Setup Ipsec VPN with Strongswan

(详见https://briteming.blogspot.com/2016/03/ipsecikev2-vpn.html）

本教学介绍了如何使用 Strongswan 5.0.x 在 openSUSE 12.3+ 服务器上架设支持 ikev1/ikev2 的 Ipsec VPN。适用于 openSUSE、iOS、Android、Windows 和其它 Linux。

注意 Strongswan 5 即现在的主力支持版本和 Strongswan 4 的 ipsec.conf 有很大的不同（作废了很多选项），请保证您的版本为 5.0.4+ 本教学才有参考价值。因此请不要往 Debian 这些软件包版本旧的系统上套，同样 openSUSE 用户也不要拿 Debian 的来套。

注意 本文的例子仅以最常见的 VPS/客户机模式为例，假设客户机使用图形客户端，因此并不涉及客户端文本配置的内容。其中的原理和服务器端配置可用于其它用途比如服务器到服务器（Site to Site）的连接，但这种连接的客户端文本配置部分需要领会原理自己写。

注意 本文只适用于有 VPS 的爱好者使用，并不提供已建立好的 demo 供测试，但保证文中出现的配置如无意外如上游改选项，实际中都是能够使用的。因此并不可用于“免费 VPN”这样的话题，如何优惠购买 VPS 请到我们的论坛 forum.suse.org.cn。本文也不讨论如何进行后台计费，但提供了计费软件的名称供 VPN 服务商参考，因此只适用于小团体的共用。如果小群体产生流量纠纷而需区分账户，那解散才是治本的方法，其它都只能治标。

目录  [隐藏]  1 什么是 IPsec？ 2 设备/操作系统规格 2.1 Linux 2.2 Android 2.3 iOS/Mac OS X 2.4 Windows 3 安装 Srongswan 4 生成证书（可选） 4.1 生成 CA 证书 4.2 生成服务器证书 4.3 生成客户端证书 4.4 生成 pkcs12 证书（可选） 5 安装证书 6 配置 Strongswan 6.1 ipsec.conf 6.2 ipsec.secrets 6.3 strongswan.conf 7 启动 Strongswan 8 配置 Iptables 转发 9 openSUSE 客户端配置 10 其它客户端配置 10.1 其它 Linux 10.1.1 Chakra Linux 10.2 iOS 10.3 Android 10.3.1 IPSec Xauth PSK 10.3.2 "strongSwan VPN Client" for Android 4.0 (ICS)+ 10.4 Windows XP/Vista 10.4.1 使用 Shrew Soft VPN Client 10.5 Windows 7+ 11 调试 11.1 日志阅读技巧 11.2 服务器端调试 11.3 Linux 调试 11.4 iOS 调试 11.5 Android 调试 11.6 Windows 调试 12 扩展阅读 12.1 计费软件 13 参考文献 14 作者

[编辑] 什么是 IPsec？

IPsec 是 虚拟私密网络（VPN） 的一种，用于在服务器和客户端之间建立加密隧道并传输敏感数据之用。它由两个阶段组成，第一阶段（Phrase 1, ph1），交换金钥建立连接，使用互联网金钥交换（ike）协议; 第二阶段（Phrase 2, ph2），连接建立后对数据进行加密传输，使用封装安全载荷（esp）协议。参考：维基百科 IPsec 词条。
其中，第一阶段和第二阶段可以使用不同的加密方法（cipher suites）。甚至，第一阶段 ike 协议的第一版（ikev1）有两种模式，主力模式（main mode）和积极模式（aggressive mode），主力模式进行六次加密握手，而积极模式并不加密，以实现快速建立连接的目的。
第一阶段的 ike 协议有两个版本（ikev1/ikev2），不同的开源/闭源软件实现的版本均不同，不同的设备实现的版本也不同。再联系到第一阶段/第二阶段使用的各种 不同加密方法，使得 IPsec 的配置有点黑魔法的性质，要么完全懂，通吃; 要么完全不懂，照抄。

[编辑] 设备/操作系统规格

这里主要介绍了设备/操作系统使用的 ike 版本及其特殊要求。

[编辑] Linux

命令行客户端就是 strongswan 本身，因此完美兼容，支持 ikev1/ikev2 和所有加密方法的连接。因此如果用户只使用 Linux 命令行客户端，不使用各种移动设备也不使用 Windows，那么完全没有那么多事。
但 Linux 的图形界面客户端 NetworkManager-strongswan 目前只支持 ikev2 连接，必须使用证书或 EAP （各种加密方法都支持，包括微软的 MSCHAPv2）进行认证，不支持纯密码（PSK）认证。这并不是 strongswan 的错误，或者技术不行（开源总是走在技术最前沿的，毕竟命令行是支持的），而仅仅是体现一种选择：ikev1 被 strongswan 项目认为是该淘汰的协议，而 PSK 加密被认为是非常不安全的。参考 strongswan 维基 NetworkManager 词条。

[编辑] Android

Android 和 Linux 不一样，只支持 ikev1。其它方面和 Linux 一样，甚至有好多种 IPsec VPN 配置模式可供选择。

[编辑] iOS/Mac OS X

它们声明使用的 IPsec 客户端为 Cisco，实际为自己修改的 racoon。它只支持 ike 协议的第一版即 ikev1，可以使用证书或纯密码（PSK）认证，但必须辅之 xauth 用户名/密码认证。
该修改版的 racoon 会优先使用不加密的积极模式，而积极模式是 strongSwan 所不支持的。所以要使用主力模式。
iOS 6 还有一个“衔尾”故障：它在第一阶段握手时会把数据包拆分成小块（fragmentation），然后“加密”发送。然而这种加密仅仅是声明的，其实并未 加密，这就导致 strongSwan 及其它标准服务器端/Cisco 设备无法解密。另外 ikev1 的 fragmentation 插件是闭源的。开源服务器端无法对这些小块进行重组。参考：Cisco VPN stop working after upgrading to IOS 6
所以产生了一种权宜之计，就是使用小证书（小于 1024，默认一般为 2048）,来达到不拆包的目的。但是 Mac OS X 10.7 的更新却对这种方式进行了封杀，学习微软加入了证书验证，小证书直接拒绝。
所幸 strongswan 5.0.2 已经完成了 fragmentation 的开源实现和对 iOS 那个声明加密其实未加密故障的处理：IKE message fragmentation (cisco) + IOS 6.0 Hack for encrypted flaged ike fragmentation packets，该链接中也能找到 strongswan 4 的补丁。

[编辑] Windows

微软的差劲只比 iOS 好一点。好处在于它支持了 ikev2，但是只在 Windows 7 以后支持，Vista 之前依然使用 ikev1。
坏处在于它的 ikev2 支持非常诡异，指定了 Diffie Hellman group（DH，迪菲－赫尔曼密钥交换组）必须是 modp1024。这是非常少见理论上不应该由系统管理员操心的加密选项：
在 strongswan 中，定义第一阶段（ike）和第二阶段（esp）加密方法的语法是：

 ike/esp=encryption-integrity[-dhgroup][-esnmode]
 第一阶段/第二阶段=加密方法-健壮性认证方法 （后面两项可选）[-DH 组] [-扩展序列号支持模式（RFC4304）]

