Schijfversleuteling op een machine die niet van u is

Elke aanbieder die privacy verkoopt, zegt dat de schijven versleuteld zijn. Dat klopt meestal, en het beantwoordt meestal een vraag die niemand stelde. Versleuteling kent drie toestanden om rekening mee te houden, en een server brengt heel zijn werkende bestaan door in de ene toestand die volledige schijfversleuteling niet dekt. Dit is waar de grens werkelijk ligt, wat er aan weerszijden van staat, en welke van de twee regelingen die onder dezelfde vier woorden worden verkocht u wél de sleutel in handen geeft.

Drie toestanden, en de ene die niemand versleutelt

Gegevens worden beschreven als verkerend in een van drie toestanden, en de sector heeft er twee overtuigend opgelost. In rust zijn gegevens die op een schijf staan zonder dat iets ze op dat moment leest: opgelost door volledige schijfversleuteling, aangevuld met versleuteling op database- of objectopslagniveau. Onderweg zijn gegevens die een netwerk oversteken: opgelost door TLS, en wel zo grondig dat een verkeerd uitgegeven certificaat tegenwoordig nieuws is. In gebruik zijn gegevens die geladen zijn in het geheugen van een draaiend proces — en daar moet elke byte die uw server aflevert, hoe kort ook, doorheen om ooit afgeleverd te worden.

De term versleuteling in rust is precies, en precies op een manier waar je makkelijk overheen leest. Ze beschrijft de toestand van uw gegevens terwijl de machine uit staat. Een server is een machine wiens hele taak erin bestaat niet uit te staan. Tijdens de maanden dat hij draait, staan zijn volumes open, zijn zijn databasebestanden leesbaar voor elk proces dat als de juiste gebruiker draait, en doet de versleuteling niets anders dan wachten op een stroomstoring.

Het tweede dat die vier woorden verbergen, is van wie de sleutel is. Er worden twee volstrekt verschillende regelingen onder verkocht. Een aanbieder kan de opslaglaag versleutelen met sleutels die de aanbieder zelf beheert: dat beschermt het eigen buitendienststellingsproces van de aanbieder en verkleint diens eigen blootstelling bij een inbreuk, en het beschermt u wel degelijk tegen een schijf die het gebouw uit loopt — maar de partij die de sleutel in handen heeft, is precies de partij waar u naar vroeg. Of het volume kan binnen uw eigen machine worden versleuteld, met een sleutel die nergens bestaat behalve in uw hoofd en in het geheugen van een draaiende kernel. Alleen de tweede regeling verandert wat een derde partij kan bemachtigen, en alleen de tweede is wat de rest van deze gids bedoelt.

Niets hiervan pleit tegen het versleutelen van schijven. Het pleit ervoor te weten welke van de acht scenario's hieronder u afdekt en welke niet. Versleuteling die één reëel gevaar tegenhoudt, is de moeite waard; versleuteling waarvan u denkt dat ze er acht tegenhoudt, is erger dan geen versleuteling, omdat die overtuiging het gesprek beëindigt.

Waar de sleutel blijft terwijl de machine draait

Wanneer u een LUKS-volume ontgrendelt, is de wachtwoordzin die u typt niet de sleutel. Ze ontsluit een hoofdsleutel die in de header van het volume is opgeslagen, en die hoofdsleutel wordt vervolgens bewaard in kernelgeheugen totdat het volume wordt gesloten of de machine geen stroom meer krijgt. Elke lees- en schrijfbewerking gaat erdoorheen. Er bestaat geen werkende configuratie van een versleutelde schijf waarbij de sleutel zich ergens anders bevindt terwijl de schijf in gebruik is — dat is geen implementatiedetail dat iemand zou kunnen verhelpen, het is wat een versleutelde schijf gebruiken betekent.

Op hardware die u zelf bezit, bevindt dat geheugen zich in een behuizing in een ruimte die u controleert, en de aanval erop is exotisch: fysieke aanwezigheid, en de seconden restlading die geheugenchips vasthouden nadat de stroom is uitgevallen. Op een virtuele server verschilt de situatie in aard, niet alleen in gradatie. Het geheugen van uw kernel is een deel van het geheugen van de host. De hypervisor kan het per definitie aanspreken, want juist door het aan te spreken kreeg u het ooit van de hypervisor toegewezen. Drie volstrekt gewone handelingen lezen het:

• Een livemigratie. Bij het verplaatsen van een draaiende virtuele machine tussen fysieke hosts wordt het geheugen ervan gekopieerd terwijl ze blijft draaien. Dit is een functie — zo wordt een host onderhouden zonder dat u hoeft te herstarten — en uw hoofdsleutel bevindt zich in de pagina's die worden gekopieerd.
• Een snapshot die het geheugen omvat. Een snapshot van alleen de schijf van een volume dat u zelf hebt versleuteld, bevat cijfertekst en verder niets. Een snapshot waarmee de machine precies daar hervat waar ze was, bevat de sleutel, want die sleutel maakt deel uit van wat "precies waar ze was" inhoudt.
• Een geheugendump. Het geheugen van uw gast bevindt zich binnen de adresruimte van een proces op de host. Het lezen van het geheugen van dat proces is een routinematige debughandeling, en de tooling wordt standaard meegeleverd met de virtualisatiestack in plaats van naar binnen gesmokkeld te moeten worden.

