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信州大学 kstmAdvent Calendar 2023

Day 13
@Uni8sai

WPA3-Enterprise 192 bit modeのためのFreeRADIUS構築

Last updated at Posted at 2023-12-13

はじめに

　この記事は kstm Advent Calendar 2023 の 13 日目の記事です。@Uni8saiの記事になります。

　NETGEAR WAX6101のWPA3-Enterprise モードをFreeRADIUS用いて動かすのに苦労したので備忘録として残そうと思います。

WPA3-Enterprise

　WPA3-EnterpriseはWPA2の後継となる現在最新の企業向けWi-Fiセキュリティの規格です。端末とアクセスポイントの認証を行うのに802.1X認証を行います。
　WPA3-Enterpriseには以下の3つモードがあります

  • WPA3 Enterprise Only mode
  • WPA3 Enterprise Transition mode
  • WPA3 Enterprise 192-bit mode(CNSA)

　NETGEAR WAX610は192-bit modeです。

192-bit modeの192とは鍵長ではなく、暗号における192ビットセキュリティを意味します

802.1X

　802.1X認証はSupplicant(端末)とAuthenticator(APやSwitch)とAuthentication Server(Radius Server)で構成されます。FreeRADIUSはAuthentication Serverとして機能するオープンソースのRadius Serverとなります。

　IEEE802.1X認証は認証方法に明確な規定はないのですが、EAP方式のいくつかの認証方式があります。

  • EAP-TLS
  • EAP-TTLS
  • EAP-PEAP
  • EAP-FAST
  • EAP-LEAP
  • EAP-MD5

　192-bit modeはTLS認証しか対応していないため、EAP-TLS認証で構築します。

192-bit modeの要件

192-bit modeの面倒なところは、FreeRADIUSのデフォルトの設定ではWi-Fi Allienceが公開している要件2を満たさない ことです。具体的には次の暗号スイートのいずれかを満たす必要があります。暗号スイートの見方はググってください。3

  • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384
    　RSA：3072bit以上
  • TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384
    　RSA：3072bit以上
    　DHE ：3072bit以上

今回はTLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384を満たすように設定を行います。

手順

手順は以下の通りです。

  1. FreeRADIUSのインストール
  2. 証明書の作成
  3. EAP-TLS認証の設定
  4. ローカルでの動作確認
  5. ネットワーク経由で動作確認
  6. 端末に証明書をインストール
  7. アクセスポイントの設定
  8. 最終テスト

構築環境

  • AlmaLinux 8.8
  • NETGEAR WAX610(アクセスポイント)
  • Cisco 800M Series(ルーター)

FreeRADIUSのバージョンは以下の通りです。

FreeRadiusのバージョン
# radiusd -v
radiusd: FreeRADIUS Version 3.0.20, for host x86_64-redhat-linux-gnu
FreeRADIUS Version 3.0.20
Copyright (C) 1999-2019 The FreeRADIUS server project and contributors
There is NO warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A
PARTICULAR PURPOSE
You may redistribute copies of FreeRADIUS under the terms of the
GNU General Public License
For more information about these matters, see the file named COPYRIGHT

1.FreeRADIUSのインストールと動作確認

　環境によってはインストール済みかもしれません。その場合はとりあえずパッケージをアップデートしておくといいかもしれません。

root権限で作業をします

#root権限
sudo su

#FreeRADIUSのインストール
dnf install freeradius freeradius-utils

インストールされたパッケージは /etc/raddbに存在します。FreeRADIUSの設定および証明書の発行は/etc/raddb以下の設定ファイルを編集していきます。

2.証明書の作成

EAP-TLS認証に用いる証明書を発行します。
FreeRADIUSでは証明書の発行にcnf形式の設定ファイルを利用します。
以下のファイルを編集します。

  • /etc/raddb/certs/ca.cnf (ルート証明書の設定)
  • /etc/raddb/certs/server.cnf (サーバー証明書の設定)
  • /etc/raddb/certs/client.cnf (クライアント証明書の設定)

2.1 ルート証明書の設定

まずは、ルート証明書の設定を編集していきます。重要な箇所だけ示します。

ca.cnf
[CA_default]
default_days          = 1200
default_bits          = 3072
commonName            = "uni root certificate"
  • default_bits: 証明書の公開鍵の強度です。要件はRSA3072以上です。
  • default_daysは証明書の有効期限です。お好みです。
  • common_nameは証明書の名前です。お好みです。

2.2 サーバー証明書の設定

　次にサーバー証明書の設定をしていきます。こちらはちょっと厄介です。既出の項目の説明は省きます

server.cnf
[CA_default]
default_days          = 800
default_md            = sha384
copy_extensions       = copy