参考：IKEv2CipherSuites
Windows 定义了一个可选的选项，导致了我们必须去定义整个第一阶段的加密方法。这样被破解的可能性就提高了。
其次在于它的 rekey（重连）。IPsec 的认证是有时效的，超过时间会重新认证。这种 CHILD_SA 认证可由服务器发出，也可由客户端发出，一般是由服务器发出。但是 Windows 7 的 ikev2 的表现是，如果你在路由器（NAT）后，收到这种请求会把微软内部的通知代码发出去，代码为 12345, 经过 strongswan 项目侦错后发现这个代码的意思是 ERROR_IPSEC_IKE_INVALID_SITUATION。但是处理不了，它不是 IPsec 标准协议定义过的错误。
于是有两种权宜之计：
一种是让 Windows 7 来主动 rekey。Windows 7 rekey 的时间大约是 58 分 46 秒，所以要配置服务器 rekey 时间比它长。但是效果非常不好。因为 rekey 是由三个变量控制的，key 的生命周期，key 的边际时间（生命周期前多久进行 rekey），和边际时间误差（rekeyfuzz），误差是不可控的。参考：ExpiryRekey。
即使能控制 strongswan 这边，Windows 依然是“大约”; 即使两边都能控制，假设服务器延后一秒 rekey，理论上如果连接持续时间足够长，依然能够撞车：58x60+46 次 rekey 后即 146 天后撞车，连一年都没有，在 Linux 服务器对 Windows 服务器这种使用实例中就明显不符合要求。
所以目前只能使用后一种方法即完全禁用服务器端 rekey。
最后，它的 EAP 认证也非常糟糕。MSCHAPv2 的 eap 身份不是 ikev2 身份（ikev2 身份一般是 EAP 用户名），所以必须在服务器端显式定义 eap_identity 来使用 Windows 7 的 eap 身份。

[编辑] 安装 Srongswan

sudo zypper ar -f http://download.opensuse.org/repositories/network:/vpn/openSUSE_12.3/ network:vpn
sudo zypper ref
sudo zypper in --no-recommends strongswan-ipsec

这里 --no-recommends 是不带推荐软件包，因为推荐的软件包都是针对桌面环境的，服务器用不到。

如果你的版本是 openSUSE 12.1/12.2，请相应替换源地址。

[编辑] 生成证书（可选）

注意 如果不生成证书，后面配置部分的配置中用 pubkey 认证的 conn 都不能用，甚至不能保留在配置中。

每一个完整的 ssl 证书都有一个公钥和一个私钥，它们可以在一起也可以分开放（当然如果你要在网络上传输，肯定只能用公钥）。公钥是在网络上传输的，而私钥是藏好用来和接收到的公钥配对的（因此私钥里也有整个公钥，用来配对）。

[编辑] 生成 CA 证书

生成一个私钥：

ipsec pki --gen --outform pem > ca.pem

没什么好解释的，--outform 一共有三个格式可选，但是另外两个是 der 和 pgp...
基于这个私钥自己签一个 CA 证书：

ipsec pki --self --in ca.pem --dn "C=CN, O=strongSwan, CN=strongSwan CA" --ca --outform pem > ca.cert.pem

这里 --self 表示自签证书，--in 是输入的私钥，--dn 是判别名，--ca 表示生成 CA，其它同上。这里需要解释下判别名：

• C 表示国家名，同样还有 ST 州/省名，L 地区名，STREET（全大写） 街道名。
• O 表示组织名。
• CN 为通用名。

具体见微软的文档：Distinguished Names

[编辑] 生成服务器证书

同样生成私钥：

ipsec pki --gen --outform pem > server.pem

用我们刚才自签的 CA 证书给自己发一个服务器证书：

 ipsec pki --pub --in server.pem | ipsec pki --issue --cacert ca.cert.pem \
--cakey ca.pem --dn "C=CN, O=strongSwan, CN=forum.suse.org.cn" \
--san="forum.suse.org.cn" --flag serverAuth --flag ikeIntermediate \
--outform pem > server.cert.pem

这条命令的意思解释下：

ipsec pki --pub --in server.pem 

是从我们刚生成的私钥里把公钥提取出来，然后用公钥去参与后面的服务器证书签发（这个是 VPN 连接时候要用的，你不想把私钥也给它吧？那样跟没签证书一样...）。
--issue, --cacert 和 --cakey 就是表明要用刚才自签的 CA 证书来签这个服务器证书。
--dn, --san，--flag 是一些客户端方面的特殊要求：

• iOS 客户端要求 CN 也就是通用名必须是你的服务器的 URL 或 IP 地址;
• Windows 7 不但要求了上面，还要求必须显式说明这个服务器证书的用途（用于与服务器进行认证），--flag serverAuth;
• 非 iOS 的 Mac OS X 要求了“IP 安全网络密钥互换居间（IP Security IKE Intermediate）”这种增强型密钥用法（EKU），--flag ikdeIntermediate;
• Android 和 iOS 都要求服务器别名（serverAltName）就是服务器的 URL 或 IP 地址，--san。

[编辑] 生成客户端证书

依然是生成私钥：

ipsec pki --gen --outform pem > client.pem

然后用刚才自签的 CA 证书来签客户端证书：

 ipsec pki --pub --in client.pem | ipsec pki --issue --cacert caCert.pem \
--cakey caKey.pem --dn "C=CN, O=strongSwan, CN=client" \
--outform pem > client.cert.pem

这时命令行会提示你输入两遍密码，这个就是你的客户端证书密码。
看懂了服务器的，客户端的也就不难理解了。除了没有那一堆特殊要求别的都一样。
客户端证书可以每个客户端签一个，也可以让它们公用一个。是否多签看用途，一般用于区分设备（计费是不用这样的，是用账户来区分的）。

[编辑] 生成 pkcs12 证书（可选）

你可能还想生成一个可以直接导入的 pkcs12 证书（用于手机，诺基亚没这东西还不行）：

 openssl pkcs12 -export -inkey client.pem -in client.cert.pem -name "client" \
-certfile ca.cert.pem -caname "strongSwan CA" -out client.cert.p12

[编辑] 安装证书

cp -r ca.cert.pem /etc/ipsec.d/cacerts/
cp -r server.cert.pem /etc/ipsec.d/certs/
cp -r server.pem /etc/ipsec.d/private/
cp -r client.cert.pem /etc/ipsec.d/certs/
cp -r client.pem /etc/ipsec.d/private/

CA 证书、客户证书（两个）和 .p12 证书用 FTP 复制出来给客户端用。有几种 Android 配置还需要服务器证书（server.cert.pem）。

[编辑] 配置 Strongswan

[编辑] ipsec.conf

config setup
    uniqueids=never 

conn iOS_cert
    keyexchange=ikev1
    # strongswan version >= 5.0.2, compatible with iOS 6.0,6.0.1
    fragmentation=yes
    left=%defaultroute
    leftauth=pubkey
    leftsubnet=0.0.0.0/0
    leftcert=server.cert.pem
    right=%any
    rightauth=pubkey
    rightauth2=xauth
    rightsourceip=10.0.0.0/24
    rightcert=client.cert.pem
    auto=add

# also supports iOS PSK and Shrew on Windows
conn android_xauth_psk
    keyexchange=ikev1
    left=%defaultroute
    leftauth=psk
    leftsubnet=0.0.0.0/0
    right=%any
    rightauth=psk
    rightauth2=xauth
    rightsourceip=10.0.0.0/24
    auto=add

# compatible with "strongSwan VPN Client" for Android 4.0+
# and Windows 7 cert mode.
conn networkmanager-strongswan
    keyexchange=ikev2
    left=%defaultroute
    leftauth=pubkey
    leftsubnet=0.0.0.0/0
    leftcert=server.cert.pem
    right=%any
    rightauth=pubkey
    rightsourceip=10.0.0.0/24
    rightcert=client.cert.pem
    auto=add

conn windows7
    keyexchange=ikev2
    ike=aes256-sha1-modp1024! 
    rekey=no
    left=%defaultroute
    leftauth=pubkey
    leftsubnet=0.0.0.0/0
    leftcert=server.cert.pem
    right=%any
    rightauth=eap-mschapv2
    rightsourceip=10.0.0.0/24
    rightsendcert=never
    eap_identity=%any
    auto=add