Niets hiervan stelt dat uw aanbieder dit ook daadwerkelijk doet. Het stelt dat deze handelingen geen medewerking van u vereisen, geen spoor achterlaten in iets wat u kunt zien, en niet te onderscheiden zijn van gewoon platformonderhoud. Dat is de enige eigenschap die het waard is om in een dreigingsmodel te noteren: niet wat iemand daadwerkelijk doet, maar wat hij in staat is te doen zonder dat u het merkt. Dezelfde redenering, één laag verder naar buiten, is waarom de registry en de proxy vóór u op dezelfde lijst thuishoren als de host.

Het rebootprobleem, en de sluiproute die het ondermijnt

Een versleuteld rootvolume moet worden ontgrendeld voordat het systeem ver genoeg opstart om een SSH-verbinding te accepteren. Op een laptop typt u de wachtwoordzin op het toetsenbord. Bij een machine tweeduizend kilometer verderop, in een gebouw waar u nooit een voet hebt gezet, is er geen toetsenbord binnen handbereik op het moment dat het nodig is. Elk praktisch antwoord daarop is een afweging — en één van de vier hieronder is helemaal geen afweging, maar een manier om te doen alsof er wél een is gemaakt.

Vier manieren om een versleuteld rootvolume op een machine op afstand te ontgrendelen

Methode	Onbeheerde herstart	Houdt een gestolen schijf tegen	Wat het u kost
SSH naar de bootimage	Nee	Ja	Een minimale SSH-server binnen de initramfs laat u verbinden en de wachtwoordzin typen. De machine blijft plat totdat een mens wakker en bereikbaar is. Dit is de eerlijke optie, en de kosten zijn reëel: een herstart om vier uur 's nachts is een storing totdat iemand het opmerkt.
Netwerkgebonden sleutel	Ja	Deels	De machine haalt bij het opstarten zijn ontgrendelingssleutel op bij een server die u elders draait, en u kunt weigeren een sleutel te leveren aan een machine die is verplaatst of die u niet zelf hebt herstart. De sleutelserver moet online blijven, en hij moet ergens staan waar hetzelfde bevel niet bij kan — anders hebt u de sleutel over twee deuren met één slot verdeeld.
Sleutelbestand in de bootimage	Ja	Nee	De sleutel bevindt zich in de initramfs, de initramfs bevindt zich op een onversleutelde bootpartitie, en de bootpartitie bevindt zich op de schijf die u probeerde te beschermen. Wie de schijf meeneemt, neemt de sleutel mee. Deze configuratie komt veel voor, ze start probleemloos op, en ze beschermt tegen helemaal niets.
Verzegeld aan een TPM	Ja	Deels	Op hardware die u zelf bezit, geeft een echte beveiligingschip de sleutel alleen vrij aan een bootketen die niet is gewijzigd. Op een virtuele server wordt die chip geëmuleerd door de host, zodat het verzegelen van een sleutel eraan de sleutel juist in handen geeft van de partij waarvoor u hem probeerde af te schermen.

De derde rij verdient een lange blik. Daar kom je terecht wanneer de eis werd geformuleerd als de schijven moeten versleuteld zijn en niemand vroeg waartoe. De audit wordt doorstaan. Het blockdevice is écht versleuteld. De sleutel reist mee op hetzelfde stuk metaal, in een bestand dat een recoveryshell in een seconde of vier zal uitlezen.

Dit is meteen het duidelijkste praktische verschil tussen een gehuurde virtuele machine en een machine die echt van u is. Bij dedicated hardware geeft de out-of-band-beheerinterface u een console die een herstart overleeft, waardoor de eerste rij geen storing meer is maar een onderbreking van twee minuten — en het probleem van de geëmuleerde chip uit de vierde rij verdwijnt, omdat de chip op een bordje is gesoldeerd in plaats van in software geschreven door de partij waartegen u zich probeert te verdedigen.

Wat volledige schijfversleuteling werkelijk oplevert

Dezelfde vraag, op acht manieren gesteld. De kolom die ertoe doet is de laatste, want in elke rij waar versleuteling niet helpt, helpt iets anders wel — en dat iets benoemen is de hele waarde van deze oefening.

