El cifrado de disco en una máquina que no es suya

Todo proveedor que vende privacidad dice que los discos están cifrados. Suele ser cierto, y suele responder a una pregunta que nadie hizo. El cifrado tiene tres estados de los que preocuparse, y un servidor pasa toda su vida útil en el único que el cifrado de disco completo no cubre. Aquí es donde cae realmente la línea, qué queda a cada lado de ella, y cuál de los dos montajes vendidos bajo las mismas cuatro palabras es aquel en el que usted conserva la clave.

Tres estados, y el que nadie cifra

Se dice que los datos están en uno de tres estados, y el sector ha resuelto de forma convincente dos de ellos. En reposo son los datos que descansan en un disco que nadie está leyendo en ese momento: resuelto mediante el cifrado de disco completo, y mediante el cifrado de base de datos o de almacenamiento de objetos superpuesto a él. En tránsito son los datos que cruzan una red: resuelto mediante TLS, con tal solidez que un certificado mal emitido ya es noticia. En uso son los datos cargados en la memoria de un proceso en ejecución, que es donde tiene que estar, por breve que sea el instante, cada byte que sirve su servidor para poder servirlo.

La expresión cifrado en reposo es exacta, y lo es de un modo que resulta fácil de pasar por alto. Describe el estado de sus datos mientras la máquina está apagada. Un servidor es una máquina cuyo trabajo entero consiste en no estar apagada. Durante los meses que pasa en funcionamiento, sus volúmenes están abiertos, sus archivos de base de datos son legibles por cualquier proceso que se ejecute con el usuario adecuado, y el cifrado no hace nada salvo esperar un corte de corriente.

Lo segundo que esconden esas cuatro palabras es de quién es la clave. Bajo ellas se venden dos montajes completamente distintos. Un proveedor puede cifrar la capa de almacenamiento con claves que administra él mismo: eso protege su proceso de retirada de discos y reduce su propia exposición ante una filtración, y protege realmente frente a que un disco salga del edificio, pero la parte que conserva la clave es precisamente la parte por la que usted preguntaba. O el volumen puede cifrarse dentro de su propia máquina, con una clave que no existe en ningún otro sitio salvo en su cabeza y en la memoria de un núcleo en ejecución. Solo el segundo montaje cambia lo que un tercero puede llegar a obtener, y solo el segundo es lo que el resto de esta guía entiende por cifrado.

Nada de esto es un argumento contra cifrar los discos. Es un argumento a favor de saber cuál de los ocho escenarios siguientes tiene cubierto y cuál no. Un cifrado que detiene una sola amenaza real merece la pena; un cifrado que usted cree que detiene ocho es peor que ninguno, porque esa creencia da la conversación por cerrada.

Dónde vive la clave mientras la máquina funciona

Cuando desbloquea un volumen LUKS, la contraseña que escribe no es la clave. Esta desenvuelve una clave maestra almacenada en la cabecera del volumen, y esa clave maestra queda entonces retenida en memoria del núcleo hasta que el volumen se cierra o la máquina pierde alimentación. Toda lectura y toda escritura pasan por ella. No existe ninguna configuración de un disco cifrado en funcionamiento en la que la clave esté en otro sitio mientras el disco está en uso: eso no es un detalle de implementación que se pueda corregir, es lo que significa usar un disco cifrado.

En hardware de su propiedad, esa memoria está en una caja, en una sala que usted controla, y el ataque contra ella es exótico: presencia física, y los segundos de residuo que los chips de memoria conservan tras cortar la alimentación. En un servidor virtual la situación difiere en naturaleza, no solo en grado. La memoria de su núcleo es una región de la memoria del host. El hipervisor puede direccionarla por definición, porque direccionarla es precisamente cómo el hipervisor se la entregó en primer lugar. Tres operaciones enteramente ordinarias la leen:

• Una migración en caliente. Trasladar una máquina virtual en ejecución entre hosts físicos copia su memoria mientras funciona. Es una función deliberada, así es como se mantiene un host sin reiniciarle a usted, y su clave maestra va entre las páginas copiadas.
• Una instantánea que incluye la memoria. Una instantánea de solo disco de un volumen que usted mismo cifró contiene texto cifrado y nada más. Una instantánea que permite que la máquina reanude exactamente donde estaba contiene la clave, porque la clave forma parte de lo que consiste estar exactamente donde estaba.
• Un volcado de memoria. La memoria de su sistema invitado vive dentro del espacio de direcciones de un proceso en el host. Leer la memoria de ese proceso es una operación de depuración rutinaria, y las herramientas para hacerlo vienen incluidas con la pila de virtualización, sin necesidad de introducirlas a escondidas.