其中 config setup 只能出现一次，而 conn <连接名称> 可以有很多个。这里的名称不是预定义的，可以随意写，只要你能识别就行，主要用来定义一种连接，就是为了让你在日志里好找。
新版 strongswan 里 config setup 的内容不如旧版的多，许多旧版必须有的选项都被作废了。比如：

• plutostart 新版所有的 ike 协议都由原来 ikev2 的 daemon：charon 接管。根本就没有 pluto 了。
• nat_traversal 新版所有的 ike 协议都是可以穿越路由器（NAT）的。
• virtual_private 定义服务器的局域网 IP 地址。现在被魔术字 0.0.0.0/0 取代了。
• pfs 完美向前保密，用于 rekey 时。意思是你现在的金钥互换过程如果被攻破了，会不会对已经互换过的金钥产生影响。以前一般设置成 no 来适用于 iOS 这种客户端会以积极模式发出非加密的 rekey 请求的情况。现在这个选项完全没作用了。第一阶段永远是完美向前保密的，第二阶段（esp）如果指定了 DH 组那么也是完美向前保密的，但是默认加密方法就已经指定了 DH 组。所以该选项永远为 yes。

而另外旧版和新版都有的选项也都定义了默认值，比如：

• strictpolicy 是否一定需要证书吊销列表（CRL）的 URL。默认就是 no。
• charonstart 是否启动 ikev2 的 daemon。这是旧版加入的，因为那个时候的主力是 pluto。现在默认就是 yes，你改成 no 那你连原先 pluto 的连接都无法连接，因为 ike 协议的实现全被 charon 接管了。

所以 config setup 基本上占位就行了。这里我们修改了 uniqueids 的值来实现多设备同时在线。
而 conn 最主要要理解左右的概念。其实左右是可以不分的，它们只是用来表示一个连接的两端。只是在如果你定义的不够全面时，左侧会默认被认为是本机（你的 VPS），右侧默认为他机（你的笔记本），即以左为尊。

• left/right 是左右 id。它们用来识别服务器/客户端，可以是证书的判别名（DN），比如 "C=CN, O=strongSwan, CN=strongSwan CA"，也可以是 IP 地址，也可以是 EAP 的用户名，还可以是魔术字 %any，表示什么都行。只是在 5.0.0 之前，为本机这边定义 %any 的话，ikev1 连接即 keyexchange=ikev1 的连接是识别不了，所以要改成 %defaultroute 表示自己从 ifconfig 里取 IP。为了和 right 的 %any 区分开，我们使用这种方法。所以说到最后这两个选项似乎没有什么用。但它们是必须的。
• leftauth/rightauth 这是最重要的改动。新版主要是作废了之前的 authby 和 xauth=server/client 选项而都改用这种方法。因此使得 ikev1 也能够出现混血认证（左右两边认证的方法不同）了。参数主要有 pubkey 表示用证书，psk 表示用密码，eap 表示用扩展验证协议。
• leftauth2/rightauth2 是为了应对旧版很常见的 authby=xauthpsk/xauthrsasig 的。现在 xauth 只能写在这里。而 psk 对应 leftauth/rightauth 里的 PSK 方法，rsasig 则对应 pubkey 方法。
• leftsubnet 最重要的，引入了魔术字 0.0.0.0/0。如果你在右侧为客户端分配虚拟 IP 地址的话，那表示你之后要做 iptables 转发，那么左边就必须是用魔术字。
• leftcert/rightcert 就是指定证书名字。
• rightsourceip 为客户端分配的虚拟 IP 段。
• auto 定义 strongswan 启动时该连接的行为。start 是启动; route 是添加路由表，有数据通过就启动; add 是添加连接类型但不启动; ignore 是当它不存在。默认是 ignore。看起来似乎是 route 比较好，但问题是我们服务器端不能预分配虚拟 IP，所以服务器端一般用的都是 add。而客户端文本配置可以选择 start。

另外说下旧版的 xauth=server/client 的问题。它表示在服务器端还是在客户端执行 xauth 认证。而在新版中主要通过左右方向来体现。比如你在服务器端执行认证，那认证请求是由客户端发出的，所以要写 rightauth2=xauth。如果在客户端执行认证，那认证请求是服务器发出的，所以要写 leftauth2=xauth。
另外网上很常见的一个配置选项是 leftfirewall=yes。这是完全错误的。看上去它的唯一作用是定义你的服务器是不是在防火墙后面，但实际上它是作为 ipsec_updown 脚本的参数被开发出来，是表明你的本机 subnet 是不是用 iptables 转发/伪装出来的。如果是的话，就调用 left/rightupdown 定义的路径下的脚本，脚本的作用是对通过 ipsec 连接的数据包进行 iptables 豁免。
之所以说它是错到离谱的（虽然没有产生影响），因为这些人完全就不懂，有公网 IP 的服务器的 subnet 很少是伪装的。另外必须写了脚本该选项才有意义，没看过一个定义了这个选项的人写过脚本。还有，leftsubnet=0.0.0.0/0 通过魔术字把 subnet 定义为了 any，你根本没法写脚本啊。所以我们这里完全就不用。
至于某类型连接，主要是根据设备规格定义的，一些特殊选项的解释如下：

• fragmentation=yes 开启对 iOS 拆包的重组支持。
• ike=aes256-sha1-modp1024! Windows 指定的第一阶段加密方法。
• rekey=no 服务器对 Windows 发出 rekey 请求会断开连接。
• rightsendcert=never 因为这是一个混血连接。服务器对自己的身份进行认证时使用的是证书，而服务器对客户端的认证使用的只是 eap-mschapv2。如果不设置的话默认是 ifasked，意思是如果服务器向客户端请求证书，客户端就会给它，但客户端给不出，连接就会断。这里设置为客户端永远不给，实际上的意思其实是服务器 不要向客户端请求证书。
• eap_identity=%any 使用 Windows 的 eap 身份。不然会出现”no eap key found for host <rightid>“错误。

[编辑] ipsec.secrets

#
# ipsec.secrets
#
# This file holds the RSA private keys or the PSK preshared secrets for
# the IKE/IPsec authentication. See the ipsec.secrets(5) manual page.
#
: RSA server.pem
: PSK "PSK password"
marguerite : XAUTH "user password"
marguerite : EAP "user password"

看上去比较好理解，实际不是。
有些人可能会误以为：

: PSK "PSK password"
marguerite : XAUTH "user password"

是成对的，用于比如 android-xauth-psk 这样的连接，于是到了 iOS 的时候又写了一对：

: RSA server.pem
marguerite : XAUTH "user password"

来支持 iOS 的 RSA + XAUTH 认证。
这样做是没有必要的，上面定义的是四种认证方法。它们之间是遵循“各找各妈”的原则的，可以任意混搭。即你写了一个 XAUTH 即可支持所有完全使用或部分使用 XAUTH 方法的连接。
实际上：

: PSK "PSK password" 

相当于：

%any %any : PSK "PSK password"

遵循：

主机 对等点 : 方法 <本机证书/协议密码> <本机证书密码>

的格式。以 ：为分界，分别从左到右填充，除了各类密码缺失以 null 补位，其它都用 %any 补位（密码怎么可能是 %any）。
于是

marguerite : EAP "user password"

