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如何配置 IKEv2 VPN: Windows 和 Android

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重要提示： 本指南仅适用于高级用户。其他用户请使用 IPsec/L2TP 或者 IPsec/XAuth。

Windows 7 和更新版本支持 IKEv2 协议标准，通过 Microsoft 的 Agile VPN 功能来实现。因特网密钥交换（英语：Internet Key Exchange，简称 IKE 或 IKEv2）是一种网络协议，归属于 IPsec 协议族之下，用以创建安全关联 (Security Association, SA)。与 IKE 版本 1 相比较，IKEv2 的功能改进包括比如通过 MOBIKE 实现 Standard Mobility 支持，以及更高的可靠性。另外，IKEv2 支持同时连接在同一个 NAT（比如家用路由器）后面的多个设备到 VPN 服务器。

Libreswan 支持通过使用 RSA 签名算法的 X.509 Machine Certificates 来对 IKEv2 客户端进行身份验证。该方法无需 IPsec PSK, 用户名或密码。它可以用于以下系统：

Windows 7, 8.x 和 10
Android 4.x 和更新版本（使用 strongSwan VPN 客户端）

下面举例说明如何在 Libreswan 上配置 IKEv2。以下命令必须用 root 账户运行。

在继续之前，请确保你已经成功地搭建自己的 VPN 服务器，并且已经将 Libreswan 升级到最新版本。

获取 VPN 服务器的公共 IP 地址，将它保存到变量并检查。
```
$ PUBLIC_IP=$(wget -t 3 -T 15 -qO- http://ipv4.icanhazip.com)
$ echo "$PUBLIC_IP"
（检查显示的公共 IP）
```
注：另外，在这里你也可以指定 VPN 服务器的域名。例如： PUBLIC_IP=myvpn.example.com。

在 /etc/ipsec.conf 文件中添加一个新的 IKEv2 连接：

$ cat >> /etc/ipsec.conf <<EOF

conn ikev2-cp
  left=%defaultroute
  leftcert=$PUBLIC_IP
  leftid=@$PUBLIC_IP
  leftsendcert=always
  leftsubnet=0.0.0.0/0
  leftrsasigkey=%cert
  right=%any
  rightid=%fromcert
  rightaddresspool=192.168.43.10-192.168.43.250
  rightca=%same
  rightrsasigkey=%cert
  narrowing=yes
  dpddelay=30
  dpdtimeout=120
  dpdaction=clear
  auto=add
  ikev2=insist
  rekey=no
  fragmentation=yes
  ike=3des-sha1,3des-sha2,aes-sha1,aes-sha1;modp1024,aes-sha2,aes-sha2;modp1024
  phase2alg=3des-sha1,3des-sha2,aes-sha1,aes-sha2
EOF

还需要在该文件中添加一些行。首先查看你的 Libreswan 版本，然后运行以下命令之一：

$ ipsec --version

如果是 Libreswan 3.23 或更新版本：

$ cat >> /etc/ipsec.conf <<EOF
  modecfgdns="8.8.8.8, 8.8.4.4"
  encapsulation=yes
EOF

如果是 Libreswan 3.19-3.22：

$ cat >> /etc/ipsec.conf <<EOF
  modecfgdns1=8.8.8.8
  modecfgdns2=8.8.4.4
  encapsulation=yes
EOF

如果是 Libreswan 3.18 或更早版本：

$ cat >> /etc/ipsec.conf <<EOF
  modecfgdns1=8.8.8.8
  modecfgdns2=8.8.4.4
  forceencaps=yes
EOF

生成 Certificate Authority (CA) 和 VPN 服务器证书：

注：使用 "-v" 参数指定证书的有效期（单位：月），例如 "-v 36"。另外，如果你在上面的第一步使用了服务器的域名而不是 IP 地址，则需要将以下命令中的 --extSAN "ip:$PUBLIC_IP,dns:$PUBLIC_IP" 换成 --extSAN "dns:$PUBLIC_IP"。

$ certutil -z <(head -c 1024 /dev/urandom) \
  -S -x -n "Example CA" \
  -s "O=Example,CN=Example CA" \
  -k rsa -g 4096 -v 36 \
  -d sql:/etc/ipsec.d -t "CT,," -2

  Generating key.  This may take a few moments...

