Créer une passerelle sécurisée avec un Raspberry Pi

Par : Olivier

20 février 2015 à 21:43

raspberry_pi_authentification_chiffrement_600

Qu’il s’agisse de domotique, de vidéo-surveillance ou de simple partage de fichiers, les besoins de se connecter à un équipement se trouvant à l’intérieur de notre maison à travers Internet se multiplient. Bien que ces systèmes soient de plus en plus généralisés et faciles à mettre en place, la question de la sécurité est souvent reléguée au second plan.

Comment s’assurer que personne ne nous espionne avec nos caméras IP installées dans notre salon ? Comment empêcher une personnes curieuse, voire malveillante, de jouer avec notre centrale domotique ?

Dans l’ensemble de mes articles, j’ai toujours insisté sur l’importance de sécuriser ces accès. Aujourd’hui, je vous propose de voir comment créer un point d’accès sécurisé grâce à un Raspberry Pi.

Contexte

Prenons l’exemple d’une caméra IP. Ce type de caméra dispose généralement d’une interface web qui vous permet de la configurer et de visionner les images. Vous vous connectez à cette interface web grâce à un navigateur en vous connectant sur une URL du type http://192.168.0.17:8080. (192.168.0.17 étant l’adresse IP de votre caméra sur le réseau interne à votre maison).

Cela signifie que le service (c’est à dire le logiciel) qui vous permet d’interagir avec votre caméra, est disponible sur le port 8080/TCP. Si vous voulez pouvoir accéder à votre caméra depuis l’extérieur de votre maison, c’est à dire en passant par Internet, vous allez devoir configurer votre box, modem ou routeur, pour autoriser les flux sur ce même port 8080/TCP à destination de l’adresse IP interne de votre caméra. Votre box agit alors comme un « aiguilleur », qui lorsqu’il recevra une connexion depuis l’extérieur de votre réseau sur le port 8080/TCP redirigera le flux vers votre caméra IP.

Le hic, c’est que cela fonctionnera avec vous, mais aussi avec tout le reste de la planète ! N’importe qui connecté à internet peut se connecter à votre caméra !

Vous me direz : « Oui, mais il y a un mot de passe !« . En effet, il reste à trouver le mot de passe (si vous en avez un, et qu’il est suffisamment compliqué) pour pouvoir vous espionnez. Gardez cependant à l’esprit que de l’extérieur (comprenez depuis Internet), si vous pouvez vous connecter à votre caméra/box domotique/serveur de fichiers, alors tout le monde peut s’y connecter également.

Notions et principes de base en sécurité informatique

Pour sécuriser l’accès à un service (logiciel) à travers un réseau tel qu’Internet, il y a trois choses à mettre en place :

protéger l’accès grâce à un mot de passe : réserver l’accès à ceux qui connaissent le mot de passe
vérifier l’identité de la personne qui se connecte : s’assurer que la personne qui tente de se connecter est bien une personne autorisée
chiffrer les informations et les données lorsqu’elles transitent sur le réseau : empêcher que quelqu’un intercepte votre mot de passe et vos données personnelles

En effet, un mot de passe seul ne suffit pas car il peut être découvert ou volé. Et si vous pensez que personne ne peut vous voler votre mot de passe, détrompez vous ! La chose à garder en tête, c’est que lorsque vous êtes à l’extérieur de votre maison, vous utilisez un réseau que vous ne maîtrisez pas (WiFi publique, réseau 3G/4G de votre opérateur mobile, réseau de votre entreprise, etc…). Sur ces réseaux, vous n’avez absolument aucune garantie que personne n’observe ce que vous faites. On peut même dire que vous avez la certitude que vos données peuvent être lues par quelqu’un. Pour résumer : Si vous saisissez votre mot de passe quelque part, il sera visible par les équipements du réseau que vous utilisez.