相当于

marguerite %any : EAP "user password" // EAP 方法没有证书，也就没有证书密码

这里有些人可能迷惑了，前面不是说过以左为尊、本机（这里是 VPS）默认在左边吗，你刚才定义 eap-mschapv2 的时候可是定义给的 rightauth，这次怎么把 EAP 的用户名写在左边了？
请注意，ipsec.conf 使用的是本机/他机的逻辑，本机默认在左; 而 ipsec.secrets 使用的是主机/对等点的逻辑，主机永远在左。
ipsec.conf 里面定义的是连接，左侧的本机（对你来说，本机是你的笔记本，而对服务器来说，本机是它自己，你才是它的“他机”，这个配置是在服务器上的，不要混淆）用证书认证，右侧是你的 win7 用 mschapv2 认证; 而 ipsec.secrets 里定义的是认证，认证过程是你的 win7 用这个用户名和后面定义的密码去连接主机，认证是主机上发生的，所以要写在左边。
另外一部分人可能会混淆主机/对等点的含义，认为他们和 BT 是一样的，你开启了一个 strongswan 连接，于是你是主机，而其它人都是对等点，于是他们统一了本机/他机和主机/对等点这两种截然不同的逻辑。前面已经说了我们的例子是以 VPS/客户机这种典型案例为主，而你的客户机是图形界面自适配的，你没有改过客户机的配置文件（所以官方维基上提供的例子你要看的是 moon 的配置），这种尴尬的统一的影响几乎没有。
而这种案例下，你不能理解主机/对等点的含义的后果是致命的：
你有一台国外 VPS，一台国内 VPS，想让国内 VPS 也能科学上网。那你在国内 VPS 上就可能产生这样的配置：

<国外 VPS 的 IP> <国内 VPS 的 IP> : RSA <国内 VPS 的私人证书名称> <私人证书密码>

国外 VPS：

<国外 VPS 的 IP> <国内 VPS 的 IP> : RSA <国外 VPS 的服务器证书名称> // 服务器证书一般没有密码

这里国外服务器是主机，国内服务器是对等点。主机永远只有一台，而且是在一开始便确定并固定不变的。如果你把国内 VPS 配置成：

<国内 VPS 的 IP> <国外 VPS 的 IP> : RSA <国内 VPS 的私人证书名称> <私人证书密码>

是无法连接的。因为主机始终是国外的 VPS。你可以想象为 BT 中心种子服务器和你的计算机的关系。中心种子服务器是固定不变的。
另外也间接证明了 ipsec 连接的代理是单向的，只能是主机为对等点做代理。就是说即使两台都是服务器，它们的 ipsec 连接也不是双向的，比如你国内服务器可以科学上网，而国外服务器可以看优酷，这是不可能在一个连接里发生的。

[编辑] strongswan.conf

# strongswan.conf - strongSwan configuration file
charon {
       duplicheck.enable = no

       dns1 = 208.67.222.222
       dns2 = 208.67.220.220

       # for Windows only
       nbns1 = 208.67.222.222
       nbns2 = 208.67.220.220

       filelog {
               /var/log/strongswan.charon.log {
                   time_format = %b %e %T
                   default = 2
                   append = no
                   flush_line = yes
               }
       }
}

从 strongswan 5 起，无论是 ikev1 还是 ikev2 协议都使用 ikev2 的 daemon：charon 来实现。也就是说不必再在 /etc/strongswan.conf 里配置 pluto 了。
duplicheck.enable = no 是为了你能同时连接多个设备，所以要把冗余检查关闭。
dns 就不说了。nbns 是 Windows 的 NetBIOS 名称服务器实现， wins 服务会请求的。实际上 NBNS 协议是一个标准协议，但问题是 Linux 不强制而 Windows 强制请求，你不定义就无法连接。所以对于 ipsec VPN 来说，这个就是只供 Windows 使用的。
下面的 filelog 定义了一个文本日志。ipsec 协议的各种实现似乎都没有显式定义文本日志（比如 racoon，strongswan 都没有），而是写入系统日志 syslog。那样不利于调试，所以显式定义一下。

• default 是默认日志级别：-1,0,1,2,3,4。-1 是完全没有日志; 0 只告诉你连接建立、连接关闭; 1 只输出错误提示; 2 会输出错误、警告和调试信息; 3 会把连接传输的数据也打印; 4 则会把密钥内容这些敏感数据也打印。一般情况下，1 或 2 都可以。
• append 是当你重启 strongswan 后，是接上次日志写，还是新建一个日志（上次的会被删除）。因为 strongswan 的日志太多了，所以用 no。
• flush_line 是每产生一行日志，就写入到磁盘一次。防止突然断电，磁盘缓存数据丢失。

另外你还可以详细定义每个 strongswan 模块的日志级别，但是没什么必要，具体可见 LoggerConfiguration。

[编辑] 启动 Strongswan

sudo systemctl enable strongswan.service
sudo systemctl start strongswan.service

注：如果是 openSUSE12.2 发行版，包中默认没有strongswan.service，需要用户到 /etc/init.d/ 目录下启动服务。

cd /etc/init.d/
sudo ipsec start

[编辑] 配置 Iptables 转发

sudo iptables -A INPUT -p udp --dport 500 -j ACCEPT
sudo iptables -A INPUT -p udp --dport 4500 -j ACCEPT
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.0.0/24 -o eth0 -j MASQUERADE
sudo iptables -A FORWARD -s 10.0.0.0/24 -j ACCEPT
sudo echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

为了每次 VPS 启动不重新输入这些命令，我们做成了一个 Systemd 服务 strongswan-iptables.service。下载扔到 /etc/systemd/system，然后：

systemctl enable strongswan-iptables.service
systemctl start strongswan-iptables.service

即可运行上述命令。以后系统启动时也将自动运行上述命令。

[编辑] openSUSE 客户端配置

strongswan 项目同时开发了 NetworkManager-strongswan，最新版本是 1.3。
安装 NetworkManager-strongswan

sudo zypper in NetworkManager-strongswan

GNOME 要安装 NetworkManager-strongswan-gnome

sudo zypper in NetworkManager-strongswan-gnome

KDE 要安装 NetworkManager-strongswan-kde4

sudo zypper in NetworkManager-strongswan-kde4

如果你的 strongswan 是 5.0.0 以上的话，你还要安装 strongswan-nm

sudo zypper in strongswan-nm

然后编辑 /etc/NetworkManager/VPN/nm-strongswan-service.name，替换

program=/usr/lib/ipsec/charon

为：

program=/usr/lib/ipsec/charon-nm

并重载 systemd 的全部系统服务

sudo systemctl --system daemon-reload

不然会出现 “vpn service 'strongswan' start timed out” 即 “signal of type SIGTERM received. Shutting down” 错误。因为 5 版的 strongswan 引入了一个 strongswan-nm 来避免与系统的 strongswan 冲突，而 openSUSE 的 NetworkManager-strongswan 的 systemd 服务有 bug（待修复），并不会去使用 strongswan-nm。
之后一定要重启 NetworkManager.service 服务：

sudo systemctl restart NetworkManager.service

不然你设置好了会发现无法保存私钥（private key）的密码，也不会弹出窗口，错误信息为：

 <error> [1370608229.893778] [nm-vpn-connection.c:1355] plugin_need_secrets_cb(): (f4f7fcdb-110b-4f80-8fc8-23934fc29a0c/strongswan) plugin NeedSecrets request #1 failed: dbus-glib-error-quark Rejected send message, 1 matched rules; type="method_call", sender=":1.3" (uid=0 pid=569 comm="/usr/sbin/NetworkManager --no-daemon ") interface="org.freedesktop.NetworkManager.VPN.Plugin" member="NeedSecrets" error name="(unset)" requested_reply="0" destination="org.freedesktop.NetworkManager.strongswan" (uid=0 pid=11246 comm="/usr/lib/ipsec/charon-nm ")

