SSH: การรักษาความปลอดภัยการเข้าถึงระยะไกล

SSH-1 ซึ่งเป็นโพรโทคอล Secure Shell รุ่นดั้งเดิม มีข้อบกพร่องพื้นฐานด้านการออกแบบที่เปิดทางให้ผู้โจมตีที่ควบคุมการสื่อสารแทรกข้อมูลใด ๆ ลงในเซสชันที่เข้ารหัสโดยไม่ถูกตรวจพบ SSH-2 ซึ่งเป็นการออกแบบโพรโทคอลใหม่ทั้งหมดและเผยแพร่ในปี 2006 ใน RFC 4251-4254 แก้ไขจุดอ่อนเหล่านี้ด้วยโพรโทคอลแยกสำหรับชั้นขนส่ง การยืนยันตัวตน และการเชื่อมต่อ รวมทั้งใช้การตรวจสอบความถูกต้องครบถ้วนของข้อมูลที่รัดกุมยิ่งขึ้นด้วย HMAC ปัจจุบัน SSH-1 ถูกเลิกใช้แล้ว และไม่ควรมีเซิร์ฟเวอร์สมัยใหม่ใดเปิดใช้งาน

โพรโทคอลชั้นขนส่ง SSH จัดการการแลกเปลี่ยนกุญแจเริ่มต้นและสร้างช่องทางที่เข้ารหัสพร้อมการป้องกันความถูกต้องครบถ้วนของข้อมูล โพรโทคอลจะเจรจาอัลกอริทึมสำหรับการแลกเปลี่ยนกุญแจ (โดยทั่วไปคือ ECDH) การยืนยันตัวตนโฮสต์ (โดยทั่วไปคือ Ed25519 หรือ RSA) การเข้ารหัสแบบสมมาตร (โดยทั่วไปคือ AES-256-CTR หรือ ChaCha20-Poly1305) และ MAC (โดยทั่วไปคือ HMAC-SHA2-256) แพ็กเก็ตทุกแพ็กเก็ตหลังจากนั้นจะถูกเข้ารหัสและตรวจสอบความถูกต้องครบถ้วนของข้อมูลด้วยอัลกอริทึมที่เจรจาไว้

เมื่อชั้นขนส่งได้รับการรักษาความปลอดภัยแล้ว ชั้นการยืนยันตัวตนผู้ใช้จะเจรจาวิธีที่ผู้ใช้ใช้พิสูจน์ตัวตนต่อเซิร์ฟเวอร์ วิธีที่ใช้กันทั่วไปมีสามแบบ ได้แก่ รหัสผ่าน (ผู้ใช้พิมพ์รหัสผ่าน ซึ่งจะถูกส่งโดยเข้ารหัสผ่านชั้นขนส่ง) กุญแจสาธารณะ (ผู้ใช้พิสูจน์ว่าครอบครองกุญแจส่วนตัวที่ตรงกับกุญแจสาธารณะที่ได้รับอนุญาตบนเซิร์ฟเวอร์) และ GSSAPI (การผสานรวมการลงชื่อเข้าใช้ครั้งเดียวด้วย Kerberos สำหรับสภาพแวดล้อมระดับองค์กร)

ชั้นการเชื่อมต่อ SSH รวมช่องสัญญาณเชิงตรรกะหลายช่องไว้บนการเชื่อมต่อชั้นขนส่งที่เข้ารหัสเพียงหนึ่งเดียว เซสชัน SSH โดยทั่วไปมีหนึ่งช่องสัญญาณสำหรับเชลล์แบบโต้ตอบ ช่องสัญญาณเพิ่มเติมรองรับการส่งต่อพอร์ต การส่งต่อ X11 และการถ่ายโอนไฟล์ด้วย SFTP โดยทั้งหมดใช้การเชื่อมต่อเดียวกันที่ผ่านการยืนยันตัวตนและเข้ารหัสแล้ว คำขอช่องสัญญาณช่วยให้ไคลเอ็นต์ขอเทอร์มินัลเสมือน กำหนดตัวแปรสภาพแวดล้อม หรือเรียกใช้คำสั่งเฉพาะได้