Si vous n’êtes toujours pas convaincu par cette fragilité, je vous conseille vivement de lire le dossier dédié à ce sujet dans le dernier Canard PC Hardware (n° 23) http://www.canardpc.com/news-53226-cpc_hardware_n__23_est_disponible__.html. Vous verrez avec quelle facilité il est possible de récupérer vos mots de passe.

Comment faire pour se protéger ?

La solution pour éviter que votre mot de passe soit intercepté, est de chiffrer (comprenez crypter) les flux entre vous (votre navigateur, votre smartphone), et l’appareil auquel vous vous connectez (caméra ip, box domotique,…). Nous verrons plus loin comment mettre cela en place.

Enfin, pour nous assurer que notre accès est sécurisé, il convient de mettre en place un « contrôle d’identité« . Dans la vraie vie, pour contrôler que vous êtes bien la personne que vous prétendez être, on vous demande votre Carte Nationale d’Identité. Cette carte d’identité garantie que vous êtes bien vous en s’appuyant sur deux choses : la première c’est que vous la possédez (vous prouvez votre identité en étant détenteur de votre carte) ; la seconde est qu’elle a été faite par une autorité suprême, à savoir l’Etat, qui a préalablement réalisé les contrôles nécessaires avant de vous délivrer votre carte d’identité qui indique que vous êtes vous (Une carte réalisée par le boulanger du coin n’aurait pas la même authenticité). Pour résumer : Vous possédez une carte d’identité, et c’est l’Etat (entité de confiance) qui atteste que c’est bien vous. Vous pouvez donc récupérer votre colis à La Poste, puisque c’est l’Etat qui garantie que vous êtes bien vous. Retenez bien ce principe, car il est très important pour comprendre la suite.

Dans le monde de la sécurité, on parle d’authentification forte lorsqu’il est nécessaire de présenter au moins deux choses pour vous connecter : quelque chose que vous connaissez (un mot de passe), et quelque chose que vous possédez (une carte, un badge, un certificat) ou que vous êtes (une empreinte digitale, une empreinte vocale…).

Certificats

En informatique, pour désigner l’équivalent d’une carte d’identité, on parle de certificat. Lorsque vous allez sur un site internet utilisant un certificat, vous voyez généralement un petit cadenas dans la barre d’adresse et l’URL commence par https. En cliquant sur le cadenas, on peut afficher le certificat utilisé par le site :

certificat

Nous voyons que ce certificat a été émis par VeriSign qui est une autorité de certification reconnue dans le monde de l’Internet (à l’instar de l’Etat pour nos CNI). Ce certificat à été émis pour le site www.paypal.com de la société PayPal. Le site de Paypal présente donc un certificat qui atteste de son identité, et que cette identité à été vérifiée par VeriSign. Nous avons donc l’assurance qu’il s’agit bien du site de PayPal

Il s’agit là d’un certificat serveur, pour que les clients puissent vérifier qu’il s’agit bien d’un serveur légitime. Pour notre passerelle sécurisée, nous ajouterons un certificat client, pour que le serveur puisse valider que le client est bien légitime également.

A retenir

Pour garantir la sécurité d’un accès au travers d’un réseau il est nécessaire vérifier que vous êtes vous, que vous connaissez le mot de passe, et que ces données transitent chiffrées (cryptées) sur le réseau.

Pardonnez la longueur de ces explications, mais il nécessaire de bien comprendre les tenants et les aboutissants de ces éléments pour mettre en place un système fiable et sécurisé. Ceci étant dit, passons au choses sérieuses en réalisant un système qui mette tout ceci en œuvre. Procédons

Le matériel nécessaire

Rien de bien compliqué, un pack de base (Raspberry Pi, alimentation, carte SD et boitier) suffit. Je conseille toutefois le choix d’un modèle équipé d’un port Ethernet.

Raspberry_Pi_2 Le Raspberry Pi 2 étant vendu au même prix que le B+, ne nous en privons pas !

