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\documentclass[11pt,a4paper]{article}
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\usepackage[portuguese]{babel}
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\usepackage[lining]{ebgaramond}
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\usepackage{listings}
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\usepackage{booktabs}
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\usepackage{style}
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\lstdefinestyle{mystyle}{
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basicstyle=\ttfamily\footnotesize,
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breakatwhitespace=false,
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breaklines=true,
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captionpos=b,
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keepspaces=true,
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numbers=left,
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numbersep=5pt,
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showspaces=false,
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showstringspaces=false,
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showtabs=false,
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tabsize=2
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}
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\lstset{style=mystyle}
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\setlength{\parindent}{0em}
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\setlength{\parskip}{2ex}
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\title{Practical Assignment \#2}
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\author{
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João Neto -- 2023234004\\[1em]
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Vasco Alves -- 2022228207
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}
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\begin{document}
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\maketitle
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\tableofcontents
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\newpage
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\section{Introdução}
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Este projeto tem como âmbito implementar, uma rede virtual privada (VPN) num cenário
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de road-warrior, configurar \textit{two-factor authentication} (2FA) com os serviços
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OpenVPN e Apache, e gerir certificados X.509 utilizando OCSP.
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% NOTE(vasco): Eu acho que basta explicar o cenario e explicar como decidimos
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% implementar
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% Para tal, foi implementado um servidor e um cliente OpenVPN, certificados por uma
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% autoridade central (CA) que em si é \textit{self-signed}. Para além disto, foi implementado
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% um sistema de autenticação de dois factores através do plugin
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% \textit{google-authenticator} para o OpenVPN e para o servidor de Apache.
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Decidimos utilizar apenas três máquinas virtuais: o cliente (ou \textit{road warrior}),
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a \textit{gateway} que utiliza OpenVPN e um servidor interno com OpenSSL e Apache.
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Isto simplifica a elaboração do projecto, mas por razões de segurança poderia querer
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separar a máquina de OpenSSL de outras máquinas destinadas a serviços da rede intera,
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pois esta contém o \textit{certificate authority} CA.
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% Ambos o OpenVPN eo servidor Apache utilizam 2FA,
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% recebendo o utilizador, e uma password que é uma concatenação da palavra-passe do utilizador
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% e de uma password temporária (TOTP) de 6 dígitos. O servidor de Apache implementa a mesma autenticação.
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\begin{tabular}{l l l}
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{\bf Nome} & {\bf Script} & {\bf Rede} \\\toprule
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Road Warrior & VM\_ROAD\_WARRIOR.sh & Rede Externa 193.168.0.0/24 \\
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VPN Gateway & VM\_OPENVPN\_GATEWAY.sh & Router \\
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OpenSSL / Apache & VM\_OPENSSL\_APACHE.sh & Rede Interna 10.60.0.0/24 \\
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\end{tabular}
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\section{Criação de certificados}
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Os certificados utilizados foram auto-certificados por uma autoridade central que "pertence"
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à máquina de OpenSSL. Esta mesma faz a gestão da lista de revogação.
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Todas as chaves foram criadas no mesmo computador, com as variáveis que estão
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neste código, aspetos importantes para mais tarde serão os parâmetros de CN
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que precisam de ser passados mais tarde para aceder ao Apache e ao gateway.
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Numa situação normal teríamos uma autoridade de certificação para enviar e
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no fundo gerir todos, mas para este cenário podemos inicializar as máquinas
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com as chaves, requests e certificados necessários.
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O código para gerar os certificados X.509:
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\begin{lstlisting}[language=bash]
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cert_ca="/C=PT/ST=Coimbra/L=Coimbra/O=UC/CN=CoimbraVPN"
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cert_vpn="/C=PT/ST=Coimbra/L=Coimbra/O=UC/CN=gateway"
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cert_user="/C=PT/ST=Coimbra/L=Coimbra/O=UC/CN=warrior"
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cert_apache="/C=PT/ST=Coimbra/L=Coimbra/O=UC/CN=apache.coimbra"
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openssl genrsa -out "ca.key" 2048
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openssl req -x509 -nodes -days 365 -key "ca.key" -out "ca.crt" -subj "$cert_ca"
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openssl genrsa -out "vpn.key" 2048
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openssl req -new -key "vpn.key" -out "vpn.csr" -subj "$cert_vpn"
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openssl ca -batch -in "vpn.csr" -cert "ca.crt" -keyfile "ca.key" -out "vpn.crt" -config cheese.cfg
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openssl dhparam -out "dh2048.pem" 2048
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openvpn --genkey secret "ta.key"
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openssl genrsa -out user.key
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openssl req -new -key user.key -out user.csr -subj "$cert_user"
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openssl ca -batch -in "user.csr" -cert "ca.crt" -keyfile "ca.key" -out "user.crt" -config cheese.cfg
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openssl genrsa -out apache.key
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openssl req -new -key apache.key -out apache.csr -subj "$cert_apache" -addext "subjectAltName = IP:10.60.0.1,DNS:apache"
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|
openssl ca -batch -in "apache.csr" -cert "ca.crt" -keyfile "ca.key" -out "apache.crt" -config cheese.cfg
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\end{lstlisting}
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% Porque é que precisamos de uma chave secreta?
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% Criar chave secreta.
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\begin{lstlisting}[language=bash]
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openssl --genkey secret ta.key
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\end{lstlisting}
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\section{Configuração geral}
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Para configurar as VMs era preciso introduzir os mesmos comandos várias vezes, o que levava muitas vezes a erros de escrita, ou a correr o mesmo comando várias vezes, por isso criamos vários ficheiros .sh para conseguir facilitar o processo. A utilização de ficheiros .sh também vem com outros positivos pois facilita a testagem, e a recriação do cenário rapidamente.