เมื่อเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์ SSH เป็นครั้งแรก ไคลเอ็นต์จะได้รับกุญแจโฮสต์ของเซิร์ฟเวอร์และต้องตัดสินใจว่าจะเชื่อถือกุญแจนั้นหรือไม่ นโยบายเริ่มต้นคือความเชื่อถือเมื่อใช้งานครั้งแรก (TOFU) โดยระบบจะแจ้งให้ผู้ใช้ตรวจสอบลายนิ้วมือของกุญแจ ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงเป็นแฮช เช่น SHA256:... และหากยอมรับ ระบบจะจัดเก็บกุญแจนั้นไว้ในไฟล์ known_hosts ในการเชื่อมต่อครั้งถัดไป ระบบจะเปรียบเทียบกุญแจที่จัดเก็บไว้กับกุญแจที่เซิร์ฟเวอร์แสดง หากไม่ตรงกัน ระบบจะแสดงคำเตือนอย่างรุนแรงเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการโจมตีแบบคนกลาง

ไฟล์ known_hosts ซึ่งจัดเก็บอยู่ที่ ~/.ssh/known_hosts จะเก็บฐานข้อมูลกุญแจโฮสต์ของเซิร์ฟเวอร์ โดยจัดทำดัชนีตามชื่อโฮสต์และที่อยู่ IP แต่ละรายการจะเชื่อมโยงที่อยู่ของเซิร์ฟเวอร์กับกุญแจสาธารณะของเซิร์ฟเวอร์ หากกุญแจของเซิร์ฟเวอร์เปลี่ยนแปลง อาจเป็นเพราะติดตั้งเซิร์ฟเวอร์ใหม่หรือมีผู้โจมตีปลอมตัวเป็นเซิร์ฟเวอร์นั้น SSH จะปฏิเสธการเชื่อมต่อและแสดงคำเตือน ผู้ดูแลระบบใช้การยืนยันตัวตนโฮสต์ด้วยใบรับรองเพื่อหลีกเลี่ยงการตัดสินใจเรื่องความเชื่อถือแบบ TOFU เมื่อใช้งานในวงกว้าง

การยืนยันตัวตนด้วยกุญแจสาธารณะจะจัดเก็บกุญแจสาธารณะของผู้ใช้ไว้ใน ~/.ssh/authorized_keys บนเซิร์ฟเวอร์ เมื่อผู้ใช้เชื่อมต่อ เซิร์ฟเวอร์จะส่งคำท้าทายที่เข้ารหัสด้วยกุญแจสาธารณะ มีเพียงผู้ครอบครองกุญแจส่วนตัวที่ตรงกันเท่านั้นที่สามารถตอบกลับได้อย่างถูกต้อง ซึ่งเป็นการพิสูจน์ตัวตนโดยไม่ต้องส่งกุญแจส่วนตัวหรือรหัสผ่าน วิธีนี้ปลอดภัยกว่ารหัสผ่าน เพราะกุญแจส่วนตัวจะไม่ถูกส่งผ่านเครือข่ายและไม่สามารถถูกขโมยด้วยการหลอกลวงแบบฟิชชิงได้

อัลกอริทึมกุญแจ SSH ที่ใช้กันทั่วไปมีสามกลุ่ม กุญแจ RSA ขนาด 3072 หรือ 4096 บิตเข้ากันได้กับเซิร์ฟเวอร์ทั้งหมด ECDSA ที่ใช้เส้นโค้ง NIST P-256 ทำงานได้เร็วกว่า RSA เมื่อมีระดับความปลอดภัยเท่ากัน แต่พารามิเตอร์ด้านความปลอดภัยของ P-256 ถูกตั้งข้อสังเกต Ed25519 ซึ่งอ้างอิงอัลกอริทึมลายเซ็นดิจิทัลบนเส้นโค้ง Edwards เป็นคำแนะนำสมัยใหม่ โดยมีกุญแจขนาด 256 บิตที่รวดเร็วและมีขนาดเล็ก คุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่แข็งแกร่ง และไม่มีข้อกังวลเกี่ยวกับพารามิเตอร์เฉพาะกรณี

