)LANs berücksichtigt, denn die Mehrheit der KMU Netze sind heutzutage segmentiert. Größere sowieso. Dies muss schon aufgrund der Einführung von VoIP so sein um Voice Daten von produktiven Netzen fernzuhalten.
Das Beispiel beschreibt 3 Standorte und kann beliebig auf weitere Standorte erweitert werden. Die Konfigurationsschritte sind dazu immer gleich.



Die für den Cisco Router zu erweiternden Konfigurations Kommandos für einen zweiten Standort und ein weiteres lokales LAN (VLAN 10) findet man oben rot markiert.
Für die VLAN Grundkonfiguration der Mikrotiks findet man hier im Forum ein eigens, ausführliches VLAN_Tutorial !
Es müssen lediglich der RIP Routing Prozess aktiviert werden und die zusätzlichen lokalen IP Netze und Interfaces dort im RIP Routing eingetragen werden.
Wird fortgeführt...

Weiterführende Links

Cisco Router Grundkonfiguration:
https://administrator.de/wissen/cisco-880-890-router-konfiguration-adsl- ...

RIP Protokoll Übersicht:
https://de.wikipedia.org/wiki/Routing_Information_Protocol
https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/ios-xml/ios/iproute_rip/configurat ...
https://wiki.mikrotik.com/wiki/Manual:Routing/RIP

Heterogene IPsec VPN Standort Kopplung unterschiedlicher Hersteller:
https://administrator.de/wissen/ipsec-vpn-praxis-standort-kopplung-cisco ...

Standort Site to Site IPsec VPN mit pfSense Firewall und Mikrotik Router mit dynamischer IP:
https://administrator.de/content/detail.php?id=501151&token=508#comm ...

Einfache IPsec Tunnel Konfig mit pfSense Firewall (kein dyn. Routing !):
https://administrator.de/content/detail.php?id=437826&token=307#comm ...

VPN IPsec Standort Kopplung mit Cisco VTI Tunnel Interface:
https://www.administrator.de/content/detail.php?id=332230&token=14#c ...

Mikrotik VLAN Konfiguration:
https://administrator.de/wissen/mikrotik-vlan-konfiguration-router-os-ve ...

Mikrotik WLAN AP mit MSSID Konfiguration:
https://administrator.de/content/detail.php?id=370669&token=397#comm ...

OT: Mikrotik OpenVPN Konfig Details:
https://administrator.de/content/detail.php?id=359367&token=695#comm ...

Probleme mit pfSense und dynamischem Routing:
https://administrator.de/content/detail.php?id=397059&token=479
(Wer hier eine Lösung hat bitte PM !)