Construction de la passerelle sécurisée : schéma global

raspberry_pi_passerelle_securisee

Le principe global est de mettre la passerelle sécurisée dans une DMZ (zone démilitarisée) et de bloquer les accès directs grâce au firewall (pare-feu) de la box Internet (ou du modem/routeur). De cette manière, tous les flux provenant de l’extérieur (Internet) sont redirigés vers la passerelle qui se charge de chiffrer les flux et de vérifier l’identité du visiteur. Ces deux étapes s’appuient sur des certificats. Si tout est ok, la passerelle redirige à son tour les flux vers l’équipement ciblé (On peut imaginer plusieurs équipement, caméras, une box domotique, un serveur de fichier,… ). L’authentification par mot de passe est assuré par l’équipement lui même en dernier ressort.

Note : Si votre box Internet ne permet pas de créer une DMZ, vous pouvez vous contenter de placer la passerelle directement dans votre réseau local. Il s’agira alors de configurer le firewall de la box pour rediriger tous les flux externes vers la passerelle.

Installation et configuration

Dans un premier tant il convient d’installer une Raspbian en bonne et due forme. Une fois démarré et la configuration de la carte réseau effectuée, nous aurons besoin d’installer Apache.

apt-get install apache2

Création des certificats

Nous allons donc créer un certificat serveur, et un certificat client (notez que vous pouvez créer autant de certificats client que vous le souhaitez, pour plusieurs personnes par exemple). Pour que ces certificats soient valides, nous devons les faire signer par une autorité de certification qui en attestera l’authenticité. Vous pouvez trouver ces services chez de nombreux fournisseurs reconnus, mais cela à un prix. Nous allons donc créer notre propre autorité de certification. Notez que cela n’est pertinent uniquement parce que travaillons sur nos environnements personnels, car l’autorité de certification que nous allons créer ne sera reconnue que par nous même.

L’outil qui permet de faire cela est openssl. Il est installé de base sur Raspbian.

Création de l’autorité de certification ou CA

Créez un fichier openssl.cnf et placez y cette configuration :

[ req ]
default_md = sha1
distinguished_name = req_distinguished_name

[ req_distinguished_name ]
countryName = Country
countryName_default = FR
countryName_min = 2
countryName_max = 2
localityName = Locality
localityName_default = France
organizationName = Organization
organizationName_default = Raspberry
commonName = Common Name
commonName_max = 64

[ certauth ]
subjectKeyIdentifier = hash
authorityKeyIdentifier = keyid:always,issuer:always
basicConstraints = CA:true
crlDistributionPoints = @crl

[ server ]
basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = digitalSignature, keyEncipherment, dataEncipherment
extendedKeyUsage = serverAuth
nsCertType = server
crlDistributionPoints = @crl

[ client ]
basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = digitalSignature, keyEncipherment, dataEncipherment
extendedKeyUsage = clientAuth
nsCertType = client
crlDistributionPoints = @crl

[ crl ]
URI=ca.crl

Créer le certificat auto-signé de l’autorité de certification en exécutant la commande suivante :

openssl req -config ./openssl.cnf -newkey rsa:2048 -nodes -keyform PEM -keyout ca.key -x509 -days 3650 -extensions certauth -outform PEM -out ca.cer

Ceci va générer deux fichiers ca.cer le certificat de l’autorité de certification et ca.key la clé qui sert au chiffrement du certificat.

Création du certificat serveur

Créez dans un premier temps une nouvelle clé :

openssl genrsa -out server.key 2048

Puis créez une CSR (Certificat Signing Request) ou une demande de signature de certificat (c’est l’équivalent du formulaire que vous remplissez en mairie pour faire votre carte d’identité) :

openssl req -config ./openssl.cnf -new -key server.key -out server.req

Vous devrez saisir certains paramètres dont le Common Name qui doit correspondre au nom de votre serveur (ou le nom de domaine que vous utiliserez pour vous y connecter).