Nada de esto afirma que su proveedor haga alguna de estas cosas. Afirma que esas acciones no requieren ninguna cooperación por su parte, no dejan rastro en nada que usted pueda ver, y son indistinguibles del mantenimiento ordinario de la plataforma. Esa es la única propiedad que merece la pena anotar en un modelo de amenazas: no lo que alguien está haciendo, sino lo que puede hacer sin que usted se entere. El mismo razonamiento, una capa más afuera, es por lo que el registro y el proxy que tiene delante pertenecen a la misma lista que el host.

El problema del reinicio, y el atajo que lo anula

Un volumen raíz cifrado tiene que desbloquearse antes de que el sistema arranque lo suficiente para aceptar una conexión SSH. En un portátil, usted escribe la contraseña en el teclado. En una máquina a dos mil kilómetros, en un edificio en el que nunca ha entrado, no hay ningún teclado al que pueda llegar en el momento en que hace falta. Toda respuesta práctica a eso es una renuncia a cambio de algo, y una de las cuatro que siguen no es en absoluto una renuncia, sino un modo de aparentar haberla hecho.

Cuatro maneras de desbloquear un volumen raíz cifrado en una máquina remota

Método	Reinicio desatendido	Detiene un disco robado	Qué le cuesta
SSH dentro de la imagen de arranque	No	Sí	Un servidor SSH mínimo dentro del initramfs le permite conectarse y escribir la contraseña. La máquina permanece apagada hasta que una persona esté despierta y localizable. Es la opción honesta, y el coste es real: un reinicio a las cuatro de la madrugada es una caída hasta que alguien lo nota.
Clave dependiente de la red	Sí	Parcialmente	La máquina obtiene su clave de desbloqueo al arrancar desde un servidor que usted gestiona en otro sitio, y puede negarse a entregar una clave a una máquina que se ha movido o que usted no reinició. El servidor de claves tiene que permanecer activo, y tiene que estar en un lugar al que la misma orden no pueda llegar; de lo contrario ha repartido la clave entre dos puertas con una sola cerradura.
Archivo de clave en la imagen de arranque	Sí	No	La clave está en el initramfs, el initramfs está en una partición de arranque sin cifrar, y la partición de arranque está en el disco que pretendía proteger. Quien se lleva el disco se lleva la clave con él. Esta configuración es habitual, arranca sin ningún problema, y no defiende absolutamente de nada.
Sellada a un TPM	Sí	Parcialmente	En hardware de su propiedad, un chip de seguridad real solo libera la clave a una cadena de arranque que no se ha alterado. En un servidor virtual, ese chip está emulado por el host, de modo que sellar una clave a él se la entrega precisamente a la parte de la que pretendía sellarla.

La tercera fila merece una mirada larga. Es donde se acaba cuando el requisito se redactó como los discos deben estar cifrados y nadie preguntó para qué. La auditoría se aprueba. El dispositivo de bloques está realmente cifrado. La clave viaja sobre el mismo trozo de metal, en un archivo que una shell de recuperación leerá en unos cuatro segundos.

Esta es también la diferencia práctica más clara entre una máquina virtual alquilada y una máquina propia. En hardware dedicado, la interfaz de gestión fuera de banda le da una consola que sobrevive a un reinicio, de modo que la primera fila deja de ser una caída y pasa a ser una interrupción de dos minutos, y el problema del chip emulado de la cuarta fila desaparece, porque el chip está soldado a una placa en lugar de escrito en software por la parte de la que se está defendiendo.

Qué compra realmente el cifrado de disco completo

La misma pregunta, planteada de ocho maneras. La columna que importa es la última, porque en cada fila en la que el cifrado no ayuda, otra cosa sí lo hace, y nombrar esa otra cosa es todo el valor del ejercicio.