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No entanto para os serviços que configuramos, instalar, desativar e dar flush às iptables não foi suficiente, tivemos que criar pastas e sincronizar os relógios de todas as VMs visto que elas estarem ligeiramente atrasadas nunca conseguíamos acertar na password do google-authenticator que utiliza o tempo local para calcular a sua chave.
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\begin{lstlisting}[language=bash]
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yum install -y epel-release
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yum install -y openvpn iptables-services dhcp-client
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systemctl stop firewalld
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systemctl disable firewalld
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systemctl mask firewalld
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systemctl enable iptables
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iptables -F
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CA_DIR="/etc/pki/CA"
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mkdir -p "${CA_DIR}/newcerts"
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mkdir -p "${CA_DIR}/private"
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touch "${CA_DIR}/index.txt"
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cp ca/serial "${CA_DIR}/serial"
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mkdir -p /etc/openvpn/server
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mkdir -p /etc/openvpn/client
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# NOTE(vasco): tive problemas com a sincronizacao de tempo
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# se nao tiver sincronizado, o TOTP nao funciona
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systemctl stop chronyd
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ntpdate pool.ntp.org
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systemctl start chronyd
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\end{lstlisting}
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\section{Configuração da \textit{Gateway} VPN}
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\subsection{Configurar TOTP}
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Foi criado o ficheiro \texttt{totp} com a configuração de autenticação a
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ser utilizada pelo plugin de PAM para o openvpn.
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\begin{lstlisting}[language=bash]
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plugin /usr/lib64/openvpn/plugins/openvpn-plugin-auth-pam.so totp
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\end{lstlisting}
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Adicionalmente, devido às restrições de segurança do \textit{systemd},
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foi necessário desativar o \texttt{ProtectHome} no serviço do OpenVPN
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para que o plugin PAM consiga ler os ficheiros de segredo do Google Authenticator
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localizados nas diretorias \textit{home} dos utilizadores.
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\begin{lstlisting}[language=bash]
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[Service]
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ProtectHome=false
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\end{lstlisting}
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Primeiro, na gateway, entramos como o utilizador desejado e obtemos a chave
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do gerador de palavras passes temporárias. Ao inserir a chave no
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\texttt{google authenticator} podemos obter um código QR, a nossa primeira
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chave de 6 dígitos.
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\begin{figure}[h]
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\centering
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\includegraphics[width=8em]{google-authenticator}
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\end{figure}
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\begin{lstlisting}[language=bash]
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su john
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google-authenticator
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\end{lstlisting}
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\subsection{Encaminhamento e Firewall}
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Para que a gateway funcione como router entre a rede externa e a rede interna,
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foi necessário ativar o \textit{IP forwarding} no kernel e configurar as regras
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de \textit{iptables} para permitir o tráfego da VPN e realizar o mascaramento
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de IP (NAT).
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% NOTA(vasco): Não temos regras de DROP a packets
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% talvez deviamos mudar isso nao sei
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\begin{lstlisting}[language=bash]
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# Ativar encaminhamento
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echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf
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sysctl -p /etc/sysctl.conf
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# Regras de Firewall
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iptables -I INPUT 1 -p udp --dport 1194 -j ACCEPT
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iptables -I FORWARD 1 -i tun0 -o enp0s9 -j ACCEPT
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iptables -I FORWARD 1 -i enp0s9 -o tun0 -j ACCEPT
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iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.8.0.0/24 -o enp0s8 -j MASQUERADE
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\end{lstlisting}
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\section{Configuração do Cliente (Road Warrior)}
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O cliente encontra-se na rede externa (\texttt{193.136.212.10}) e liga-se à VPN
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gateway na porta 1194. Para garantir a segurança, utilizamos autenticação mútua (os certificados X.509)
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e um \textit{two factor authentication} (2FA) como palavras-passe temporárias, geradas através do
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\textit{Google Authenticator}.
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\begin{lstlisting}[language=bash]
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client
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dev tun
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proto udp
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remote 193.136.212.1 1194
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ca ca.crt
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cert user.crt
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key user.key
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auth-user-pass
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cipher AES-256-GCM
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auth SHA256
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\end{lstlisting}
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\section{Servidor Apache e OCSP}
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O servidor interno (\texttt{10.60.0.1}) alberga o serviço Apache e o responder OCSP
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da autoridade de certificação.
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\subsection{Revocation e OCSP}
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\begin{enumerate}
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\item Estabelecer a ligação VPN e verificar a conectividade à rede interna.
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\item No diretório da autoridade de certificação (máquina \textit{host}), revogar o certificado do utilizador:
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\begin{lstlisting}[language=bash]
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openssl ca -revoke user.crt -config cheese.cfg -keyfile ca.key -cert ca.crt
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\end{lstlisting}
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|
\item Atualizar o ficheiro \texttt{index.txt} no servidor OCSP e reiniciar o serviço para carregar o novo estado de revogação.
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\item Tentar estabelecer uma nova ligação VPN e verificar que a autenticação falha devido à resposta \texttt{revoked} do responder OCSP.
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\end{enumerate}
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\section{Conclusão}
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% Conclusão!!!
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Atingimos o objetivo deste trabalho, conseguimos configurar o VPN tunnel,
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o two-factor authentication e conseguimos criar e retirar acesso aos
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certificados que emitimos. Utilizar mais maquinas para simular um cenario
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maior seria redundante, teriamos que emitir mais certificados mas não iamos
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aprender muito mais.
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% Para aprofundar (???)
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\end{document}
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