[req]
default_bits          = 3072
req_extensions        = v3_req

[server]
commonName            = "Uni Server Certificate"
subjectAltName = @alt_names

[alt_names]
DNS.1 = example.com
DNS.2 = aaa.example.com
  • default_md:署名アルゴリズムです。要件はSHA384です。
  • copy_extensions・req_extensions・subjectAltName・DNS.1・DNS.2: Android11以上の端末で使うためのおまじないです。

Android 11以上の端末ではEAP-TLS認証の検証にドメイン名が必要となりました。そのため、証明書にドメインの設定を書いています。ドメインは架空のもので構いません。

2.3 クライアント証明書の設定

クライアント証明書のcommonName認証時にFreeRADIUSのログに表示されます。

client.cnf
[CA_defaults]
default_days          = 1200
default_md            = sha384
default_bits          = 3072
[client]
commonName            = uni8sai

2.4 証明書の発行

証明書の設定が終わったら発行を行います。makeコマンドの実行で簡単に可能です。

証明書の発行
# make all
  • コマンド実行後に以下のファイルができます
    • ca.pem (ルート証明書)
    • ca.key (ルート証明書の秘密鍵)
    • ca.crl(CRL)
    • server.pem(サーバー証明書と秘密鍵)
    • server.crt(サーバー証明書)
    • server.key(サーバー証明書の秘密鍵)
    • client.pem(クライアント証明書と秘密鍵)
    • client.crt(クライアント証明書)
    • client.key(クライアント証明書の秘密鍵)

3. EAP-TLS認証の設定

証明書の発行をしたら、いよいよFreeRadiusでEAP-TLS認証ができるように設定します。/etc/raddb/mods-available/eapを編集します。

/etc/raddb/mods-available/eap
default_eap_type = tls
private_key_password = whatever
private_key_file = ${certdir}/server.pem
certificate_file = ${certdir}/server.pem
ca_file = ${cadir}/ca.pem
allow_expired_crl = yes
cipher_list = "ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-AES256-SHA256:DHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA:DHE-RSA-CAMELLIA128-SHA"
ecdh_curve = "secp384r1"
  • default_eap_type:EAPのデフォルトの認証方式
  • private_key_password:サーバー証明書のパスワード。デフォルトのままですが、変更する場合はsever.cnfのinput(output)_passwordの両方も同じものに変更してください
  • certificate_file: サーバー証明書のファイルを指定
  • private_key_file:サーバー証明書の秘密鍵を指定
  • ca_file: ルート証明書のファイルを指定
  • allowexpired_crl: 有効期限の切れたcrlも使用可能に
  • cipher_list: EAP-TLS通信で許可する暗号スイート。明示的に指定していますが、"HIGH"で大丈夫なはずです。
  • ecdh_curve: ECDHEの鍵長。384にしてありますが、デフォルトの256bitで大丈夫です。(あとで問題ないと気づきました)

server.pemは証明書と秘密鍵が一体化しているため、証明書と秘密鍵は同じファイルになるはずです。

4.ローカルホストで動作確認

ルート証明書とクライアント証明書・秘密鍵をホームディレクトリにコピーしてから、ローカルホストでテストします。

4.1 証明書のコピー

いちいち権限付与するのめんどいので、-aオプションで属性そのままコピーしました。

ホームディレクトリへコピー
# cp -a /etc/raddb/certs/ca.pem .
# cp -a /etc/raddb/certs/client.crt .
# cp -a /etc/raddb/certs/client.key .

4.2 テスト用configの設定

ホームディレクトリに以下の内容のファイル(eap-tls-test.conf)を作成します。

eap-tls-test.conf
network={
key_mgmt=WPA-EAP
eap=TLS
anonymous_identity="anonymous"
ca_cert="ca.pem"
client_cert="client.crt"
private_key="client.key"
private_key_passwd="whatever"
}

