Enkripsi disk pada mesin yang bukan milik Anda

Setiap penyedia yang menjual privasi mengklaim disknya terenkripsi. Klaim itu biasanya benar, dan biasanya menjawab pertanyaan yang tidak pernah diajukan siapa pun. Enkripsi memiliki tiga keadaan yang perlu diperhatikan, dan sebuah server menghabiskan seluruh masa kerjanya justru pada keadaan yang tidak dicakup oleh enkripsi disk penuh. Inilah letak batas yang sebenarnya, apa yang berada di masing-masing sisinya, dan mana dari dua susunan yang dijual di bawah nama yang sama itu yang benar-benar menyerahkan kunci ke tangan Anda.

Tiga keadaan, dan satu yang tidak pernah dienkripsi

Data digambarkan berada dalam salah satu dari tiga keadaan, dan industri telah menuntaskan dua di antaranya secara meyakinkan. Saat tidak aktif adalah data yang berada di disk tanpa ada yang sedang membacanya: dituntaskan oleh enkripsi disk penuh, serta oleh enkripsi database atau object-store yang dilapiskan di atasnya. Saat transit adalah data yang melintasi jaringan: dituntaskan oleh TLS, cukup tuntas hingga sertifikat yang salah terbit kini menjadi berita. Saat digunakan adalah data yang dimuat ke memori sebuah proses yang berjalan — dan di situlah setiap byte yang dilayani server Anda harus berada, sesingkat apa pun, agar dapat dilayani sama sekali.

Ungkapan encryption at rest memang tepat, dan ketepatannya justru mudah terlewat saat dibaca. Ungkapan itu menggambarkan keadaan data Anda selama mesin dalam kondisi mati. Server adalah mesin yang seluruh tugasnya justru tidak boleh mati. Selama berbulan-bulan ia berjalan, volumenya terbuka, berkas database-nya dapat dibaca oleh proses mana pun yang berjalan sebagai pengguna yang tepat, dan enkripsi tidak melakukan apa-apa selain menunggu pemadaman listrik.

Hal kedua yang disembunyikan oleh keempat kata itu adalah milik siapa kunci itu. Dua susunan yang sama sekali berbeda dijual di bawah nama yang sama. Penyedia dapat mengenkripsi lapisan penyimpanan dengan kunci yang dikelolanya sendiri: ini melindungi proses pemusnahan perangkat milik penyedia dan mengurangi paparan pelanggarannya sendiri, dan memang melindungi Anda dari disk yang dibawa keluar gedung — tetapi pihak yang memegang kunci tetap pihak yang Anda pertanyakan sejak awal. Atau volume dapat dienkripsi di dalam mesin Anda sendiri, dengan kunci yang tidak ada di mana pun kecuali di kepala Anda dan di memori kernel yang sedang berjalan. Hanya susunan kedua yang mengubah apa yang dapat diperoleh pihak ketiga, dan hanya yang kedua itulah yang dimaksud oleh sisa panduan ini.

Semua ini bukan argumen untuk tidak mengenkripsi disk. Ini argumen untuk mengetahui skenario mana, dari delapan yang tercantum di bawah, yang sudah tercakup dan mana yang belum. Enkripsi yang mencegah satu hal nyata layak dimiliki; enkripsi yang Anda kira mencegah delapan hal justru lebih buruk daripada tanpa enkripsi sama sekali, karena keyakinan itu mengakhiri percakapan yang seharusnya berlanjut.

Di mana kunci berada selama mesin berjalan

Saat Anda membuka kunci volume LUKS, passphrase yang Anda ketikkan bukanlah kuncinya. Passphrase itu membuka bungkus master key yang tersimpan di header volume, dan master key tersebut kemudian disimpan di memori kernel sampai volume ditutup atau mesin kehilangan daya. Setiap pembacaan dan penulisan melewatinya. Tidak ada konfigurasi disk terenkripsi yang berfungsi di mana kuncinya berada di tempat lain selama disk sedang digunakan — ini bukan detail implementasi yang bisa diperbaiki siapa pun, ini adalah makna dari menggunakan disk terenkripsi itu sendiri.