Ocho escenarios, y si el cifrado de disco completo cambia el resultado

Escenario	El cifrado ayuda	Qué lo decide realmente
Un disco se retira, se revende o se devuelve en garantía	Sí	Nada más cubre esto. Los discos salen de los centros de datos constantemente, la sanitización es un proceso, y los procesos fallan sin hacer ruido. Este es el escenario para el que se inventó el cifrado de disco completo, y frente a él funciona exactamente como se anuncia.
La máquina se apaga y se retira el disco	Sí	La misma protección, con el mismo límite, y ese límite es la palabra apagada. Una máquina que se retira mientras funciona es una máquina que se retira desbloqueada, con sus volúmenes abiertos y su clave residente.
Existe una copia de seguridad en otro sitio	Parcialmente	El cifrado del volumen de origen no hace nada por una copia de los datos. Lo que lo decide es si la copia de seguridad se cifró antes de salir, con una clave que no está almacenada en la máquina que se está respaldando.
La plataforma hace una instantánea	Parcialmente	Una instantánea de solo disco de un volumen que usted mismo cifró es texto cifrado, inútil para cualquiera sin su contraseña. Una instantánea que captura el estado de la memoria captura la clave junto con él. A ambas se las llama instantáneas.
Alguien consigue una shell en la máquina en marcha	No	El volumen ya está abierto, y un intruso lee archivos, no bloques. Esta fila la deciden los parches, el mínimo privilegio y unas credenciales que no se reutilizan entre servicios, y el cifrado no aporta nada a ella.
El operador del host, o quien tenga su acceso	No	Solo lo hace un cifrado cuya clave nunca entra en la máquina. El cifrado de memoria por hardware es la única excepción, y viene desactivado por defecto en todas partes, lo cual se trata en la siguiente sección.
Se notifica una orden al proveedor	Parcialmente	La jurisdicción decide quién puede pedirlo y con qué justificación; el cifrado decide qué podría contener la respuesta. Nuestra propia postura publicada son dos frases distintas, y las dos importan: no conservamos las claves de cifrado de los clientes y no podemos entregarlas, y un volumen sin cifrar en un servidor virtual sigue requiriendo una orden que nombre ese servicio.
Tiene que notificar una brecha	Parcialmente	Si sus usuarios están en la UE, el artículo 32 del RGPD nombra el cifrado entre las medidas que se esperan de usted, y el artículo 34 levanta el deber de notificar a las personas afectadas —nunca a la autoridad de control— cuando los datos quedaron ininteligibles. Que esto se aplique depende por completo de dónde estaba la clave cuando los datos salieron.

Por encima del disco: qué sobrevive a un host hostil

Todo lo anterior concierne a una capa que termina en el dispositivo de bloques. Por encima de ella hay tres cosas, y entre las tres son las únicas respuestas a las filas quinta, sexta y séptima de esa tabla.

Cifrar por encima de la aplicación, no por debajo

El cifrado a nivel de campo significa que la aplicación cifra un valor antes de que llegue a la base de datos y lo descifra al volver a leerlo. Un volcado de la base de datos entrega texto cifrado, sea quien sea quien tomó el volcado y por la vía que sea. Le cuesta la capacidad de buscar o indexar las columnas cifradas, por lo que conviene reservarlo a los pocos campos que lo merecen —cuerpos de mensajes, documentos subidos, tokens de terceros— y no aplicarlo a todo. El final de ese camino es el cifrado de extremo a extremo: la clave pertenece al usuario, el servidor nunca conserva texto plano, y un host hostil no obtiene nada porque no hay nada que obtener. Es la única arquitectura de esta página genuinamente indiferente a quién opera el hardware, y es una decisión de producto mucho antes que una decisión de infraestructura.

Las copias de seguridad son una decisión aparte, no una consecuencia

La forma más habitual en que los datos salen de una máquina cifrada es una copia de seguridad. Una instantánea enviada a un almacenamiento de objetos, un volcado de base de datos sincronizado con un segundo proveedor, un archivo descargado a un puesto de trabajo: ninguno de ellos hereda nada en absoluto del volumen del que procede. Cifre en el momento en que los datos se escriben en la copia de seguridad, con una clave guardada en un sitio al que la propia máquina no puede llegar, de modo que un servidor comprometido no pueda descifrar su propio historial. Después restaure una, en una máquina distinta, antes de que la necesite: una copia de seguridad cifrada que no puede abrir es una manera inusualmente ordenada de perderlo todo de golpe. Una copia en otro país es también una copia bajo otro conjunto de normas, es decir, una segunda jurisdicción que ha elegido sin darse cuenta.