Acht scenario's, en of volledige schijfversleuteling de uitkomst verandert

Scenario	Versleuteling helpt	Wat het daadwerkelijk bepaalt
Een schijf wordt uitgefaseerd, doorverkocht of onder garantie geretourneerd	Ja	Niets anders dekt dit. Schijven verlaten voortdurend datacenters, sanering is een proces, en processen falen zonder geluid te maken. Dit is het scenario waarvoor volledige schijfversleuteling is uitgevonden, en daartegen werkt ze precies zoals beloofd.
De machine wordt uitgeschakeld en de schijf wordt verwijderd	Ja	Dezelfde bescherming met dezelfde grens, en die grens is het woord uit. Een machine die wordt meegenomen terwijl ze draait, is een machine die ontgrendeld wordt meegenomen, met open volumes en een sleutel die nog aanwezig is.
Een back-upkopie bevindt zich elders	Deels	Versleuteling op het bronvolume doet niets voor een kopie van de gegevens. Wat het bepaalt, is of de back-up al versleuteld was voordat ze vertrok, met een sleutel die niet is opgeslagen op de machine die wordt geback-upt.
Het platform maakt een snapshot	Deels	Een snapshot van alleen de schijf van een volume dat u zelf hebt versleuteld, is cijfertekst en nutteloos voor wie uw wachtwoordzin niet kent. Een snapshot die ook de geheugentoestand vastlegt, legt de sleutel meteen mee vast. Beide heten snapshots.
Iemand krijgt een shell op de draaiende machine	Nee	Het volume staat al open, en een indringer leest bestanden in plaats van blokken. Patchen, minimale rechten en inloggegevens die niet worden hergebruikt tussen diensten bepalen deze rij, en versleuteling draagt er niets aan bij.
De host-operator, of wie ook diens toegang bezit	Nee	Alleen versleuteling waarvan de sleutel de machine nooit binnenkomt, zou helpen. Hardwarematige geheugenversleuteling is de enige uitzondering, en die staat overal standaard uit — dat komt in de volgende sectie aan bod.
Er wordt een bevel aan de aanbieder betekend	Deels	Jurisdictie bepaalt wie mag vragen en op welke gronden; versleuteling bepaalt wat een antwoord zou kunnen bevatten. Ons eigen gepubliceerde standpunt bestaat uit twee afzonderlijke zinnen, en beide tellen: wij bewaren geen versleutelingssleutels van klanten en kunnen ze niet overhandigen, en een onversleuteld volume op een virtuele server vereist nog steeds een bevel dat die dienst met naam noemt.
U moet een datalek melden	Deels	Als uw gebruikers in de EU zitten, noemt artikel 32 van de AVG versleuteling uitdrukkelijk onder de maatregelen die van u worden verwacht, en artikel 34 heft de plicht op om de betrokkenen te informeren — nooit de toezichthouder — wanneer de gegevens onbegrijpelijk zijn gemaakt. Of dat van toepassing is, hangt volledig af van waar de sleutel was op het moment dat de gegevens vertrokken.

Boven de schijf: wat een vijandige host overleeft

Alles tot nu toe betreft een laag die stopt bij het blockdevice. Daarboven bevinden zich drie zaken, en samen zijn zij het enige antwoord op de vijfde, zesde en zevende rij van die tabel.

Versleutel boven de applicatie, niet eronder

Versleuteling op veldniveau betekent dat de applicatie een waarde versleutelt voordat ze de database bereikt, en ze weer ontsleutelt na het terugvragen. Een dump van de database levert cijfertekst op, wie de dump ook maakte en langs welke weg dan ook. Het kost u het vermogen om de versleutelde kolommen te doorzoeken of te indexeren, en juist daarom hoort het thuis op de weinige velden die het verdienen — berichtteksten, geüploade documenten, tokens van derden — en niet op alles. Het eindpunt van die weg is end-to-end: de sleutel behoort toe aan de gebruiker, de server houdt nooit platte tekst vast, en een vijandige host bemachtigt niets omdat er niets te bemachtigen valt. Dat is de enige architectuur op deze pagina die werkelijk onverschillig is voor wie de hardware beheert, en het is een productbeslissing lang voordat het een infrastructuurbeslissing is.

Back-ups zijn een aparte beslissing, geen gevolg

De gebruikelijkste manier waarop gegevens een versleutelde machine verlaten, is een back-up. Een snapshot die naar objectopslag wordt gepusht, een databasedump die naar een tweede aanbieder wordt gesynchroniseerd, een archief dat naar een werkstation wordt gehaald — geen van alle erft ook maar iets van het volume waar het vandaan komt. Versleutel op het moment dat de gegevens in de back-up worden geschreven, met een sleutel die ergens wordt bewaard waar de machine zelf niet bij kan, zodat een gecompromitteerde server zijn eigen geschiedenis niet kan ontsleutelen. Herstel er vervolgens één, op een andere machine, vóórdat het nodig is: een versleutelde back-up die u niet kunt openen, is een ongewoon nette manier om alles in één klap kwijt te raken. Een kopie in een ander land is ook een kopie onder een andere reeks regels, wat een tweede jurisdictie is die u zonder het te merken hebt gekozen.