Tatu Ylönen นักวิจัยชาวฟินแลนด์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเฮลซิงกิ พัฒนา SSH ในปี 1995 หลังการโจมตีดักจับรหัสผ่านบนเครือข่ายมหาวิทยาลัยของเขาเปิดเผยข้อมูลรับรองหลายร้อยรายการ เขาเลือกพอร์ต 22 เพราะอยู่ระหว่าง telnet (23) และ ftp (21) SSH เข้ามาแทนที่โพรโทคอลทั้งสองที่ไม่ปลอดภัย Ylönen ก่อตั้ง SSH Communications Security และต่อมาเผยแพร่ SSH-2 เป็นมาตรฐานเปิดผ่าน IETF ส่วน OpenSSH ซึ่งเป็นการพัฒนาที่เปิดให้ใช้งานฟรีและมีผู้ใช้มากที่สุด ถูกสร้างโดยโครงการ OpenBSD ในปี 1999

เอเจนต์ SSH เป็นกระบวนการเบื้องหลังที่เก็บกุญแจส่วนตัวที่ถอดรหัสแล้วไว้ในหน่วยความจำ ช่วยให้ลงชื่อเข้าใช้เซิร์ฟเวอร์หลายเครื่องครั้งเดียวได้โดยไม่ต้องป้อนวลีรหัสผ่านซ้ำ การส่งต่อเอเจนต์ (แฟล็ก -A) ขยายความสามารถนี้ด้วยการส่งต่อการเชื่อมต่อของเอเจนต์ไปยังเซิร์ฟเวอร์ระยะไกล ทำให้เข้าถึงเซิร์ฟเวอร์ภายในได้ผ่านหนึ่งทอด อย่างไรก็ตาม การส่งต่อเอเจนต์มีความเสี่ยงด้านความปลอดภัย เพราะเซิร์ฟเวอร์ระยะไกลที่ถูกเจาะสามารถใช้เอเจนต์ที่ส่งต่อมาเพื่อยืนยันตัวตนในนามของคุณกับเซิร์ฟเวอร์อื่นได้ ควรใช้ ProxyJump แทนการส่งต่อเอเจนต์

การกำหนดค่า SSH ที่ปลอดภัยประกอบด้วยการปิดการเข้าสู่ระบบด้วย root (PermitRootLogin no) ปิดการยืนยันตัวตนด้วยรหัสผ่าน (PasswordAuthentication no) และใช้เฉพาะกุญแจสาธารณะแทน การใช้กุญแจโฮสต์ Ed25519 การเปิดใช้งานเฉพาะโพรโทคอล SSH-2 การกำหนดเวลาหมดอายุของเซสชันที่ไม่มีการใช้งาน การจำกัดผู้ใช้ที่อนุญาตด้วย AllowUsers หรือ AllowGroups และการเปลี่ยนพอร์ตเริ่มต้นเพื่ออำพรางและลดสัญญาณรบกวนจากการสแกนอัตโนมัติ Fail2ban หรือเครื่องมือที่คล้ายกันจะบล็อก IP ที่มีความพยายามล้มเหลวซ้ำ ๆ

เหตุใดการยืนยันตัวตนด้วยกุญแจสาธารณะของ SSH จึงถือว่าปลอดภัยกว่าการยืนยันตัวตนด้วยรหัสผ่าน

SSH-2 เข้ามาแทนที่ SSH-1 ที่มีข้อบกพร่อง โดยแยกชั้นขนส่ง ชั้นการยืนยันตัวตน และชั้นการเชื่อมต่อออกจากกัน ชั้นขนส่งจะเจรจาการเข้ารหัสและความถูกต้องครบถ้วนของข้อมูล การยืนยันตัวตนผู้ใช้รองรับรหัสผ่าน กุญแจสาธารณะ และ GSSAPI การตรวจสอบกุญแจโฮสต์ใช้ TOFU และ known_hosts Ed25519 เป็นอัลกอริทึมกุญแจที่แนะนำ การส่งต่อเอเจนต์มีความเสี่ยงด้านความปลอดภัย จึงควรใช้ ProxyJump แทน การเสริมความปลอดภัยประกอบด้วยการปิดการเข้าสู่ระบบด้วย root และการยืนยันตัวตนด้วยรหัสผ่าน