这是因为 NetworkManager 的 DBus 服务没有重载，不能识别 strongswan 的缘故。
配置要点如下：

• 勾选系统连接，不然启动不了 daemon
• 网关：你的服务器 URL 或 IP，必须和证书里面那个一样（证书里是 URL 这里就不能是 IP）
• 证书：你的 CA 证书
• 认证方式：证书/私钥
• 证书：你的客户证书
• 私钥：客户证书对应的私钥
• 私钥密码：生成客户证书时让你输入的那个密码，没有就选不需要，否则选储存或总是询问
• 勾选请求内部 IP 地址，不然你没有虚拟地址，tun 设备自然也没法为你中转流量
• 勾选强制 UDP 封装，这是因为 strongswan 5 以后即使 ikev1 也是通过 ikev2 的 charon 后端通讯的。而 charon 有一个新的特性叫 MOBIKE，也就是手机端上的自动重连（只适用于使用证书的情况），这个特性是默认开启的。而开启了这个特性所有的流量都会走 4500 端口也就是 UDP。你不勾根本连不上。

[编辑] 其它客户端配置

[编辑] 其它 Linux

[编辑] Chakra Linux

方法和openSUSE的大同小异，不过关键问题在于Chakra默认所有源中是没有Strongswan，这个时候各位可以借助CCR来实现安 装，CCR中有三个包，分别是strongswan, networkmanager-strongswan, networkmanager-dispatcher-strongswan-systemd（目前三者由我自己维护，从AUR照抄，修改了其中一个依赖 而已）。其中，第一个是主要的，第二个大家都知道，第三个是systemd服务。推荐客户端用户只需要安装前两个。（我的源中默认启用了所有的源，包括 core, platform, desktop, apps, games, lib32, extra以及测试源和不稳定源，个人认为主要要启动extra源，因为需要到一些gtk库）

• 编译安装两个主要包

ccr -S strongswan && ccr -S networkmanager-strongswan
（各位可以去喝喝茶，听听歌）

• 下载strongswan源代码编译安装strongswan-nm，下载地址，下载到一个你知道的地方，我放到/home/source/目录下，解压后，开始编译strongswan-nm插件

# build charon with OpenSSL/NM Plugin
./configure --sysconfdir=/etc --prefix=/usr --libexecdir=/usr/lib \
   --disable-aes --disable-des --disable-md5 --disable-sha1 --disable-sha2 \
   --disable-fips-prf --disable-gmp --enable-openssl --enable-nm --enable-agent \
   --enable-eap-gtc --enable-eap-md5 --enable-eap-mschapv2
make
make install

完成安装后，注意/usr/lib/ipsec/目录下多出了一个charon-nm，这个就是我么需要的东西。下面的设置基本遵循玛丽苏的方式。

• 编辑/etc/NetworkManager/VPN/nm-strongswan-service.name，替换

program=/usr/lib/strongswan/charon

为：

program=/usr/lib/ipsec/charon-nm

• 后面的步骤依照openSUSE中“并重载 systemd 的全部系统服务”
• NetworkManager 的配置要点同 openSUSE
• 补充：这个时候你的客户端应该能够连接了，如果不能，首先看看防火墙策略，如果还是不行，你可以试试先随便连接一个 VPN ，然后断开再连自己的 strongswan

其他 Linux 发行版参考 openSUSE 配置。

[编辑] iOS

把 CA 证书和之前做好的 pkcs12（.p12）发邮件给自己。在 iOS 上收邮件，导入两者。然后新建 IPSec VPN：

• 服务器，和 openSUSE 的要求一样，都是 IP 或都是 URL
• 账户和密码写 ipsec.secrets 里 XAUTH 前后的那两个
• 如果要使用证书，证书选刚才的那个。否则可以不使用证书，输入 ipsec.secrets 里设置的 PSK 密码。

[编辑] Android

[编辑] IPSec Xauth PSK

我的 Jelly Bean 是有这个的，设置 VPN 之前 JB 要求你必须设置锁屏密码或者 PIN 码。
主要还是：

• 服务器，同上
• IPSec 预共享密钥：写 ipsec.secrets 里 PSK 后面的那个密码。

然后登入时还是用 XAUTH 前后的那两个做用户名密码。

[编辑] "strongSwan VPN Client" for Android 4.0 (ICS)+

这是官方自己出的客户端，Google Play 里就有。
把之前做好的 pkcs12 发邮件给自己。实际上 pkcs12 里就包含了 CA 证书，iOS 是有 bug 才必须明确要求导入 CA 证书（鄙视之）。Android 不用。直接在 GMail 里点击就会提示你导入。
然后打开官方客户端，新建方案：

• Gateway 就是服务器，同上
• Type 选 IKEv2 Certificate
• User certificate 选你刚才导入的
• 取消自动选择 CA 证书，然后在用户证书里选你刚才从 pk12 导入的

[编辑] Windows XP/Vista

注意 XP/Vista 本身不支持纯 IPsec 连接。如果使用 L2TP/IPsec 模式，使用证书会 fallback 到 iOS_cert 这个连接类型，使用预共享密码会 fallback 到 android-xauth-psk 这个连接类型。

[编辑] 使用 Shrew Soft VPN Client

下载：https://www.shrew.net/download/vpn
安装后打开，选“Add”：

• “General”选项卡下，把“Host Name or IP address”添好
• “Authorization”选项卡下：
  • “Authorization Method”选“Mutual PSK + XAuth”
  • “Local Identity”的“Identification Type”选“IP Address”
  • “Credentials”下面“Pre Shared Key”里输入 PSK 密码
• “Phrase 1”，“Exchange Type”选“Main”
• “Phrase 2”，“PFS Exchange”选“auto”

保存。连接时用户名密码是你的 XAUTH 用户名密码。
服务器端对应的配置是 android-xauth-psk 的连接类型。

[编辑] Windows 7+

使用 Shrew Soft VPN Client 客户端：和上面 XP 的一样。
使用自带客户端（Agile）：
导入证书：

• 开始菜单搜索“cmd”，打开后输入 mmc（Microsoft 管理控制台）。
• “文件”-“添加/删除管理单元”，添加“证书”单元
• 证书单元的弹出窗口中一定要选“计算机账户”，之后选“本地计算机”，确定。
• 在左边的“控制台根节点”下选择“证书”-“个人”，然后选右边的“更多操作”-“所有任务”-“导入”打开证书导入窗口。
• 选择刚才生成的 client.cert.p12 文件。下一步输入私钥密码。下一步“证书存储”选“个人”。
• 导入成功后，把导入的 CA 证书剪切到“受信任的根证书颁发机构”的证书文件夹里面。
• 打开剩下的那个私人证书，看一下有没有显示“您有一个与该证书对应的私钥”，以及“证书路径”下面是不是显示“该证书没有问题”。
• 然后关闭 mmc，提示“将控制台设置存入控制台1吗”，选“否”即可。

至此，证书导入完成。

注意 千万不要双击 .p12 证书导入！因为那样会导入到当前用户而不是本机计算机中，ipsec 守护精灵是访问不了它的。

建立连接：

• “控制面板”-“网络和共享中心”-“设置新的连接或网络”-“连接到工作区”-“使用我的 Internet 连接”
• Internet 地址写服务器地址，注意事项同 openSUSE 的，都是 IP 或都是 URL。
• 描述随便写。
• 用户名密码写之前配置的 EAP 的那个。
• 确定
• 点击右下角网络图标，在新建的 VPN 连接上右键属性然后切换到“安全”选项卡。
• VPN 类型选 IKEv2
• 数据加密是“需要加密”
• 身份认证这里需要说一下，如果想要使用 EAP-MSCHAPV2 的话就选择“使用可扩展的身份认证协议”-“Microsoft 安全密码”，想要使用私人证书认证的话就选择“使用计算机证书”。