Enfin, signez la CSR avec le certificat de l’autorité de certification pour obtenir votre certificat serveur :

openssl x509 -req -in server.req -CA ca.cer -CAkey ca.key -set_serial 100 -extfile openssl.cnf -extensions server -days 3650 -outform PEM -out server.cer

Trois fichiers seront générés, server.req qui est la CSR et que vous pouvez supprimer, ainsi que server.cer et server.key, respectivement le certificat et la clé du certificat.

Création du certificat client

Comme pour le certificat serveur, il faut commencer par générer une nouvelle clé :

openssl genrsa -out client.key 2048

Puis émettre une CSR :

openssl req -config ./openssl.cnf -new -key client.key -out client.req

Et signer la CSR avec la CA pour obtenir le certificat client :

openssl x509 -req -in client.req -CA ca.cer -CAkey ca.key -set_serial 101 -extfile openssl.cnf -extensions client -days 3650 -outform PEM -out client.cer

Note : si vous créez plusieurs certificats, incrémentez le numéro de série qui est ici de 101 et qui était de 100 pour le certificat serveur.

Pour que vous puissiez installer votre certificat client dans votre navigateur internet ou votre smartphone, il convient de le convertir au format pkcs12. Le fichier pkcs12 contient à la fois la clé et le certificat :

openssl pkcs12 -export -inkey client.key -in client.cer -out client.p12

Nous obtenons ainsi le fichier client.p12 qui contient le certificat client. Vous devez installer ce fichier dans votre smartphone en vous l’envoyant par mail, ou dans votre navigateur sur votre PC en passant par les paramètres avancés.

Pour aller plus loin, nous pourrions créer une CRL ou liste de « révocation » ; il s’agit d’une liste dans laquelle est inscrit tous les certificats que nous souhaitons interdire. Si par exemple vous vous faites voler votre smartphone, vous pouvez ajouter le certificat qui était installé sur votre smartphone à cette liste de révocation pour en interdire l’accès. Vous obtiendrez plus d’information sur les certificats et les listes de révocation en suivant ce lien.

Apache et reverse-proxy

Il s’agit ici de mettre en place un proxy, ou plus précisément, un reverse proxy. Sa fonction première est de gérer l’aiguillage des flux vers la caméra ou la box domotique par exemple. En parallèle il assurera le chiffrement du flux ainsi que la vérification du certificat client (la carte d’identité de l’utilisateur).

Editez le fichier /etc/apache2/site-enabled/000-default et remplacez son contenu par la configuration suivante en remplaçant le chemin vers les certificats du serveur et de la CA :

<VirtualHost *:443>
  
  SSLEngine On # activation https
  SSLCertificateFile /chemin/server.cer # certificat serveur
  SSLCertificateKeyFile /chemin/server.key # clé du serveur
  SSLVerifyClient require # force le serveur à vérifier le certificat client
  SSLVerifyDepth 1 # le certificat client doit être signé par la même autorité de certification
  SSLCACertificateFile /chemin/ca.cer # certificat de l'autorité de certification
  ProxyRequests Off # désactive les requêtes proxy
  
  # redirige camera1 sur l'adresse IP et le port de la caméra 1
  ProxyPass /camera1/ http://192.168.0.17:8080/
  ProxyPassReverse /camera1/ http://192.168.100.17:8080/

  # redirige camera2 sur l'adresse IP de le port de la camera 2
  ProxyPass /camera2/ http://192.168.0.18:8080/
  ProxyPassReverse /camera2/ http://192.168.0.18:8080/
  <Proxy *>
    Order allow,deny
    Deny from all
    allow from all
  </Proxy>
  LogLevel warn
  ErrorLog ${APACHE_LOG_DIR}/rproxy_error.log
  CustomLog ${APACHE_LOG_DIR}/rproxy_access.log combined
</VirtualHost>

Firewall

Puisque nous sommes vigilants, nous allons configurer des règles firewall sur notre passerelle sécurisée pour nous assurer que seul le port 433/TCP soit accessible de l’extérieur. Nous utiliserons pour cela iptables qui est installé de base sur Raspbian.

