Praktik terbaik untuk menggunakan SSH pasca-kuantum

Dokumen ini menjelaskan praktik terbaik untuk mengonfigurasi workstation dan instance virtual machine (VM) Compute Engine agar menggunakan algoritma pertukaran kunci pasca-kuantum untuk koneksi SSH.

Untuk mempelajari lebih lanjut cara kerja koneksi SSH di Compute Engine, lihat Koneksi SSH ke VM Linux. Untuk mempelajari cara mengelola akses SSH dengan IAM, lihat Tentang Login OS.

Bagian berikut menjelaskan post-quantum cryptography dalam konteks SSH:

• Memahami ancaman serangan rekam sekarang, dekripsi nanti
• Memahami cakupan perlindungan pasca-kuantum di SSH

Bagian berikut berisi praktik terbaik yang dapat membantu Anda melindungi koneksi SSH dari ancaman komputasi kuantum di masa mendatang:

• Mengonfigurasi klien SSH Anda untuk memilih atau mewajibkan algoritma pasca-kuantum
• Mengonfigurasi VM untuk pertukaran kunci pasca-kuantum
• Memverifikasi algoritma pertukaran kunci yang dinegosiasikan

Memahami ancaman serangan rekam sekarang, dekripsi nanti

Kriptografi kunci publik klasik (seperti RSA dan kriptografi kurva eliptik) secara teoretis rentan terhadap serangan oleh komputer kuantum. Meskipun komputer kuantum berskala besar belum ada, penyerang dapat menangkap dan menyimpan traffic jaringan terenkripsi saat ini dengan tujuan mendekripsinya nanti saat komputer kuantum yang cukup mumpuni tersedia. Hal ini dikenal sebagai serangan ambil sekarang, dekripsi nanti.

Untuk melindungi dari ancaman ini, OpenSSH dan klien SSH modern lainnya mendukung metode pertukaran kunci kriptografi pasca-kuantum (PQC). Metode ini menggunakan algoritma pertukaran kunci hibrida yang menggabungkan algoritma pasca-kuantum dengan algoritma klasik (seperti X25519). Selama salah satu algoritma tetap aman, kunci enkripsi sesi tidak dapat diperoleh oleh penyadap.

Algoritma pertukaran kunci pasca-kuantum hibrida berikut didukung dalam implementasi SSH modern:

• sntrup761x25519-sha512@openssh.com: Hybrid dari Streamlined NTRU Prime 761 dan X25519. Didukung di OpenSSH 9.0 dan yang lebih baru, serta PuTTY 0.78 dan yang lebih baru.
• mlkem768x25519-sha256: Hybrid dari ML-KEM-768 yang distandardisasi NIST (sebelumnya CRYSTALS-Kyber) dan X25519. Didukung di OpenSSH 10.0 dan yang lebih baru, serta PuTTY 0.83 dan yang lebih baru. mlkem768x25519-sha256 adalah algoritma pertukaran kunci pasca-kuantum yang saat ini lebih disukai untuk SSH.

Memahami cakupan perlindungan pasca-kuantum di SSH

Koneksi SSH melibatkan tiga fase kriptografi:

1. Pertukaran kunci (KexAlgorithms): Klien dan server membuat rahasia simetris bersama. Saat Anda menggunakan algoritma pertukaran kunci pasca-kuantum, rahasia bersama ini dilindungi dari dekripsi oleh komputer kuantum.
2. Otentikasi pengguna dan host: Klien memverifikasi kunci host server, dan server memverifikasi kunci atau sertifikat SSH pengguna. OpenSSH standar belum menggunakan algoritma tanda tangan post-kuantum untuk autentikasi pengguna, tetapi karena autentikasi terjadi di dalam saluran terenkripsi yang dibuat oleh pertukaran kunci, kredensial dan kunci host Anda dilindungi dari dekripsi retroaktif.
3. Enkripsi data sesi (Ciphers): Setelah kunci dipertukarkan, sesi dienkripsi menggunakan cipher simetris (seperti aes256-gcm@openssh.com atau chacha20-poly1305@openssh.com). Cipher simetris tidak rentan terhadap serangan komputasi kuantum seperti cipher asimetris (pertukaran kunci).

