¿Por qué los extremos no pueden establecer túneles IPSec si se está utilizando NAT?
Contenido
Introducción
Este documento describe el problema que puede surgir cuando los routers vEdge utilizan la encapsulación IPSec para los túneles del plano de datos y un dispositivo está detrás del dispositivo de traducción de direcciones de red (NAT) que realiza NAT simétrica (RFC3489) o asignación dependiente de direcciones (RFC4787), mientras que otro tiene acceso directo a Internet (DIA) o algún otro tipo de NAT configurado en la interfaz del lado del transporte.
Antecedentes
Para el propósito de la demostración, el problema se reprodujo en el laboratorio del TAC de SD-WAN. La configuración de los dispositivos se resume en la tabla siguiente:
| nombre del host | Site-ID | system-ip | private-ip | public-ip |
| vedge1 | 232 | 10.10.10.232 | 192.168.10.232 |
198.51.100.232 |
| vedge2 | 233 | 10.10.10.233 | 192.168.9.233 |
192.168.9.233 |
| vsmart | 1 | 10.10.10.228 | 192.168.0.228 | 192.168.0.228 |
| vbono | 1 | 10.10.10.231 |
192.168.0.231 |
192.168.0.231 |
La configuración del lado del transporte es bastante genérica en ambos dispositivos. Esta es la configuración de vEdge1:
vpn 0 interface ge0/0 ip address 192.168.10.232/24 ! tunnel-interface encapsulation ipsec color biz-internet no allow-service bgp no allow-service dhcp allow-service dns allow-service icmp no allow-service sshd no allow-service netconf no allow-service ntp no allow-service ospf no allow-service stun allow-service https ! no shutdown ! ip route 0.0.0.0/0 192.168.10.11 !
vEdge2:
interface ge0/1 ip address 192.168.9.233/24 ! tunnel-interface encapsulation ipsec color biz-internet no allow-service bgp no allow-service dhcp allow-service dns allow-service icmp no allow-service sshd no allow-service netconf no allow-service ntp no allow-service ospf no allow-service stun allow-service https ! no shutdown ! ip route 0.0.0.0/0 192.168.9.1
Para demostrar el problema en este documento, el firewall de Virtual Adaptive Security Appliance (ASAv) reside entre dos routers vEdge. ASAv está realizando traducciones de direcciones de acuerdo con estas reglas:
- Si el tráfico de vEdge1 está destinado a controladores, los puertos de origen 12346-12426 se traducen a 52346-52426
- Si el tráfico de vEdge1 está destinado a conexiones del plano de datos a otros sitios, los puertos de origen 12346-12426 se traducen a 42346-42426
- El resto del tráfico de vEdge1 también se asigna a la misma dirección pública (198.51.100.232)
Esta es la configuración NAT de ASAv para referencia:
object network VE1 host 192.168.10.232 object network CONTROLLERS subnet 192.168.0.0 255.255.255.0 object network VE1_NAT host 198.51.100.232 object service CONTROL service udp source range 12346 12445 destination range 12346 12445 object service CC_NAT_CONTROLLERS service udp source range 52346 52445 destination range 12346 12445 object service CC_NAT_OTHER service udp source range 42346 42445 destination range 12346 12445 object network ALL subnet 0.0.0.0 0.0.0.0 nat (ve1-iface,ve2-iface) source static VE1 VE1_NAT destination static CONTROLLERS CONTROLLERS service CONTROL CC_NAT_CONTROLLERS nat (ve1-iface,ve2-iface) source static VE1 VE1_NAT destination static ALL ALL service CONTROL CC_NAT_OTHER nat (ve1-iface,ve2-iface) source dynamic VE1 VE1_NAT
Problema
Escenario de trabajo
En el estado normal, podemos observar que se establecen túneles de plano de datos, la Detección de reenvío bidireccional (BFD) está en estado activo.