Pada perangkat keras milik Anda sendiri, memori itu berada dalam casing di ruangan yang Anda kendalikan, dan serangan terhadapnya bersifat eksotis: kehadiran fisik, serta sisa muatan yang masih tertinggal di chip memori selama beberapa detik setelah daya diputus. Pada server virtual, situasinya berbeda dari segi jenis, bukan sekadar derajat. Memori kernel Anda adalah bagian dari memori host. Hipervisor dapat mengaksesnya menurut definisinya sendiri, karena mengaksesnya adalah cara hipervisor memberikannya kepada Anda sejak awal. Tiga operasi yang sepenuhnya biasa membacanya:

• Live migration. Memindahkan mesin virtual yang sedang berjalan antar-host fisik menyalin memorinya sementara ia tetap berjalan. Ini adalah sebuah fitur — begini caranya host dirawat tanpa me-reboot Anda — dan master key Anda ada di antara halaman-halaman yang disalin.
• Snapshot yang menyertakan memori. Snapshot yang hanya mencakup disk dari volume yang Anda enkripsi sendiri hanya berisi ciphertext dan tidak ada yang lain. Snapshot yang memungkinkan mesin melanjutkan persis dari titik semula berisi kunci itu, karena kunci adalah bagian dari apa yang membentuk "persis dari titik semula" tersebut.
• Memory dump. Memori guest Anda berada di dalam ruang alamat sebuah proses pada host. Membaca memori proses tersebut adalah operasi debugging rutin, dan alatnya sudah tersedia bersama stack virtualisasi, tidak perlu diselundupkan.

Tidak satu pun dari itu menyatakan bahwa penyedia Anda melakukannya. Itu hanya menyatakan bahwa tindakan-tindakan tersebut tidak memerlukan kerja sama dari Anda, tidak meninggalkan jejak apa pun yang bisa Anda lihat, dan tidak dapat dibedakan dari pemeliharaan platform biasa. Itulah satu-satunya hal yang layak dicatat dalam model ancaman: bukan apa yang sedang dilakukan seseorang, melainkan apa yang mampu mereka lakukan tanpa Anda ketahui. Penalaran yang sama, satu lapisan lebih jauh, adalah alasan mengapa registry dan proxy di depan Anda layak masuk daftar yang sama dengan host.

Masalah reboot, dan jalan pintas yang meniadakannya

Volume root yang terenkripsi harus dibuka kuncinya sebelum sistem boot cukup jauh untuk menerima koneksi SSH. Pada laptop, Anda mengetikkan passphrase langsung di keyboard. Pada mesin yang berjarak dua ribu kilometer, di gedung yang belum pernah Anda masuki, tidak ada keyboard yang bisa Anda jangkau pada saat dibutuhkan. Setiap jawaban praktis untuk itu adalah sebuah kompromi — dan satu dari empat cara di bawah ini bukanlah kompromi sama sekali, melainkan cara agar tampak seolah-olah sudah berkompromi.

Empat cara membuka kunci volume root terenkripsi pada mesin jarak jauh

Metode	Reboot tanpa pengawasan	Menghentikan disk yang dicuri	Konsekuensinya
SSH ke dalam boot image	Tidak	Ya	Server SSH minimal di dalam initramfs memungkinkan Anda terhubung dan mengetikkan passphrase. Mesin tetap mati sampai ada orang yang terjaga dan dapat dihubungi. Ini pilihan yang jujur, dan konsekuensinya nyata: reboot pada pukul empat pagi berarti gangguan layanan sampai ada yang menyadarinya.
Kunci terikat jaringan	Ya	Sebagian	Mesin mengambil kunci pembukanya saat boot dari server yang Anda jalankan di tempat lain, dan Anda dapat menolak memberikan kunci ke mesin yang telah berpindah atau yang tidak Anda reboot sendiri. Server kunci itu harus tetap menyala, dan harus berada di tempat yang tidak terjangkau oleh perintah yang sama — jika tidak, Anda hanya membagi satu kunci ke dua pintu dengan satu gembok.
Berkas kunci di dalam boot image	Ya	Tidak	Kunci berada di dalam initramfs, initramfs berada di partisi boot yang tidak terenkripsi, dan partisi boot itu berada di disk yang justru sedang Anda lindungi. Siapa pun yang mengambil disk itu ikut mengambil kuncinya. Konfigurasi ini umum, boot-nya mulus, dan sama sekali tidak melindungi apa pun.
Disegel ke TPM	Ya	Sebagian	Pada perangkat keras milik Anda sendiri, chip keamanan sungguhan hanya melepaskan kunci ke rantai boot yang belum diubah. Pada server virtual, chip itu diemulasikan oleh host, sehingga menyegel kunci ke chip tersebut justru menyerahkan kunci itu tepat kepada pihak yang seharusnya dijauhkan darinya.