[编辑] 调试

如果没有特殊需要，服务器端的日志就足够检测出绝大多数问题的来源。
我唯一需要在客户端上侦错的那次是 iOS 客户端。

[编辑] 日志阅读技巧

strongswan 的 charon daemon 启动后，会初始化并加载之前你定义好的 conn，这部分 log 是没有必要去读的。当然在你配置有问题时可能就有必要了，但当配置有问题的时候，systemctl start strongswan.service 会失败，systemctl status strongswan.service 就会指出你配置问题所在的行号（=。=）...
所以你只要去查找“added configuration 'windows7'”，这里 windows7 是你配置的最后一个 conn 的名称，然后从那里往下看就好了。
另外连接失败是会把连接状态从 CONNECTING 变为 DELETEING 的，DELETEING 又会刷一大堆日志，但那些日志都是没用的。

[编辑] 服务器端调试

/var/log/strongswan-charon.log 文件

[编辑] Linux 调试

参照 strongswan 配置教学改 /etc/strongswan.conf，之后同服务器端调试。

[编辑] iOS 调试

越狱安装 iFile。编辑 /etc/racoon/racoon.conf 文件，找到 #log debug; 字段，改成：

log debug;
path logfile "/var/log/racoon.log";

保存。

[编辑] Android 调试

• strongSwan 官方客户端提供了日志查看功能。
• android 自带的 VPN 调试方法如下：

打开“终端模拟器”，输入 su，会弹出超级用户，允许。

cd /storage/sdcard0
logcat -f ./log.txt

然后用 Airdroid 等工具把 SD 卡中的 log.txt 传到电脑上，打开搜索 VPN 即可。

[编辑] Windows 调试

微软 technet：VPN Troubleshooting Tools。

[编辑] 扩展阅读

[编辑] 计费软件

• FreeRadius：账户认证和计费
• daloRadius：用户账单管理

参考：使用 StrongSwan 搭建 IKEv1 IKEv2 VPN服务器|莓玩没了。注：该文的 strongswan 配置仅供参考（有很多冗余配置）。

• MySQL：账户管理后台数据库

参考：SDB:搭建LAMP服务器

[编辑] 参考文献

配置选项：

• http://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/IpsecConf
• http://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/IpsecSecrets
• http://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/NetworkManager

设备/操作系统特殊要求：

• http://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/IOS_(Apple)
• http://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/Win7Config
• http://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/Win7Certs
• http://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/Win7MultipleConfig
• http://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/Win7EapMultipleConfig

from http://zh.opensuse.org/index.php?title=SDB:Setup_Ipsec_VPN_with_Strongswan&variant=zh-cn

---------------------------

StrongSwan配置IPSEC VPN备忘

这货配了很多次了，但是每次都要去网上找真是不爽……所以还是做个备忘吧，以免再次陷入如此蛋疼的境地……

P.S. 这个是在 Debian Wheezy 下完成的，所以其他平台概不负责：P

####下载、编译

其他貌似还好，只要到 StrongSwan 官网上弄最新的版本就好了……只是编译的配置是比较蛋疼的，虽说只是自用而已，但貌似这个可以用 Radius 的……所以看起来这个是比较适合我的：

./configure --sysconfdir=/etc --enable-eap-identity --enable-eap-mschapv2 --enable-md4 --enable-integrity-test --enable-test-vectors --disable-sql --disable-mysql --enable-xauth-eap --enable-eap-radius --enable-eap-md5 --prefix=/usr --enable-openssl --enable-shared --enable-eap-peap --enable-dhcp

后来的事情就比较简单了，直接去做 make && make install 就可以了。当然，如果在 configure 过程中出现错误提示只要根据提示去 apt-get 就好了。 ####StrongSwan配置

这个就是关键问题了……由于本人使用的习惯，采用了针对iOS使用证书+PSK、对其他平台采用 XAUTH PSK 的方式，由于 Windows 几乎不使用，所以暂时没有添加 ikev2。至于证书，为了方便，直接使用 StartSSL 提供的免费证书，然后以下为配置文件：

ipsec.conf

config setup
    uniqueids=never 

conn iOS_cert
    keyexchange=ikev1
    left=%defaultroute
    leftauth=pubkey
    leftsubnet=0.0.0.0/0
    leftcert=server.cert.pem
    right=%any
    rightauth=pubkey
    rightauth2=xauth
    rightsourceip=10.0.0.0/24
    rightcert=client.cert.pem
    auto=add

# also supports iOS PSK and Shrew on Windows
conn android_xauth_psk
    keyexchange=ikev1
    left=%defaultroute
    leftauth=psk
    leftsubnet=0.0.0.0/0
    right=%any
    rightauth=psk
    rightauth2=xauth
    rightsourceip=10.0.0.0/24
    auto=add

strongswan.conf

# strongswan.conf - strongSwan configuration file
charon {
       duplicheck.enable = no

       dns1 = 208.67.222.222
       dns2 = 208.67.220.220

       # for Windows only
       nbns1 = 208.67.222.222
       nbns2 = 208.67.220.220

       filelog {
               /var/log/strongswan.charon.log {
                   time_format = %b %e %T
                   default = 2
                   append = no
                   flush_line = yes
               }
               stderr {  
         			# more detailed loglevel for a specific subsystem, overriding the  
         			# default loglevel.  
         			ike = 3  
         			knl = 3  
         			# prepend connection name, simplifies grepping  
         			ike_name = yes  
       			}  
       }
}

ipsec.secrets

#
# ipsec.secrets
#
# This file holds the RSA private keys or the PSK preshared secrets for
# the IKE/IPsec authentication. See the ipsec.secrets(5) manual page.
#
: RSA server.key.pem
: PSK "PSK password"
username : XAUTH "user password"

剩下的就是把各种证书倾倒到 /etc/ipsec.d 下的 cacerts、certs、 private中了。然后执行 ipsec start --nofork，查看是否能够正常运行。如若能运行的话，那么基本就没什么问题了。

####配置 iptables 这个就非常简单了，可以说就是一句话

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.0.0/24 -o eth0 -j MASQUERADE