Observe qué puerto público se utiliza en el dispositivo vEdge1 (52366) para establecer conexiones de control con controladores:
vEdge1# show control local-properties wan-interface-list
NAT TYPE: E -- indicates End-point independent mapping
A -- indicates Address-port dependent mapping
N -- indicates Not learned
Note: Requires minimum two vbonds to learn the NAT type
PUBLIC PUBLIC PRIVATE PRIVATE PRIVATE MAX RESTRICT/ LAST SPI TIME NAT VM
INTERFACE IPv4 PORT IPv4 IPv6 PORT VS/VM COLOR STATE CNTRL CONTROL/ LR/LB CONNECTION REMAINING TYPE CON
STUN PRF
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ge0/0 198.51.100.232 52366 192.168.10.232 :: 12366 2/1 biz-internet up 2 no/yes/no No/No 0:00:00:28 0:11:59:17 N 5
En vEdge2 no se está utilizando NAT, por lo que la dirección privada y los puertos son los mismos:
vEdge2# show control local-properties wan-interface-list
NAT TYPE: E -- indicates End-point independent mapping
A -- indicates Address-port dependent mapping
N -- indicates Not learned
Note: Requires minimum two vbonds to learn the NAT type
PUBLIC PUBLIC PRIVATE PRIVATE PRIVATE MAX RESTRICT/ LAST SPI TIME NAT VM
INTERFACE IPv4 PORT IPv4 IPv6 PORT VS/VM COLOR STATE CNTRL CONTROL/ LR/LB CONNECTION REMAINING TYPE CON
STUN PRF
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ge0/1 192.168.9.233 12366 192.168.9.233 :: 12366 2/1 biz-internet up 2 no/yes/no No/No 0:00:00:48 0:11:58:53 N 5
En las estadísticas show tunnel de vEdge1 podemos ver que los contadores tx/rx están aumentando:
vEdge1# show tunnel statistics dest-ip 192.168.9.233
TCP
TUNNEL SOURCE DEST TUNNEL MSS
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT SYSTEM IP LOCAL COLOR REMOTE COLOR MTU tx-pkts tx-octets rx-pkts rx-octets ADJUST
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.10.232 192.168.9.233 12366 12366 10.10.10.233 biz-internet biz-internet 1441 223 81163 179 40201 1202
Desde la misma salida de vEdge2 puede ver que también los contadores de paquetes rx/rx están aumentando. Observe que el puerto de destino (42366) es diferente del puerto utilizado para establecer conexiones de control (52366):
vEdge2# show tunnel statistics dest-ip 198.51.100.232
TCP
TUNNEL SOURCE DEST TUNNEL MSS
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT SYSTEM IP LOCAL COLOR REMOTE COLOR MTU tx-pkts tx-octets rx-pkts rx-octets ADJUST
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.9.233 198.51.100.232 12366 42366 10.10.10.232 biz-internet biz-internet 1441 296 88669 261 44638 1201
Pero las sesiones BFD siguen activas en ambos dispositivos:
vEdge1# show bfd sessions site-id 233 | tab
SRC DST SITE DETECT TX
SRC IP DST IP PROTO PORT PORT SYSTEM IP ID LOCAL COLOR COLOR STATE MULTIPLIER INTERVAL UPTIME TRANSITIONS
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
192.168.10.232 192.168.9.233 ipsec 12366 12366 10.10.10.233 233 biz-internet biz-internet up 7 1000 0:00:02:42 0
vEdge2# show bfd sessions site-id 232 | tab
SRC DST SITE DETECT TX
SRC IP DST IP PROTO PORT PORT SYSTEM IP ID LOCAL COLOR COLOR STATE MULTIPLIER INTERVAL UPTIME TRANSITIONS
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
192.168.9.233 198.51.100.232 ipsec 12366 52366 10.10.10.232 232 biz-internet biz-internet up 7 1000 0:00:03:00 0
Los diferentes puertos utilizados para las conexiones de plano de datos y de control no causan ningún problema; la conectividad está en marcha.
Escenario de falla
El usuario desea activar el acceso directo a Internet (DIA) en el router vEdge2. Para ello, esta configuración se aplicó a vEdge2:
vpn 0 interface ge0/1 nat respond-to-ping ! ! ! vpn 1 ip route 0.0.0.0/0 vpn 0 !