Baris ketiga ini layak diperhatikan lebih lama. Di situlah Anda berakhir ketika persyaratannya ditulis sebagai disk harus dienkripsi tanpa ada yang bertanya untuk apa. Audit pun lolos. Block device itu memang benar-benar terenkripsi. Kuncinya ikut menumpang di keping logam yang sama, dalam sebuah berkas yang akan dibaca recovery shell dalam waktu sekitar empat detik.

Ini juga perbedaan praktis paling jelas antara mesin virtual yang disewa dan mesin milik Anda sendiri. Pada perangkat keras dedikasi, antarmuka manajemen out-of-band memberi Anda konsol yang tetap bertahan meski terjadi reboot, sehingga baris pertama tidak lagi berarti gangguan layanan melainkan hanya interupsi dua menit — dan masalah chip emulasi pada baris keempat pun lenyap, karena chip-nya disolder ke papan sirkuit, bukan ditulis dalam perangkat lunak oleh pihak yang justru sedang Anda waspadai.

Apa yang benar-benar diberikan enkripsi disk penuh

Pertanyaan yang sama, diajukan dalam delapan cara. Kolom yang penting adalah kolom terakhir, karena di setiap baris tempat enkripsi tidak membantu, ada hal lain yang membantu — dan menyebutkan hal itulah nilai sesungguhnya dari latihan ini.

Delapan skenario, dan apakah enkripsi disk penuh mengubah hasilnya

Skenario	Enkripsi membantu	Yang sebenarnya menentukan
Disk dipensiunkan, dijual kembali, atau dikembalikan dalam masa garansi	Ya	Tidak ada hal lain yang mencakup ini. Disk terus-menerus keluar dari pusat data, sanitasi adalah sebuah proses, dan proses bisa gagal tanpa disadari. Inilah skenario yang menjadi alasan enkripsi disk penuh diciptakan, dan terhadapnya ia bekerja persis seperti yang dijanjikan.
Mesin dimatikan dan disknya dilepas	Ya	Perlindungan yang sama dengan batas yang sama, dan batas itu adalah kata mati. Mesin yang diambil selagi berjalan adalah mesin yang diambil dalam keadaan terbuka kuncinya, dengan volume terbuka dan kunci masih ada di memorinya.
Salinan cadangan berada di tempat lain	Sebagian	Enkripsi pada volume sumber tidak berpengaruh apa pun terhadap salinan datanya. Yang menentukan adalah apakah cadangan itu dienkripsi sebelum meninggalkan mesin, dengan kunci yang tidak disimpan pada mesin yang dicadangkan itu sendiri.
Platform mengambil snapshot	Sebagian	Snapshot yang hanya mencakup disk dari volume yang Anda enkripsi sendiri berupa ciphertext dan tidak berguna bagi siapa pun tanpa passphrase Anda. Snapshot yang menangkap keadaan memori ikut menangkap kuncinya juga. Keduanya sama-sama disebut snapshot.
Seseorang mendapatkan shell di mesin yang sedang berjalan	Tidak	Volume sudah terbuka, dan penyusup membaca berkas, bukan blok mentah. Penambalan, privilese minimum, dan kredensial yang tidak dipakai ulang di berbagai layanan yang menentukan baris ini, dan enkripsi tidak menyumbang apa pun di sini.
Operator host, atau siapa pun yang memegang akses operator host	Tidak	Hanya enkripsi yang kuncinya tidak pernah masuk ke mesin itu sama sekali. Enkripsi memori perangkat keras adalah satu-satunya pengecualian, dan itu nonaktif secara default di mana pun, sebagaimana dibahas pada bagian berikut.
Perintah diajukan kepada penyedia	Sebagian	Yurisdiksi menentukan siapa yang boleh bertanya dan atas dasar apa; enkripsi menentukan apa yang bisa dimuat oleh jawabannya. Posisi hukum resmi kami terdiri dari dua kalimat terpisah, dan keduanya sama-sama penting: kami tidak menyimpan kunci pelanggan dan tidak dapat menyerahkannya, dan volume yang tidak terenkripsi pada server virtual tetap memerlukan perintah yang menyebut layanan tersebut secara spesifik.
Anda harus mengungkapkan pelanggaran data	Sebagian	Jika pengguna Anda berada di UE, Pasal 32 GDPR menyebut enkripsi secara eksplisit di antara langkah-langkah yang diharapkan dari Anda, dan Pasal 34 membebaskan kewajiban memberi tahu individu yang bersangkutan — tidak pernah otoritas pengawas — apabila data telah dibuat tidak terbaca. Berlaku atau tidaknya hal ini sepenuhnya bergantung pada di mana kunci berada saat data itu keluar.