Cara kerja negosiasi algoritma

Selama handshake koneksi SSH, klien mengirimkan daftar algoritma pertukaran kunci yang diurutkan yang didukungnya. Server membandingkan daftar klien dengan algoritma yang didukungnya dan memilih algoritma pertama dalam daftar klien yang juga didukung server.

Karena klien menentukan urutan preferensi, mengonfigurasi klien workstation Anda untuk memilih algoritma pasca-kuantum akan memastikan bahwa pertukaran kunci pasca-kuantum digunakan setiap kali VM target mendukungnya.

Mengonfigurasi klien SSH Anda

Konfigurasi klien SSH di workstation Anda untuk memprioritaskan atau menerapkan algoritma pertukaran kunci post-quantum. Selesaikan langkah-langkah untuk alat klien pilihan Anda.

Mengonfigurasi VM

Untuk menggunakan algoritma pertukaran kunci pasca-kuantum, sistem operasi VM dan daemon SSH Anda harus mendukungnya. Tinjau sistem operasi yang kompatibel dan pahami perilaku default sebelum melakukan perubahan konfigurasi.

Sistem operasi yang kompatibel

Untuk mendukung pertukaran kunci pasca-kuantum, VM Anda harus menjalankan sistem operasi yang menyertakan OpenSSH 9.0 atau yang lebih baru. Image Linux publik berikut yang tersedia di Compute Engine mencakup OpenSSH 9.0 atau yang lebih baru:

• Debian: Debian 12 (Bookworm) dan yang lebih baru
• Ubuntu: Ubuntu 24.04 LTS (Noble Numbat) dan yang lebih baru
• Fedora: Fedora 39 dan yang lebih baru
• Container-Optimized OS: Milestone 109 dan yang lebih baru
• Rocky Linux / AlmaLinux: Versi 10 dan yang lebih baru

Rilis sistem operasi yang lebih lama (seperti Ubuntu 22.04 LTS, Debian 11, atau RHEL 9) menyertakan versi OpenSSH yang lebih lama dari 9.0 secara default dan tidak mendukung pertukaran kunci pasca-kuantum.

Perilaku default

Jika VM Anda menjalankan sistem operasi dengan OpenSSH 9.0 atau yang lebih baru, server OpenSSH (sshd) mendukung sntrup761x25519-sha512@openssh.com secara default. VM yang menjalankan OpenSSH 10.0 atau yang lebih baru juga mendukung mlkem768x25519-sha256 secara default.

Secara default, tidak ada perubahan pada konfigurasi VM yang diperlukan. Saat klien yang kompatibel dengan pasca-kuantum terhubung, VM akan otomatis melakukan negosiasi pertukaran kunci pasca-kuantum. Pada saat yang sama, VM terus menerima koneksi dari klien yang hanya mendukung algoritma klasik.

Mewajibkan algoritma pasca-kuantum

Jika organisasi Anda memerlukan pertukaran kunci pasca-kuantum untuk semua sesi SSH, Anda dapat mengonfigurasi daemon SSH VM agar hanya menerima algoritma pertukaran kunci pasca-kuantum.

Untuk mewajibkan algoritma pasca-kuantum secara ketat di VM Anda:

1. Hubungkan ke VM Anda menggunakan SSH.

2. Buat file konfigurasi drop-in di /etc/ssh/sshd_config.d/:

   sudo bash -c 'cat << 'EOF' > /etc/ssh/sshd_config.d/99-post-quantum-kex.conf
   # Require post-quantum key exchange algorithms only
   KexAlgorithms mlkem768x25519-sha256,sntrup761x25519-sha512@openssh.com
   EOF'
   

3. Uji konfigurasi daemon SSH untuk menemukan error sintaksis:

   sudo sshd -t
   

   Jika perintah menghasilkan error, periksa file konfigurasi sebelum melanjutkan.

4. Muat ulang daemon SSH untuk menerapkan perubahan tanpa menghentikan sesi aktif:

   sudo systemctl reload sshd
   

   Jika distribusi Linux Anda menggunakan ssh sebagai nama layanan, jalankan sudo systemctl reload ssh.