  Is this a CA certificate [y/N]?
  y
  Enter the path length constraint, enter to skip [<0 for unlimited path]: >
  Is this a critical extension [y/N]?
  N

$ certutil -z <(head -c 1024 /dev/urandom) \
  -S -c "Example CA" -n "$PUBLIC_IP" \
  -s "O=Example,CN=$PUBLIC_IP" \
  -k rsa -g 4096 -v 36 \
  -d sql:/etc/ipsec.d -t ",," \
  --keyUsage digitalSignature,keyEncipherment \
  --extKeyUsage serverAuth \
  --extSAN "ip:$PUBLIC_IP,dns:$PUBLIC_IP"

  Generating key.  This may take a few moments...

生成客户端证书，并且导出 .p12 文件。该文件包含客户端证书，私钥以及 CA 证书：

$ certutil -z <(head -c 1024 /dev/urandom) \
  -S -c "Example CA" -n "vpnclient" \
  -s "O=Example,CN=vpnclient" \
  -k rsa -g 4096 -v 36 \
  -d sql:/etc/ipsec.d -t ",," \
  --keyUsage digitalSignature,keyEncipherment \
  --extKeyUsage serverAuth,clientAuth -8 "vpnclient"

  Generating key.  This may take a few moments...

$ pk12util -o vpnclient.p12 -n "vpnclient" -d sql:/etc/ipsec.d

  Enter password for PKCS12 file:
  Re-enter password:
  pk12util: PKCS12 EXPORT SUCCESSFUL

你可以重复本步骤来为更多的客户端生成证书。将所有的 vpnclient 换成 vpnclient2，等等。

注：如需同时连接多个客户端，则必须为每个客户端生成唯一的证书。

证书数据库现在应该包含以下内容：

$ certutil -L -d sql:/etc/ipsec.d

  Certificate Nickname                               Trust Attributes
                                                     SSL,S/MIME,JAR/XPI

  Example CA                                         CTu,u,u
  ($PUBLIC_IP)                                       u,u,u
  vpnclient                                          u,u,u

注：如需显示证书内容，可使用 certutil -L -d sql:/etc/ipsec.d -n "Nickname"。要删除一个证书，将 -L 换成 -D。更多的 certutil 使用说明请看这里。

重启 IPsec 服务：
```
$ service ipsec restart
```
将文件 vpnclient.p12 安全地传送到 VPN 客户端设备。下一步：

Windows 7, 8.x 和 10
1. 将 .p12 文件导入到 "计算机账户" 证书存储。在导入证书后，你必须确保将客户端证书放在 "个人 -> 证书" 目录中，并且将 CA 证书放在 "受信任的根证书颁发机构 -> 证书" 目录中。
  
  详细的操作步骤：
  https://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/Win7Certs
2. 在 Windows 计算机上添加一个新的 IKEv2 VPN 连接：
  https://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/Win7Config
3. 启用新的 VPN 连接，并且开始使用 IKEv2 VPN！
  https://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/Win7Connect
4. （可选步骤）如需启用更强的加密算法，你可以添加注册表键 NegotiateDH2048_AES256 并重启。更多信息请看这里。
Android 4.x 和更新版本
1. 从 Google Play 安装 strongSwan VPN 客户端。
2. 打开 VPN 客户端，然后单击 Add VPN Profile。
3. 在 Server 字段中输入 你的 VPN 服务器 IP。
4. 在 VPN Type 下拉菜单选择 IKEv2 Certificate。
5. 单击 Select user certificate，然后单击 Install certificate。
6. 选择你从服务器复制过来的 .p12 文件，并按提示操作。
7. 保存新的 VPN 连接，然后单击它以开始连接。
连接成功后，你可以到这里检测你的 IP 地址，应该显示为你的 VPN 服务器 IP。

已知问题

Windows 自带的 VPN 客户端可能不支持 IKEv2 fragmentation。在有些网络上，这可能会导致连接错误或其它连接问题。你可以尝试换用 IPsec/L2TP 或 IPsec/XAuth 模式连接。
如果你使用 strongSwan Android VPN 客户端，则必须将服务器上的 Libreswan 升级到版本 3.26 或以上。

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Windows 7, 8.x 和 10

Android 4.x 和更新版本

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