次に/etc/raddb/clients.confを以下のように編集します。

/etc/raddb/clients.conf
client localhost {
#略
secret = testing123
#以下略
}

4.3 テスト

freeradiusをバッググラウンド(screen)で実行します。

screenコマンドって最初から入ってるでしょ...と思ったら入ってませんでした。
しかも、centosレポジトリにも入ってないようです。
そのため、EPELレポジトリからインストールします。

screenのインストール
# dnf install epel-release
# dnf --enablerepo=epel install screen

これで、screenコマンドが使えるはずです。screenコマンドでtestという名前のセッションを作り、そこでFreeRADIUSを実行しましょう。

screen -S test
sudo radiusd -X

screenをデタッチ(ctrl + a + d)した後、eapol_testコマンドを実行します。

eapolでテスト
eapol_test -c eap-tls-test.conf -s testing123

いっぱいログが出力されますが最終的にSUCCESSと表示されればローカル上でのテストに成功です

5 ネットワーク経由で動作確認

　4章ではローカルホストでのテストだったため、認証する端末とRadiusサーバーが同じでした。
ここでは、Radiusサーバーをローカルネットワークに置き、同じネットワークに接続する他の端末からRadiusサーバーにアクセスして認証可能か確認します。

5.1 サーバー側の設定

/etc/raddb/clients.confに以下の内容を追加します。(IPやshortnameは自分の環境で適宜変えてください)

/etc/raddb/clients.conf
 client private-network-1 {
        ipaddr          = 10.10.10.0/25
        proto = *
        secret          = testing123
        shortname       = NETGEAR
        require_message_authenticator = no
        nas_type        = other
}

ファイアウォールの設定をします。これを忘れて沼った人がいるとかいないとか。

設定されているサービスの確認
firewall-cmd --list-all --zone=public

表示されるservicesの項目にradiusがないはずなので、追加します。

ファイアウォールの追加設定
# firewall-cmd --add-service=radius --zone=public --permanent
# firewall-cmd --reload

5.2 動作確認する端末側の設定

次に、検証するlinux端末に4.1節と同じルート証明書とクライアント証明書・秘密鍵をコピーし、eap-tls-test.confを作成します。

5.3 テスト

eapol_test -a [radiusサーバーのIP] -c eap-tls-test.conf -s testing123

実行後SUCCESSと表示されれば成功です。

6. 端末に証明書をインストール

　電子証明書を端末にインストールします。今回は、Windows10 ProとAndroid12にインストールしてみました。2.4節で発行したルート、クライアント証明書を何らかの形で端末に配布してインストールするだけなので割愛します。PKCS#12フォーマットの証明書を発行しておくと便利です。

また、Windows 10 Proにルート証明書をインストールする場合はルート証明書信頼するように設定してください。クライアント証明書のインストール時にパスワードが聞かれますが、/etc/raddb/certs/client.cnf記載のパスワードを入力してください

7. アクセスポイントの設定

　WAX610の管理画面から/Wireless/Basicに行き、AuthenticationにWPA3 Enterpriseを選択します。
次に/Security/RADIUS SettingsのIPv4Address(RadiusサーバーのIP)、port(1812か1813)、Passwordを設定します。
私の環境では以下のように設定しました。
スクリーンショット 2023-11-29 151506.png

8. 最終テスト

radiusサーバーを起動して、端末からアクセスポイントに接続してみましょう。

radiusd -X

端末がアクセスポイントに接続できれば成功です。おめでとうございます

備考

  • 私の環境ではDHファイルが存在しない状況が発生したので以下のコマンドを実行しました。
openssl dhparam -check -text -5 4096 -out /etc/raddb/certs/dh

  • DHファイルは4096bitで作成する必要あるのかと聞かれると、実際ないです。参考サイト見たら4096bitで作成していたので...4

  • makeコマンドの実行後、以下のコマンドを実行すればPKCS#12フォーマットの証明書を発行できます。このフォーマットの証明書は端末へのインストール時に便利です。

PKCS#12形式に変換
# openssl pkcs12 -export -in ca.pem -inkey ca.key -out ca.p12
#同じディレクトリに ca.p12が作成されます
  • ディレクトリのmods-availableはmods-enabledのリンク先です。そのため、多くのFreeRADIUSの記事では、mods-enabled下のファイルを弄っていると思われます。5
    　
  • virtualbox上でも構築できます。実際にAlmaLinux9で構築に成功しました。

最後に

　初めての記事投稿だったので文章に拙い所があったと思いますが、お許しを。
　WPA3が発表されてから5年ほど経ちますが、WPA3-Enterprise はまだまだ普及してないし、一般家庭用アクセスポイントにはそもそもEnterpriseモードがないことの方が多いので、この記事がどれ程役に立つかわかりませんが、私と同じように、構築に困った方のお役に立てれば幸いです

  1. 製品ページ ↩

  2. WPA3 Specification ↩

  3. TLS暗号設定ガイドライン ↩

  4. FreeRadius EAP-TLS configuration ↩

  5. なぜmods-enabledの方を弄らなかったのか私にもわかりません
    スイッチとFreeRADIUSまとめて構築 ↩

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