El cifrado de memoria, y por qué probablemente no lo tiene

El estado que nadie cifra sí tiene una respuesta de hardware. Las extensiones de computación confidencial —SEV-SNP de AMD, TDX de Intel— cifran la memoria y el estado de los registros de un sistema invitado bajo una clave que conserva un procesador de seguridad independiente, y no el hipervisor, de modo que un host que vuelca la memoria recupera texto cifrado. Es real y ya está disponible. También es limitado: SEV-SNP exige silicio EPYC de tercera generación o posterior, el host tiene que configurarse para ello de forma deliberada, y el sistema invitado tiene que certificar que lo ha recibido. Casi ningún servidor virtual de propósito general lo ofrece, y ninguno lo ofrece en silencio. Dé por hecho que no lo tiene, salvo que un proveedor le diga por escrito que sí y pueda explicarle cómo verificar usted mismo la certificación.

Una configuración honesta sobre sus límites

Nada de esto termina en no se moleste. Termina en una configuración cuyos límites puede enunciar en voz alta sin pestañear.

1. Anote el único escenario frente al que se está defendiendo (5 min). Un disco retirado, una máquina incautada mientras funciona, un host hostil, una orden judicial, una brecha que debe notificar. Tienen respuestas distintas, y una configuración orientada a las cinco de forma fiable no logra ninguna de ellas.
2. Sitúe el cifrado donde esté su clave (decisión). Si la clave la conserva el proveedor, ha comprado protección frente a que un disco salga del edificio y nada más allá de eso. Si quiere algo más, el volumen tiene que desbloquearse desde dentro del sistema invitado, por usted, con algo que la plataforma nunca ve.
3. Cifre el volumen de datos en lugar de la raíz (configuración). Una raíz cifrada significa que cada reinicio le espera a usted. Un volumen cifrado aparte, que contenga el directorio de la base de datos, las subidas y los secretos, permite que la máquina vuelva a arrancar por sí sola mientras la parte sensible permanece cerrada hasta que usted la abre. Es el compromiso que deberían adoptar la mayoría de las plataformas pequeñas, y casi nadie lo deja por escrito.
4. Nunca deje el archivo de clave en la partición de arranque sin cifrar (regla). Si la máquina arranca de forma desatendida sin servidor de claves y sin consola, la clave está en el disco; no existe una tercera posibilidad. Es una renuncia razonable cuando un disco robado es realmente todo su modelo de amenazas, y un autoengaño en cualquier otro caso.
5. Cifre las copias de seguridad en el momento de escribirlas, con una clave guardada en otro sitio (configuración). Después restaure una en una máquina distinta, un día en que no haya ningún incendio que apagar.
6. Diga en una sola frase lo que tiene cubierto (5 min). Algo cercano a: un atacante que saca este disco del rack no obtiene nada, y cualquiera con root en la máquina en marcha o en su host lo obtiene todo. Si esa frase resulta incómoda de escribir, es porque es cierta.

Dos de esos seis puntos son decisiones y cuatro son configuración. Las decisiones llevan una tarde y la configuración lleva una hora, y la hora no vale nada sin la tarde. Hacerlo en el orden contrario es como se acaba en la tercera fila de la primera tabla, con una máquina que aprueba la auditoría y no protege a nadie.

Frente a qué escenario se está defendiendo es una pregunta de modelado de amenazas antes que una pregunta de cifrado, y la versión de una hora de ese ejercicio produce la frase del sexto paso casi como subproducto. Si la respuesta resulta ser una orden judicial y no un disco, la capa que decide el resultado no está en absoluto en su disco: es de qué ley depende su proveedor, y cómo comprobarlo antes de confiar en ella.

Escrito por los ingenieros que dirigen la plataforma, y revisado de nuevo hoy. Si algo aquí es incorrecto o ha quedado desactualizado, dígalo desde el panel — de ahí proviene más o menos la mitad de esto.