Geheugenversleuteling, en waarom u die waarschijnlijk niet hebt

Voor de toestand die niemand versleutelt, bestaat wel degelijk een hardware-antwoord. Confidential-computing-uitbreidingen — SEV-SNP van AMD, TDX van Intel — versleutelen het geheugen en de registertoestand van een gast onder een sleutel die wordt bewaard door een aparte beveiligingsprocessor in plaats van door de hypervisor, zodat een host die het geheugen dumpt alleen cijfertekst terugkrijgt. Het is echt en het wordt daadwerkelijk uitgeleverd. Het is ook smal: SEV-SNP vereist EPYC-silicium van de derde generatie of nieuwer, de host moet er doelbewust voor geconfigureerd worden, en de gast moet attesteren dat hij het heeft gekregen. Vrijwel geen enkele algemene virtuele server biedt het aan, en geen enkele biedt het stilzwijgend aan. Ga ervan uit dat u het niet hebt, tenzij een aanbieder dat schriftelijk bevestigt en u kan vertellen hoe u de attestatie zelf kunt verifiëren.

Een opzet die eerlijk is over de eigen beperkingen

Niets hiervan eindigt bij doe dan maar niets. Het eindigt bij een configuratie waarvan u de grenzen hardop kunt uitspreken zonder met de ogen te knipperen.

1. Schrijf het ene scenario op waartegen u zich verdedigt (5 min). Een uitgefaseerde schijf, een machine die draaiend in beslag wordt genomen, een vijandige host, een gerechtelijk bevel, een datalek dat u moet melden. Ze hebben elk een ander antwoord, en een opzet die op alle vijf tegelijk mikt, bereikt betrouwbaar geen enkele ervan.
2. Leg de versleuteling waar uw sleutel is (beslissing). Houdt de aanbieder de sleutel, dan hebt u alleen bescherming gekocht tegen een schijf die het gebouw verlaat, en niets daarbovenop. Wilt u meer dan dat, dan moet het volume van binnenuit de gast worden ontgrendeld, door uzelf, met iets wat het platform nooit te zien krijgt.
3. Versleutel het datavolume in plaats van de root (inrichting). Een versleutelde root betekent dat elke herstart op u wacht. Een apart versleuteld volume met de databasemap, de uploads en de geheimen laat de machine zelfstandig terugkomen, terwijl het gevoelige deel afgesloten blijft tot u het opent. Dit is het compromis dat de meeste kleine platformen zouden moeten sluiten, en bijna niemand legt het vast.
4. Laat het sleutelbestand nooit op de onversleutelde bootpartitie staan (regel). Als de machine onbeheerd opstart zonder sleutelserver en zonder console, staat de sleutel op de schijf; een derde mogelijkheid bestaat niet. Dat is een prima afweging wanneer een gestolen schijf werkelijk uw hele dreigingsmodel is, en zelfbedrog in elk ander geval.
5. Versleutel back-ups op het moment dat ze worden weggeschreven, met een sleutel die elders wordt bewaard (inrichting). Herstel er vervolgens één op een andere machine, op een dag waarop er niets in brand staat.
6. Zeg in één zin wat u hebt afgedekt (5 min). Iets in de trant van: een aanvaller die deze schijf uit het rek trekt, krijgt niets, en wie root heeft op de draaiende machine of op de host ervan, krijgt alles. Als die zin ongemakkelijk aanvoelt om op te schrijven, komt dat doordat hij waar is.

Twee van die zes zijn beslissingen en vier zijn inrichting. De beslissingen kosten een middag en de inrichting kost een uur, en dat uur is niets waard zonder die middag. Wie de volgorde omdraait, komt terecht in de derde rij van de eerste tabel, met een machine die de audit doorstaat maar niemand beschermt.

Tegen welk scenario u zich verdedigt, is eerst een vraag van dreigingsmodellering en pas daarna een vraag van versleuteling, en de eenurige versie van die oefening levert de zin uit stap zes bijna als bijproduct op. Blijkt het antwoord een gerechtelijk bevel te zijn in plaats van een gestolen schijf, dan ligt de laag die de uitkomst bepaalt helemaal niet op uw schijf — het is de vraag wiens wet uw aanbieder bereikt, en hoe u dat controleert voordat u het vertrouwt.

Geschreven door de engineers die het platform beheren, en herzien op vandaag. Als hier iets onjuist is of verouderd is geraakt, meld dat via het klantenpaneel — dat is waar ongeveer de helft hiervan vandaan komt.