Di atas disk: apa yang bertahan dari host yang bermusuhan

Semua yang dibahas sejauh ini menyangkut lapisan yang berhenti pada block device. Tiga hal berada di atasnya, dan bersama-sama ketiganya adalah satu-satunya jawaban untuk baris kelima, keenam, dan ketujuh pada tabel tadi.

Enkripsi di atas aplikasi, bukan di bawahnya

Enkripsi tingkat kolom (field-level) berarti aplikasi mengenkripsi sebuah nilai sebelum nilai itu mencapai database, dan mendekripsinya kembali setelah dibaca. Dump database menghasilkan ciphertext, siapa pun yang mengambil dump itu dan lewat jalur apa pun. Konsekuensinya, Anda kehilangan kemampuan mencari atau mengindeks kolom yang terenkripsi, itulah sebabnya ia hanya cocok untuk sedikit kolom yang benar-benar layak — isi pesan, dokumen yang diunggah, token pihak ketiga — bukan untuk segalanya. Ujung dari jalan ini adalah end-to-end: kunci dimiliki pengguna, server tidak pernah menyimpan plaintext, dan host yang bermusuhan tidak memperoleh apa pun karena memang tidak ada apa pun untuk diperoleh. Itulah satu-satunya arsitektur pada halaman ini yang benar-benar tidak peduli siapa yang menjalankan perangkat kerasnya, dan itu adalah keputusan produk jauh sebelum menjadi keputusan infrastruktur.

Cadangan adalah keputusan terpisah, bukan konsekuensi

Cara paling umum data keluar dari mesin yang terenkripsi adalah lewat cadangan. Snapshot yang dikirim ke object storage, dump database yang disinkronkan ke penyedia kedua, arsip yang diunduh ke workstation — tak satu pun dari itu mewarisi apa pun dari volume asalnya. Enkripsi data justru pada saat ditulis ke dalam cadangan, dengan kunci yang disimpan di tempat yang tidak terjangkau oleh mesin itu sendiri, sehingga server yang disusupi tidak dapat mendekripsi riwayatnya sendiri. Lalu pulihkan salah satu cadangan itu, pada mesin yang berbeda, sebelum benar-benar dibutuhkan: cadangan terenkripsi yang tidak bisa Anda buka adalah cara yang rapi, dalam artian buruk, untuk kehilangan segalanya sekaligus. Salinan di negara lain juga berarti salinan di bawah seperangkat aturan lain, yang merupakan yurisdiksi kedua yang Anda pilih tanpa disadari.

Enkripsi memori, dan mengapa Anda kemungkinan besar tidak memilikinya

Keadaan yang tidak pernah dienkripsi siapa pun itu ternyata punya jawaban dari sisi perangkat keras. Ekstensi confidential computing — SEV-SNP milik AMD, TDX milik Intel — mengenkripsi memori dan keadaan register guest dengan kunci yang dipegang oleh prosesor keamanan terpisah, bukan oleh hipervisor, sehingga host yang men-dump memori hanya mendapatkan ciphertext. Ini nyata dan sudah tersedia. Namun cakupannya juga sempit: SEV-SNP mensyaratkan silikon EPYC generasi ketiga atau lebih baru, host harus dikonfigurasi khusus untuknya, dan guest harus melakukan atestasi bahwa fitur itu benar-benar aktif. Hampir tidak ada server virtual serbaguna yang menawarkannya, dan tidak ada satu pun yang menawarkannya secara diam-diam. Anggap saja Anda tidak memilikinya, kecuali penyedia menyatakan secara tertulis bahwa Anda memilikinya dan dapat menjelaskan cara memverifikasi atestasinya sendiri.