Créez le fichier /etc/init.d/firewall.sh :

#! /bin/bash

### BEGIN INIT INFO
# Provides: firewall
# Required-Start:
# Required-Stop:
# Default-Start: 2 3 4 5
# Default-Stop: 0 1 6
# Short-Description: Gateway firewall script
# Description: Enable service provided by daemon.
### END INIT INFO

tables_start()
{
iptables -N INPUT_LOG_ACCEPT
iptables -A INPUT_LOG_ACCEPT -j LOG --log-prefix "INPUT_ACCEPT -> "
iptables -A INPUT_LOG_ACCEPT -j ACCEPT

iptables -N INPUT_LOG_DROP
iptables -A INPUT_LOG_DROP -j LOG --log-prefix "INPUT_DROP -> "
iptables -A INPUT_LOG_DROP -j DROP

iptables -P INPUT DROP
iptables -P OUTPUT DROP
iptables -P FORWARD DROP

iptables -A INPUT -s 192.168.0.0/24 -j ACCEPT # accepte toutes les connexions en provenance du réseau local
iptables -A INPUT -p tcp --dport 433 -j INPUT_LOG_ACCEPT # on n'accepte que les connexions sur les port 433/TCP depuis l'extérieur
iptables -A INPUT -i lo -j ACCEPT
iptables -A INPUT -m state --state NEW,INVALID -j INPUT_LOG_DROP
iptables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT

iptables -A OUTPUT -j ACCEPT
}

tables_clear()
{
iptables -F
iptables -t nat -F
iptables -X
iptables -t nat -X
iptables -P INPUT ACCEPT
iptables -P OUTPUT ACCEPT
iptables -P FORWARD ACCEPT
}

tables_stop()
{
iptables -P INPUT DROP
iptables -P OUTPUT DROP
iptables -P FORWARD DROP
iptables -A INPUT -j REJECT
iptables -A OUTPUT -j REJECT
iptables -A FORWARD -j REJECT
}

tables_usage()
{
echo "usage: $0 [ start | stop | clear ]"
}

case "$1" in
stop)
echo " Stoping firewall ..."
tables_clear
tables_stop
exit 0
;;
clear)
tables_clear
exit 0
;;
start)
echo " Starting firewall ..."
tables_clear
tables_start
exit 0
;;

-h|--help)
tables_usage
exit 0
;;
*)
tables_clear
tables_start
exit 0
;;
esac

exit 1

Modifiez les droits d’exécution de ce script, puis lancez le automatiquement au démarrage du système :

chmod 755  /etc/init.d/firewall.sh
cd /etc/init.d
update-rc.d firewall.sh defaults

Redémarrez votre Pi, tout est prêt

Le mot de la fin

Il est difficile de proposer une solution « clé en main » pour ce type de système car il faut l’adapter à son réseau et à ses besoins. Dans tout les cas, le plus important à retenir est le principe de centraliser tous les accès sur une passerelle sécurisée avec une authentification forte et un chiffrement des flux.

La sécurité informatique est un sujet très vaste et complexe qui fait intervenir de nombreuses technologies et une multitude de concepts. J’espère vous avoir permis de mettre un pied dedans en vous aidant à protéger l’accès à vos équipements.

Dans cet article j’ai pris l’exemple d’une caméra IP, car c’est un exemple « choquant » en terme de sécurité (on peut être espionné à l’intérieur de chez soit), mais cette passerelle sécurisée peut être utilisé pour tout type d’équipement et projet comme par exemple :

N’hésitez pas à intervenir en commentaire pour proposer des améliorations à cette passerelle sécurisée

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