Y la sesión de BFD se redujo inesperadamente y, además, permanece en el estado descendente. Después de borrar las estadísticas del túnel, puede ver que el contador RX no aumenta en el resultado show tunnel statistics:
vEdge2# show tunnel statistics dest-ip 198.51.100.232
TCP
TUNNEL SOURCE DEST TUNNEL MSS
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT SYSTEM IP LOCAL COLOR REMOTE COLOR MTU tx-pkts tx-octets rx-pkts rx-octets ADJUST
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.9.233 198.51.100.232 12346 52366 10.10.10.232 biz-internet biz-internet 1442 282 48222 0 0 1368
vEdge2# show bfd sessions site-id 232
SOURCE TLOC REMOTE TLOC DST PUBLIC DST PUBLIC DETECT TX
SYSTEM IP SITE ID STATE COLOR COLOR SOURCE IP IP PORT ENCAP MULTIPLIER INTERVAL(msec) UPTIME TRANSITIONS
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
10.10.10.232 232 down biz-internet biz-internet 192.168.9.233 198.51.100.232 52366 ipsec 7 1000 NA 0
vEdge2# show tunnel statistics dest-ip 198.51.100.232
TCP
TUNNEL SOURCE DEST TUNNEL MSS
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT SYSTEM IP LOCAL COLOR REMOTE COLOR MTU tx-pkts tx-octets rx-pkts rx-octets ADJUST
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.9.233 198.51.100.232 12346 52366 10.10.10.232 biz-internet biz-internet 1442 285 48735 0 0 1368
Inicialmente, el cliente sospechó que el problema estaba relacionado con la MTU del túnel. Si compara los resultados anteriores con los resultados de la sección "Escenario de trabajo", puede observar que en el escenario de trabajo la MTU de túnel es 1441 frente a 1442 en el escenario de error. Según la documentación, la MTU del túnel debe ser 1442 (MTU de interfaz predeterminada 1500 - 58 bytes para la sobrecarga del túnel), pero una vez que la BFD está activa, la MTU del túnel se reduce en 1 byte. Para su referencia, los resultados de show tunnel statistics junto con show tunnel statistics bfd proporcionados a continuación para el caso cuando BFD está en el estado inactivo:
vEdge1# show tunnel statistics dest-ip 192.168.9.233 ; show tunnel statistics bfd dest-ip 192.168.9.233
TCP
TUNNEL SOURCE DEST TUNNEL MSS
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT SYSTEM IP LOCAL COLOR REMOTE COLOR MTU tx-pkts tx-octets rx-pkts rx-octets ADJUST
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.10.232 192.168.9.233 12346 12346 10.10.10.233 biz-internet biz-internet 1442 133 22743 0 0 1362
BFD BFD BFD BFD BFD BFD BFD BFD
ECHO ECHO ECHO ECHO PMTU PMTU PMTU PMTU
TUNNEL SOURCE DEST TX RX TX RX TX RX TX RX
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT PKTS PKTS OCTETS OCTETS PKTS PKTS OCTETS OCTETS
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.10.232 192.168.9.233 12346 12346 133 0 22743 0 0 0 0 0
vEdge1# show tunnel statistics dest-ip 192.168.9.233 ; show tunnel statistics bfd dest-ip 192.168.9.233
TCP
TUNNEL SOURCE DEST TUNNEL MSS
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT SYSTEM IP LOCAL COLOR REMOTE COLOR MTU tx-pkts tx-octets rx-pkts rx-octets ADJUST
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.10.232 192.168.9.233 12346 12346 10.10.10.233 biz-internet biz-internet 1442 134 22914 0 0 1362
BFD BFD BFD BFD BFD BFD BFD BFD
ECHO ECHO ECHO ECHO PMTU PMTU PMTU PMTU
TUNNEL SOURCE DEST TX RX TX RX TX RX TX RX
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT PKTS PKTS OCTETS OCTETS PKTS PKTS OCTETS OCTETS
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.10.232 192.168.9.233 12346 12346 134 0 22914 0 0 0 0 0
Y si BFD está en estado activo:
vEdge1# show tunnel statistics dest-ip 192.168.9.233 ; show tunnel statistics bfd dest-ip 192.168.9.233 ;
TCP
TUNNEL SOURCE DEST TUNNEL MSS
