公開鍵認証とエージェントフォワーディング

SSHの公開鍵認証では、通常サーバー上の~/.ssh/authorized_keysにあるauthorized_keysファイルを使用します。各行には、algorithm base64-key commentという形式の公開鍵が含まれます。サーバーは、クライアントがチャレンジに署名することで、対応する秘密鍵を所有していることを証明できるか確認します。

ssh-keygenコマンドは、認証に使用する鍵ペアを作成します。ssh-keygen -t ed25519を実行すると、最新のEd25519鍵ペアが生成されます。識別用のコメントは-Cで指定でき、メールアドレスなどを設定できます。このツールは、デフォルトでは秘密鍵（id_ed25519）と公開鍵（id_ed25519.pub）を~/.sshに保存します。

RSA 4096ビット鍵はレガシーシステムとの互換性が高い一方、署名の生成には時間がかかります。NIST P-256を使うECDSAは高速で、より小さい署名を生成しますが、NIST曲線のパラメータ選定を疑問視する暗号研究者もいます。Curve25519に基づくEd25519は現在のベストプラクティスです。高速で鍵と署名が小さく、既知の弱点がなく、最新のSSH実装で利用できます。

秘密鍵ファイルはパスフレーズで保護する必要があります。ssh-keygenは、パスフレーズから導出した鍵（最新の鍵ではbcryptを使用）で秘密鍵を暗号化します。そのため、攻撃者がファイルを盗んでも、パスフレーズなしでは利用できません。パスフレーズを設定しない場合、そのファイルにアクセスできる人は誰でも、対応する公開鍵を保持するサーバーであなたになりすまして認証できます。

ssh-agentデーモンは、ログインセッション中に復号済みの秘密鍵をメモリ上に保持します。ssh-add ~/.ssh/id_ed25519で鍵を読み込むと、パスフレーズの入力を一度求められます。その後のSSH接続では、パスフレーズを再入力せずにエージェントへチャレンジへの署名を依頼できるため、安全性と利便性を両立できます。

SSHサーバーが認証チャレンジを送信すると、SSHクライアントはUnixソケット経由で署名処理をssh-agentに委任します。エージェントはメモリ上に保存された秘密鍵を使って暗号署名を実行し、署名だけを返します。秘密鍵のバイト列がエージェントのプロセス外へ出ることはなく、SSHクライアント自体に渡ることもありません。

エージェントフォワーディング（ForwardAgent yesまたはssh -A）を使うと、リモートのSSHセッションから、以降の認証にローカルのエージェントを利用できます。これにより、踏み台ホストへ秘密鍵をコピーせずに経由接続できます。ただし、踏み台ホストが侵害された場合、そこにいるrootユーザーがエージェントソケットにアクセスし、任意のサーバーであなたになりすまして認証できる可能性があります。

ProxyJump（ssh -J bastion target）は、踏み台ホストにアクセスする際のForwardAgentより安全な代替手段です。踏み台ホストを経由するTCPトンネルを作成しますが、そこにエージェントソケットを公開しません。対象サーバーへの接続はローカルクライアントから直接行われ、踏み台ホストは暗号化されたTCPバイト列を転送するだけなので、認証情報を使用できません。

SSHは、認証局（CA）がホスト公開鍵とユーザー公開鍵に署名する、証明書ベースの認証をサポートしています。すべてのサーバーに個別の公開鍵を配布する代わりに、各サーバーでCAを信頼するように設定します。署名済みのユーザー証明書があれば、そのCAを信頼するすべてのサーバーにアクセスできます。証明書には、有効期限やプリンシパルの制限を埋め込むこともできます。

ssh-keyscanツールは、1台以上のホストに接続し、認証なしで公開ホスト鍵を取得します。デプロイスクリプトでknown_hostsファイルを自動的に作成する場合に便利です。出力はknown_hostsファイルへ直接パイプできます。たとえば、ssh-keyscan -H example.com >> ~/.ssh/known_hostsのように実行します。

公開鍵認証では、クライアントが公開鍵を送信し、サーバーがauthorized_keysを確認します。次にサーバーがセッションIDで署名したチャレンジを送信し、クライアントがエージェントを介して秘密鍵で署名します。最後にサーバーが保存済みの公開鍵で署名を検証します。検証に成功すれば、秘密の認証情報を送信せずに認証が完了します。

速度、鍵サイズの小ささ、高い安全性を備えているため、新しいデプロイで現在のベストプラクティスとされるSSH鍵の種類はどれですか？

重要なポイントは、公開鍵をauthorized_keysに保存すること、秘密鍵をパスフレーズで保護すること、ssh-agentを使って復号済みの鍵をメモリ上に保持すること、Ed25519鍵タイプを優先すること、踏み台ホストへのアクセスではエージェントソケットの公開を避けるためForwardAgentではなくProxyJumpを使うこと、そして大規模なアクセス管理にはSSH証明書を検討することです。