5. Biarkan jendela terminal saat ini tetap terbuka, lalu buka jendela terminal baru untuk menguji koneksi ke VM. Jika koneksi baru berhasil, VM Anda berhasil dikonfigurasi untuk memerlukan algoritma pasca-kuantum.

Memulihkan dari penguncian SSH

Jika Anda mengonfigurasi VM agar secara ketat memerlukan algoritma pasca-kuantum dan tidak dapat mengaksesnya karena klien Anda tidak mendukung algoritma yang diperlukan, gunakan salah satu opsi pemulihan berikut:

1. Menggunakan SSH-in-browser: Buka konsol Cloud de Confiance dan hubungkan menggunakan SSH-in-browser. SSH-in-browser mendukung pertukaran kunci post-quantum dan dapat terhubung meskipun algoritma post-quantum sangat diperlukan di VM. Setelah terhubung, hapus atau ubah /etc/ssh/sshd_config.d/99-post-quantum-kex.conf dan muat ulang sshd.
2. Gunakan konsol serial virtual: Hubungkan ke VM menggunakan konsol administratif khusus (SAC) atau konsol serial. Login dengan kredensial Anda, hapus file konfigurasi, dan muat ulang sshd.
3. Gunakan skrip startup: Jika akses interaktif tidak tersedia:
   1. Di konsol Cloud de Confiance , hentikan VM.
   2. Edit metadata VM untuk menambahkan skrip startup yang menghapus file konfigurasi /etc/ssh/sshd_config.d/99-post-quantum-kex.conf yang Anda buat sebelumnya, lalu mulai ulang daemon server SSH: startup-script: rm -f /etc/ssh/sshd_config.d/99-post-quantum-kex.conf && (systemctl reload ssh || systemctl reload sshd)
   3. Mulai VM. Skrip startup berjalan sebagai root dan memulihkan kompatibilitas klasik.
   4. Hapus skrip startup dari metadata setelah Anda mendapatkan kembali akses.

Memverifikasi algoritma pertukaran kunci yang dinegosiasikan

Untuk mengonfirmasi bahwa koneksi SSH aktif menggunakan algoritma pertukaran kunci pasca-kuantum, periksa detail koneksi dari klien Anda.

Memverifikasi menggunakan OpenSSH atau gcloud CLI

Hubungkan ke VM Anda dengan mengaktifkan output verbose menggunakan flag -v:

• Menggunakan OpenSSH:

  ssh -v -i <var>PATH_TO_PRIVATE_KEY</var> <var>USERNAME</var>@<var>EXTERNAL_IP</var>
  

• Menggunakan gcloud CLI:

  gcloud compute ssh <var>VM_NAME</var> --zone=<var>ZONE</var> -- -v
  

Periksa output terminal selama pembuatan koneksi. Cari baris kex: algorithm:

debug1: kex: algorithm: sntrup761x25519-sha512@openssh.com

atau:

debug1: kex: algorithm: mlkem768x25519-sha256

Jika output mencantumkan sntrup761x25519-sha512 atau mlkem768x25519-sha256, koneksi dilindungi oleh pertukaran kunci pasca-kuantum. Jika mencantumkan algoritma seperti curve25519-sha256 atau ecdh-sha2-nistp256, koneksi menggunakan pertukaran kunci klasik dan masih rentan terhadap serangan "tangkap sekarang, dekripsi nanti".

Memverifikasi menggunakan PuTTY

1. Di PuTTY, hubungkan ke VM Anda.
2. Klik kanan kolom judul jendela PuTTY, lalu pilih Event Log.
3. Di jendela PuTTY Event Log, cari baris yang menunjukkan algoritma pertukaran kunci:
   • Using NTRU Prime / Curve25519 hybrid key exchange
   • Using ML-KEM / Curve25519 hybrid key exchange

Langkah berikutnya

• Pelajari lebih lanjut koneksi SSH ke VM Linux.
• Tinjau Praktik terbaik untuk mengamankan akses SSH.
• Pelajari cara Melindungi kredensial SSH dengan kunci keamanan.
• Pelajari fitur dan konfigurasi SSH-in-browser.