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT SYSTEM IP LOCAL COLOR REMOTE COLOR MTU tx-pkts tx-octets rx-pkts rx-octets ADJUST
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.10.232 192.168.9.233 12346 12346 10.10.10.233 biz-internet biz-internet 1441 3541 610133 3504 592907 1361
BFD BFD BFD BFD BFD BFD BFD BFD
ECHO ECHO ECHO ECHO PMTU PMTU PMTU PMTU
TUNNEL SOURCE DEST TX RX TX RX TX RX TX RX
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT PKTS PKTS OCTETS OCTETS PKTS PKTS OCTETS OCTETS
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.10.232 192.168.9.233 12346 12346 3522 3491 589970 584816 19 13 20163 8091
vEdge1# show tunnel statistics dest-ip 192.168.9.233 ; show tunnel statistics bfd dest-ip 192.168.9.233 ;
TCP
TUNNEL SOURCE DEST TUNNEL MSS
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT SYSTEM IP LOCAL COLOR REMOTE COLOR MTU tx-pkts tx-octets rx-pkts rx-octets ADJUST
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.10.232 192.168.9.233 12346 12346 10.10.10.233 biz-internet biz-internet 1441 3542 610297 3505 593078 1361
BFD BFD BFD BFD BFD BFD BFD BFD
ECHO ECHO ECHO ECHO PMTU PMTU PMTU PMTU
TUNNEL SOURCE DEST TX RX TX RX TX RX TX RX
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT PKTS PKTS OCTETS OCTETS PKTS PKTS OCTETS OCTETS
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.10.232 192.168.9.233 12346 12346 3523 3492 590134 584987 19 13 20163 8091
El motivo por el cual BFD se atasca en estado inactivo no es MTU, sino la configuración NAT obviamente. Esta es la única cosa que cambió entre el escenario Trabajando y el escenario Fallido. Aquí puede ver que como resultado de la configuración DIA, el mapping estático NAT fue creado automáticamente por vEdge2 en la tabla de traducción para permitir la desviación del tráfico IPSec del plano de datos:
vEdge2# show ip nat filter nat-vpn 0 nat-ifname ge0/1 vpn 0 protocol udp 192.168.9.233 198.51.100.232
PRIVATE PRIVATE PRIVATE PUBLIC PUBLIC
NAT NAT SOURCE PRIVATE DEST SOURCE DEST PUBLIC SOURCE PUBLIC DEST SOURCE DEST FILTER IDLE OUTBOUND OUTBOUND INBOUND INBOUND
VPN IFNAME VPN PROTOCOL ADDRESS ADDRESS PORT PORT ADDRESS ADDRESS PORT PORT STATE TIMEOUT PACKETS OCTETS PACKETS OCTETS DIRECTION
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0 ge0/1 0 udp 192.168.9.233 198.51.100.232 12346 52366 192.168.9.233 198.51.100.232 12346 52366 established 0:00:00:59 53 8321 0 0 -
Como puede ver, el puerto 52366 se está utilizando en lugar de 42366. Esto se debe a que vEdge2 espera un puerto 52366 y lo aprendió de las TLOC OMP anunciadas por vSmart:
vEdge2# show omp tlocs ip 10.10.10.232 | b PUBLIC
PUBLIC PRIVATE
ADDRESS PSEUDO PUBLIC PRIVATE PUBLIC IPV6 PRIVATE IPV6 BFD
FAMILY TLOC IP COLOR ENCAP FROM PEER STATUS KEY PUBLIC IP PORT PRIVATE IP PORT IPV6 PORT IPV6 PORT STATUS
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipv4 10.10.10.232 biz-internet ipsec 10.10.10.228 C,I,R 1 198.51.100.232 52366 192.168.10.232 12346 :: 0 :: 0 down
Solución
NAT Port-Forward
A primera vista, la solución temporal para este tipo de problemas es sencilla. Puede configurar el reenvío de puertos de exención de NAT estática en la interfaz de transporte vEdge2 para eludir el filtrado de las conexiones del plano de datos desde cualquier origen de forma forzosa:
vpn 0
interface ge0/1
nat
respond-to-ping
port-forward port-start 12346 port-end 12445 proto udp
private-vpn 0
private-ip-address 192.168.9.233
!
!
!
!
Aquí el rango 12346 a 12446 acomoda todos los puertos iniciales posibles (12346, 12366, 12386, 12406 y 12426 más el desplazamiento de puerto). Para obtener más información sobre esto, consulte "Puertos de firewall para implementaciones de Viptela".