Konfigurasi yang jujur soal batasnya

Semua ini tidak berujung pada tidak usah repot-repot. Ini berujung pada sebuah konfigurasi yang batasnya bisa Anda ucapkan dengan lantang tanpa perlu ragu.

1. Tuliskan satu skenario tunggal yang sedang Anda pertahankan diri darinya (5 menit). Disk yang dipensiunkan, mesin yang disita saat sedang berjalan, host yang bermusuhan, perintah pengadilan, pelanggaran data yang harus diungkapkan. Kelimanya punya jawaban berbeda, dan konfigurasi yang menyasar kelimanya sekaligus nyaris pasti tidak mencapai satu pun dari kelimanya.
2. Tempatkan enkripsi di mana kunci Anda berada (keputusan). Jika penyedia yang memegang kunci, yang Anda beli hanyalah perlindungan terhadap disk yang keluar gedung, tidak lebih. Jika Anda ingin lebih dari itu, volume harus dibuka kuncinya dari dalam guest, oleh Anda sendiri, dengan sesuatu yang tidak pernah dilihat platform.
3. Enkripsi volume data, bukan root (konfigurasi). Root yang terenkripsi berarti setiap reboot harus menunggu Anda. Volume terenkripsi terpisah yang menampung direktori database, unggahan, dan rahasia memungkinkan mesin menyala kembali sendiri sementara bagian sensitif tetap tertutup sampai Anda membukanya. Inilah kompromi yang seharusnya diambil sebagian besar platform kecil, dan hampir tidak ada yang menuliskannya.
4. Jangan pernah meninggalkan berkas kunci di partisi boot yang tidak terenkripsi (aturan). Jika mesin boot tanpa pengawasan, tanpa server kunci dan tanpa konsol, kuncinya pasti ada di disk; tidak ada kemungkinan ketiga. Itu kompromi yang wajar ketika disk yang dicuri memang satu-satunya model ancaman Anda, dan sekadar penipuan diri sendiri dalam semua kasus lainnya.
5. Enkripsi cadangan pada saat ditulis, dengan kunci yang disimpan di tempat lain (konfigurasi). Lalu pulihkan salah satunya ke mesin yang berbeda, pada hari saat tidak ada apa pun yang sedang darurat.
6. Katakan apa yang sudah tercakup, dalam satu kalimat (5 menit). Kurang lebih begini: penyerang yang mencabut disk ini dari rak tidak mendapatkan apa-apa, dan siapa pun yang memiliki akses root di mesin yang sedang berjalan atau di hostnya mendapatkan segalanya. Jika kalimat itu terasa tidak nyaman untuk dituliskan, itu karena kalimat itu benar.

Dua dari enam langkah itu adalah keputusan, dan empat adalah konfigurasi. Keputusan memakan waktu satu sore, dan konfigurasi memakan waktu satu jam, dan satu jam itu tidak ada artinya tanpa satu sore tadi. Melakukannya dalam urutan terbalik adalah cara orang berakhir di baris ketiga tabel pertama tadi, dengan mesin yang lolos audit tetapi tidak melindungi mereka dari siapa pun.

Skenario mana yang sedang Anda pertahankan diri darinya adalah pertanyaan pemodelan ancaman sebelum menjadi pertanyaan enkripsi, dan versi satu jam dari latihan itu menghasilkan kalimat di langkah keenam hampir sebagai efek samping. Jika jawabannya ternyata perintah pengadilan, bukan disk yang dicuri, lapisan yang menentukan hasilnya sama sekali tidak berada di disk Anda — melainkan hukum siapa yang menjangkau penyedia Anda, dan cara memeriksanya sebelum Anda mempercayainya.

Ditulis oleh para insinyur yang mengoperasikan platform ini, dan ditinjau ulang hari ini. Jika ada yang salah atau sudah usang di sini, laporkan dari panel pelanggan — dari sanalah sekitar separuh isi ini berasal.