地址和接口根据自己实际情况修改即可。

当然，一个非常重要的事情，就是千万不要忘记对/etc/sysctl.conf的修改，开启 ip_forward，然后做一次 sysctl -p 以令更改生效。

其余的就没什么了，享受科学上网吧！

同时感谢以下来源的帮助：

使用 Strongswan 架设 Ipsec VPN

使用StrongSwan搭建 IKEv1 IKEv2 VPN服务器

------------------------------------------------------ ----------------------

支持国密sm1,sm2,sm3,sm4算法的ipsec vpn。  

strongSwan Configuration

Overview

1，这是一个基于strongswan的支持国密算法sm1，sm2， sm3，sm4 的开源ipsec vpn 2，添加了gmalg插件，用于支持软算法 sm2， sm3， sm4 3，修改了pki工具，添加了支持sm2的各种证书生成读取 4，pki工具也添加了crypto命令，用于测试国密算法 5，strongswan支持使用TUN设备的应用层IPSec功能和基于内核xfrm的IPSec功能，由于内核xfrm需 要内核加密支持另外写了一个soft_alg的内核加密驱动，使其内核支持sm3和sm4，便于测试， 后面测试案例采用，TUN设备的应用层IPSec，但内核xfrm也是完全支持的，仅需修改配置，加载 驱动即可
添加目录：build.sh 编译脚本 testing/tests/gmalg 这个是测试脚本 src/libstrongswan/plugins/gmalg 这是strongswan的加密算法插件框架 src/libstrongswan/plugins/gmalg/gmalg 这是sm2，sm3，sm4的软算法实现
为了方便，将软算法的源代码放在了gmalg插件里，但也可以改用动态库形式，只需在configuie 命令后 面添加 --with-gmalg_interior=no参数即可，但要提供libgmalg.so 动态库及gmalg.h 头文件
libgmalg.so可以有src/libstrongswan/plugins/gmalg/gmalg目录的源码生成，只需要在这个目录make就可 以， 生成文件在src/libstrongswan/plugins/gmalg/gmalg目录的.obj目录里面。如需替换软算法，修改 gmalg.c文件即可
编译软件： 1，在strongswan目录运行autogen.sh命令。生成configuie命令 2，在主机的根系统上创建 /ipsec 目录，添加权限 chmod 777 /ipsec 3，在strongswan目录运行autogen.sh命令。配置，编译及安装strongswan 4，将/ipsec目录打包拷贝到server和client上，必须解压到根目录，比如pki命令， /ipsec/bin/pki 5，尽量不要用软件默认路径安装，便于删除和更新
测试脚本在testing/tests/gmalg目录，测试步骤如下： 1，进入testing/tests/gmalg/ipsec_cert目录，运行sm2.sh命令，生成所需的所有证书，包括客户端和主机端 运行local.sh 加载文件到所需目录，这里注意，只生成一次，客户端和主机端加载的ca证书相同，不然验证不过 2，在服务端：运行src/libstrongswan/plugins/gmalg 目录下的init_server.sh脚本，初始化环境 3，在客户端：运行src/libstrongswan/plugins/gmalg 目录下的init_client.sh脚本，初始化环境 4，两端同时运行运行src/libstrongswan/plugins/gmalg 目录下的run.sh脚本，启动软件
ipsec规则设置：修改testing/tests/gmalg/swanctl目录里的ip地址，即可实际配置
使用内核xfrm 的配置： 编译soft_alg驱动模块并加载 服务端和客户端运行testing/tests/gmalg/libipsec/run_libipsec.sh脚本，修改配置即可.

from https://github.com/zhangke5959/strongswan
----

用 strongSwan 配一个支持 AEAD 的远程访问 IKEv2 VPN

前言
IKEv2/IPsec 是一套网络层数据加密方案，它可以配置为点到点、站到站、网状网（Cisco DMVPN）、远程访问。IKEv2/IPsec 远程访问 VPN 十分适合于远程办公的场景。
IKEv2/IPsec 有两个组成部分，IKEv2 负责对通信双方进行鉴权并协商临时密钥，IPsec 负责匹配给定的流量规则并加密数据。
IPsec 有两种模式，AH 和 ESP。AH 只进行真实性校验，不加密；ESP 既做真实性校验又加密。实际应用中，AH 因为不支持 NAT 穿隧而并没有什么用处。如果真的有不加密的需求，可以将 ESP 的加密模式设置成 null。
其中，ESP 也有两种模式，transport 和 tunnel。Transport 模式下，加密载荷里直接就是传输层段或者报文，因而只能加密两个端点之间的连接；tunnel 模式下，加密载荷里有第二层 IP 报头，不仅可以进行路由，还可以给 NAT 后的客户端分配虚拟 IP 地址。
综上所述，我们要配置的 IPsec 模式应为 ESP tunnel。
关于认证阶段
IKEv2 的认证分为两个阶段。
Phase 1：双方鉴权和协商 IKE_SA，使用 UDP 500 端口。对于远程访问 VPN 来说，客户端验证服务端的 PKI 证书，服务端验证客户端的用户名密码。
Phase 2：建立隧道和协商 CHILD_SA，使用 IP 50 协议或 UDP 4500 端口（若启用 NAT 穿隧）。双方根据配置好的规则来决定哪些流量需要加密。对于远程访问 VPN 来说，客户端会请求加密全部流量（0.0.0.0/0 和 ::/0）。
随后，双方配置操作系统的 IPsec Policy 来把流量加密转发到 IP 50 协议或 UDP 4500 端口上。
为了保证同一个临时密钥不使用太长时间，IKEv2 会每隔一段时间 rekey 一次。在本例，我们关闭服务端的 rekey，将 rekey 的任务交给客户端，否则会因为双方同时 rekey 而掉线。
软件环境
服务端：Debian testing (10.0pre)，strongSwan 5.6.3，systemd 239，AppArmor 2.12。
客户端：Windows 10 Pro 1803、macOS High Sierra 10.13.6、iOS 11.4.1。
如果你在用旧版的 Debian 或者 Ubuntu，强烈建议你打开 updates 和 backports 源。其中 updates 包含版本内功能更新，backports 包含跨版本功能更新。
步骤一：安装依赖
sudo apt update
sudo apt install certbot charon-systemd iptables-persistent libcharon-extra-plugins libstrongswan-extra-plugins ndppd
本文使用了新版 strongSwan 的部分新功能，所以请务必确认 strongSwan 的版本高于 5.7.1。
步骤二：申请 Let's Encrypt 证书
如果你已经有在开 HTTPS 业务，那么直接把 TLS 证书拿来用就好。
没有的话用 certbot 申请一个 Let's Encrypt 的证书：
sudo certbot certonly --standalone -d example.com
sudo ln -s /etc/letsencrypt/live/example.com/privkey.pem /etc/swanctl/private/example.com.key
一切顺利的话证书已经躺在 /etc/letsencrypt/live 里了。证书需要每隔 90 天续期一次，幸运的是 systemd 的 certbot.timer 会自动启动 certbot 来续期。不过续期之后 strongSwan 并不会自动重启，你可以在 /etc/letsencrypt/renewal-hooks 里写个脚本。
步骤三：配置 AppArmor
Debian 会默认给 strongSwan 打开 AppArmor。这样的话 strongSwan 就读取不到我们的证书文件了。在 /etc/apparmor.d/local/usr.sbin.swanctl 里加入：
/etc/letsencrypt/       r,
/etc/letsencrypt/**     r,
步骤四：配置日志
在遇到问题的时候有日志看是很重要的，因此我们要先打开必要的日志。在 /etc/strongswan.d/charon-systemd.conf 里写上：
charon-systemd {

    # Section to configure native systemd journal logger, very similar to the
    # syslog logger as described in LOGGER CONFIGURATION in strongswan.conf(5).
    journal {

        # Loglevel for a specific subsystem.
        # =

        # Default loglevel.
        # default = 1

        cfg = 2
        ike = 2

    }

}
步骤五：配置 swanctl
strongSwan 有两套配置系统：旧的一套是 ipsec.conf，使用 stroke 插件来启动；新的一套是 swanctl.conf，使用 vici 插件来启动。我们将使用新的 swanctl.conf 系统。虽然网络上关于 swantl.conf 的文档和资料还比较少，但是配置起来更加灵活。
在 /etc/swanctl/swanctl.conf 里加入：
authorities {
    lets-encrypt {
        file = /etc/letsencrypt/live/example.com/chain.pem
    }
}

connections {
    ikev2 {
        version = 2
        local_addrs = %any
        remote_addrs = %any
        # 这是 Windows 10 和 macOS High Sierra 兼容的最优 Phase 1 加密套件。如果你的客户端支持更好的加密套件，可以在这里写上。
        proposals = chacha20poly1305-aes256gcm16-prfsha384-curve25519-ecp384-modp3072-ecp256,aes256-sha384-curve25519-ecp384-modp3072-ecp256,aes256gcm16-prfsha384-modp1024,aes256-sha256-ecp256
        dpd_delay = 30s
        send_certreq = no
        send_cert = always
        rekey_time = 0s
        pools = pool-ipv4,pool-ipv6
        local {
            certs = /etc/letsencrypt/live/example.com/cert.pem
            id = example.com
        }
        remote {
            eap_id = %any
            auth = eap-mschapv2
        }
        children {
            ikev2 {
                # 这是 Windows 10 和 macOS High Sierra 兼容的最优 Phase 2 加密套件。如果你的客户端支持更好的加密套件，可以在这里写上。
                esp_proposals = chacha20poly1305-aes256gcm16-prfsha384-curve25519-ecp384-modp3072-ecp256-modpnone-esn-noesn,aes256-sha384-curve25519-ecp384-modp3072-ecp256-modpnone-esn-noesn,aes256-sha256-sha1
                local_ts = 0.0.0.0/0,::/0
                rekey_time = 0s
                hw_offload = auto
            }
        }
    }
}