Si se están utilizando plantillas de funciones de dispositivos en lugar de plantillas de CLI, para lograr lo mismo, necesitamos actualizar o agregar una nueva plantilla de funciones de Ethernet VPN para la interfaz de transporte correspondiente (vpn 0) con la nueva regla de reenvío de puertos, como se muestra en la imagen:
ACL explícita
Además, otra solución con una ACL explícita es posible. Si implicit-acl-logging se configura en la sección policy, puede notar el siguiente mensaje en el archivo /var/log/tmplog/vdebug:
local7.notice: Jun 8 17:53:29 vEdge2 FTMD[980]: %Viptela-vEdge2-FTMD-5-NTCE-1000026: FLOW LOG vpn-0 198.51.100.232/42346 192.168.9.233/12346 udp: tos: 192 inbound-acl, Implicit-ACL, Result: denyPkt count 2: Byte count 342 Ingress-Intf ge0/1 Egress-intf cpu
Explica la causa raíz y, por lo tanto, debe permitir explícitamente los paquetes del plano de datos entrantes en la Lista de control de acceso (ACL) en el vEdge2 de la siguiente manera:
vpn 0 interface ge0/1 ip address 192.168.9.233/24 nat respond-to-ping ! tunnel-interface encapsulation ipsec color biz-internet no allow-service bgp no allow-service dhcp allow-service dns allow-service icmp no allow-service sshd no allow-service netconf no allow-service ntp no allow-service ospf no allow-service stun allow-service https ! mtu 1506 no shutdown access-list DATA_PLANE in ! ! policy implicit-acl-logging access-list DATA_PLANE sequence 10 match
destination-port 12346 12445 protocol 17 ! action accept ! ! default-action drop ! !
Si se están utilizando las plantillas de funciones de dispositivo, debe crear una política localizada y configurar ACL en el paso del asistente Configurar listas de control de acceso:
Si implicit-acl-logging todavía no está habilitado, podría ser una buena idea habilitarlo en el paso final antes de hacer clic en el botón Guardar política:
La política localizada (denominada LOCAL_POLICY en nuestro caso) debe ser referenciada en la plantilla de dispositivo:
Y luego la ACL (denominada DATA_PLANE en nuestro caso) debería aplicarse bajo la Plantilla de Función Ethernet de Interfaz VPN en la dirección de ingreso (en):
Una vez que la ACL se configura y se aplica a la interfaz para eludir el tráfico del plano de datos, la sesión BFD es más al estado activo nuevamente:
vEdge2# show tunnel statistics dest-ip 198.51.100.232 ; show bfd sessions site-id 232
TCP
TUNNEL SOURCE DEST TUNNEL MSS
PROTOCOL SOURCE IP DEST IP PORT PORT SYSTEM IP LOCAL COLOR REMOTE COLOR MTU tx-pkts tx-octets rx-pkts rx-octets ADJUST
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipsec 192.168.9.233 198.51.100.232 12346 42346 10.10.10.232 biz-internet biz-internet 1441 1768 304503 1768 304433 1361
SOURCE TLOC REMOTE TLOC DST PUBLIC DST PUBLIC DETECT TX
SYSTEM IP SITE ID STATE COLOR COLOR SOURCE IP IP PORT ENCAP MULTIPLIER INTERVAL(msec) UPTIME TRANSITIONS
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
10.10.10.232 232 up biz-internet biz-internet 192.168.9.233 198.51.100.232 52346 ipsec 7 1000 0:00:14:36 0
Otras consideraciones
Tenga en cuenta que la solución alternativa con ACL es mucho más práctica que el reenvío de puertos NAT, ya que también puede coincidir en función de las direcciones de origen del sitio remoto para mayor seguridad y para proteger contra ataques DDoS a su dispositivo, por ejemplo:
access-list DATA_PLANE
sequence 10
match
source-ip 198.51.100.232/32
destination-port 12346 12445
protocol 17
!
action accept
!
!
Tenga en cuenta también que para cualquier otro tráfico entrante (no especificado con allowed-services), por ejemplo, para iperf port 5001 ACL explícita seq 20 predeterminada, como en este ejemplo, esto no tendrá ningún efecto en comparación con el tráfico del plano de datos:
policy
access-list DATA_PLANE
sequence 10
match
source-ip 198.51.100.232/32
destination-port 12346 12445
protocol 17
!
action accept
!
!
sequence 20
match
destination-port 5001
protocol 6
!
action accept
!
!
Y todavía necesita una regla de exención de reenvío de puertos NAT para que iperf funcione:
vEdgeCloud2# show running-config vpn 0 interface ge0/1 nat
vpn 0
interface ge0/1
nat
respond-to-ping
port-forward port-start 5001 port-end 5001 proto tcp
private-vpn 0
private-ip-address 192.168.9.233
!
!
!
!
Conclusión
Esto es un comportamiento esperado en los routers vEdge causado por las especificaciones de diseño de software NAT y no se puede evitar.
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