secrets {
    eap-1 {
        # 两个客户端不可以共用同一个用户名，否则会发生 IP 地址冲突。如果有多个客户端，请分配多个用户名。
        secret = 用户1和用户2共用的密码
        id-user1 = 用户名1
        id-user2 = 用户名2
    }
    eap-2 {
        secret = 用户3的密码
        id-user3 = 用户名3
    }
    private-1 {
        file = example.com.key
    }
}

pools {
    pool-ipv4 {
        # 这里也可以写 100.100.100.129-100.100.100.254 的格式，或者换成你想要的 IPv4 地址段。
        addrs = 100.100.100.128/25
        dns = 8.8.8.8,8.8.4.4
    }
    pool-ipv6 {
        # 改成上游 ISP 分配的 IPv6 子网的一小段。
        addrs = 2001:db8::/97
        dns = 2001:4860:4860::8888,2001:4860:4860::8844
    }
}
步骤六：配置 IPv4 NAT
在 /etc/iptables/rules.v4 加入：
*nat
:PREROUTING ACCEPT [31:5739]
:INPUT ACCEPT [31:5739]
:OUTPUT ACCEPT [28:3794]
:POSTROUTING ACCEPT [11:1486]
-A POSTROUTING -m policy --pol ipsec --dir out -j ACCEPT
-A POSTROUTING -s 100.100.100.128/25 -o eth0 -j MASQUERADE
COMMIT
步骤七：配置 IPv6 NDP Proxy
在 /etc/ndppd.conf 加入：
# 改成你的出站设备名
proxy eth0 {
    # 改成上游 ISP 分配的 IPv6 子网的一小段。
    rule 2001:db8::/97 {
        static
    }
}
步骤八：启用 IP 转发
在 /etc/sysctl.d/50-ip-forwarding.conf 里写上：
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv6.conf.all.forwarding = 1
注意当开启 IPv6 转发的时候，SLAAC 会被默认关闭。如果你通过 SLAAC 从上游 ISP 收取 IPv6 地址，那么需要将其手动打开：（可选）
net.ipv6.conf.eth0.accept_ra = 2
或者，如果你使用 /etc/network/interfaces、NetworkManager、systemd-networkd 来配置网络，只需要打开 SLAAC 开关即可。
步骤九：启动服务
sudo systemctl restart apparmor
sudo systemctl restart netfilter-persistent ndppd strongswan-swanctl systemd-sysctl
sudo systemctl enable certbot.timer netfilter-persistent ndppd strongswan-swanctl
# 禁用旧版 ipsec.conf 配置服务
sudo systemctl disable strongswan
步骤十：连接客户端
在开始之前，我强烈建议在一台空闲的电脑上连接 VPN 网关，输入：
sudo journalctl -u strongswan-swanctl -f
来查看实时滚动日志。
Windows
在 Windows 设置里，进入 Network & Internet → VPN → Add a VPN connection。
VPN provider:
Windows (built-in)
Connection name:
随意
Server name or address:
服务器的域名
VPN type:
IKEv2
User name:
用户名
Password:
密码
如果提示 Error 13801: IKE authentication credentials are unacceptable，那么请用 certmgr.msc 导入 Let's Encrypt Authority X3 中间证书。
如果还是不行，就导入这条注册表项：
Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\RasMan\Parameters]
"DisableIKENameEkuCheck"=dword:00000001
macOS
在 macOS 系统偏好设置里，进入 Network，点击左边栏底部的「+」。
Interface:
VPN
VPN Type:
IKEv2
Service Name:
随意
Server Address:
服务器的域名或 IP 地址（如果填域名连接超时就填 IP 地址）
Remote ID:
服务器的域名，不能填 IP 地址
Local ID:
留空
Authentication Settings:
Username
Username:
用户名
Password:
密码
iOS
在 iOS 的设置里，进入 VPN → Add VPN Configuration。
Type:
IKEv2
Description:
随意
Server:
服务器的域名或 IP 地址（如果填域名连接超时就填 IP 地址）
Remote ID:
服务器的域名，不能填 IP 地址
Local ID:
留空
Uesr Authentication:
Username
Username:
用户名
Password:
密码
Linux 和 Android
Linux 用户只需要将 swanctl.conf 的内容反过来填就成了客户端配置。
对于 Android 用户，可以去 Google Play 下载 strongSwan 客户端。
如何配置默认网关
Windows 默认不把所有流量都发送到 VPN，macOS 和 iOS 则相反。如果要改变这个设置，可以根据以下步骤来操作。
Windows
IPv4：在 Windows 设置里，进入 Network & Internet → Status → Network and Sharing Center → Change adapter settings → VPN (IKEv2) → 右键属性 → Networking → TCP/IPv4 → Properties → Advanced → IP Settings → Use default gateway on remote network。
IPv6：虽然 TCP/IPv6 里也有这个名字的选项，但是实际上无效。要想设置 IPv6 的默认网关，请打开 PowerShell，输入：
Add-VpnConnectionRoute "连接名" ::/1
Add-VpnConnectionRoute "连接名" 8000::/1
macOS
VPN 已断开的状态下，在 macOS 系统偏好设置里，进入 Network，选择 VPN (IKEv2)，点击 Advanced，在 Options 选项卡内，勾选 Send all traffic over VPN connection。
如何打开 AEAD（仅 Windows 10 支持）
AEAD 可以在同一个算法内实现加密和校验，能够提高连接的安全性。
请打开 PowerShell，输入：
Set-VpnConnectionIPsecConfiguration -ConnectionName "连接名" -AuthenticationTransformConstants GCMAES256 -CipherTransformConstants GCMAES256 -EncryptionMethod GCMAES256 -IntegrityCheckMethod SHA384 -PfsGroup ECP384 -DHGroup ECP384 -Force

备用：旧版 ipsec.conf 配置
这是过时的 ipsec.conf 配置文件，仅供参考，不要使用。
config setup
    charondebug = "cfg 2, ike 2"

ca lets-encrypt
    cacert = /etc/letsencrypt/live/example.com/chain.pem
    auto = add

conn ikev2
    left = %any
    leftauth = pubkey
    leftcert = /etc/letsencrypt/live/example.com/cert.pem
    leftid = @example.com
    leftsendcert = always
    leftsubnet = 0.0.0.0/0,::/0
    right = %any
    rightauth = eap-mschapv2
    rightdns = 8.8.8.8,8.8.4.4,2001:4860:4860::8888,2001:4860:4860::8844
    rightsendcert = never
    rightsourceip = 100.100.100.128/25,2001:db8::/97
    auto = add
    dpdaction = clear
    eap_identity = %any
    esp = chacha20poly1305-aes256gcm16-prfsha384-curve25519-ecp384-modp3072-ecp256-modpnone-esn-noesn,aes256-sha384-curve25519-ecp384-modp3072-ecp256-modpnone-esn-noesn,aes256-sha256-sha1!
    ike = chacha20poly1305-aes256gcm16-prfsha384-curve25519-ecp384-modp3072-ecp256,aes256-sha384-curve25519-ecp384-modp3072-ecp256,aes256gcm16-prfsha384-modp1024,aes256-sha256-ecp256!
    keyexchange = ikev2
    rekey = no
/etc/ipsec.secrets
# ln -s /etc/letsencrypt/live/example.com/privkey.pem /etc/ipsec.d/private/example.com.key
: RSA "example.com.key"

用户名1 : EAP "用户1的密码"
用户名2 : EAP "用户2的密码"
用户名3 : EAP "用户3的密码"

from http://m13253.blogspot.com/2018/07/strongswan-ikev2-vpn.html