Ubuntu20.04でSSHの多要素認証を設定する方法

序章

SSHはデフォルトで認証にパスワードを使用し、ほとんどのSSH強化手順では、代わりにSSHキーを使用することを推奨しています。 ただし、SSHキーは、はるかに安全な要素ではありますが、それでも1つの要素にすぎません。 チャネルは、暗号化されたトンネルを介してリモートマシンにデータを送信するコンピューター上の端末です。 しかし、ハッカーがパスワードを推測できるように、SSHキーを盗むことができます。いずれの場合も、その1つのデータを使用して、攻撃者がリモートシステムにアクセスする可能性があります。

このチュートリアルでは、これに対抗するために多要素認証を設定します。 多要素認証（MFA）または二要素認証（2FA）では、認証またはログインに複数の要素が必要です。 これは、悪意のある攻撃者が侵入するために、コンピュータや電話などの複数のものを危険にさらす必要があることを意味します。 認証で使用される要素にはいくつかの種類があります。

1. パスワードやセキュリティ保護用の質問など、知っている
2. オーセンティケーターアプリやセキュリティトークンなど、持っているもの
3. 指紋や声など、あなたがしているもの

一般的な要因の1つは、Google認証システムのようなOATH-TOTPアプリです。 OATH-TOTP（Open Authentication Time-Based One-Time Password）は、1回限りのパスワードを生成するオープンプロトコルであり、通常は6桁の数字が30秒ごとにリサイクルされます。

この記事では、SSHキーに加えてOATH-TOTPアプリを使用してSSH認証を有効にする方法について説明します。 SSH経由でサーバーにログインするには、2つのチャネルで2つの要素が必要になるため、パスワードまたはSSHキーのみの場合よりも安全になります。 また、MFAのいくつかの追加の使用例と、役立つヒントやコツについても説明します。

また、SSH接続の保護に関する詳細なガイダンスが必要な場合は、OpenSSHの強化およびOpenSSHクライアントの強化に関するこれらのチュートリアルを確認してください。

前提条件

このチュートリアルに従うには、次のものが必要です。

• sudo非rootユーザー、SSHキー、ファイアウォールが有効になっている1つのUbuntu 20.04サーバー。これは、この初期サーバーセットアップチュートリアルに従ってセットアップできます。
• Google Authenticator（ iOS 、 Android ）などのOATH-TOTPアプリがインストールされたスマートフォンまたはタブレット。
• または、「oathtool」というLinuxコマンドラインアプリを使用して、OATH-TOTPコードを生成することもできます。 さまざまなディストリビューションリポジトリで利用可能です
• SSH接続を保護したい場合は、この SSH Essentials の記事で概説されている、ユーザーのホワイトリストへの登録、ルートログインの無効化、SSHが使用するポートの変更などのいくつかの優れた手順があります。

ステップ1—GoogleのPAMをインストールする

このステップでは、GoogleのPAMをインストールして構成します。

Pluggable Authentication Module の略であるPAMは、ユーザーを認証するためにLinuxシステムで使用される認証インフラストラクチャです。 GoogleはOATH-TOTPアプリを作成したため、TOTPを生成し、GoogleAuthenticatorやAuthyなどのOATH-TOTPアプリと完全に互換性のあるPAMも作成しました。

まず、Ubuntuのリポジトリキャッシュを更新します。

sudo apt-get update

次に、PAMをインストールします。

sudo apt-get install libpam-google-authenticator

PAMをインストールしたら、PAMに付属のヘルパーアプリを使用して、2番目の要素を必要とするユーザーのTOTPキーを生成します。 このキーは、システム全体ではなく、ユーザーごとに生成されます。 つまり、TOTP認証アプリを使用するすべてのユーザーは、ログインしてヘルパーアプリを実行し、キーを取得する必要があります。 一度だけ実行してすべてのユーザーが有効にすることはできません（ただし、このチュートリアルの最後に、多くのユーザーにMFAを設定または要求するためのヒントがいくつかあります）。

初期化アプリを実行します。

google-authenticator

コマンドを実行した後、アプリはいくつかの質問をします。 最初の質問は、認証トークンを時間ベースにする必要があるかどうかを尋ねます。

Output
Do you want authentication tokens to be time-based (y/n) y

このPAMは、時間ベースまたは順次ベースのトークンを許可します。 シーケンシャルベースのトークンを使用するということは、コードが特定のポイントで開始し、使用するたびにコードをインクリメントすることを意味します。 時間ベースのトークンを使用するということは、特定の時間枠の後にコードが変更されることを意味します。 Google Authenticatorのようなアプリが予想するのは時間ベースであるため、時間ベースを使用します。そのため、回答してください。 y はい。

この質問に答えた後、大きなQRコードを含む多くの出力がスクロールして通過します。 携帯電話の認証システムアプリを使用してQRコードをスキャンするか、秘密鍵を手動で入力します。 QRコードが大きすぎてスキャンできない場合は、QRコードの上にあるURLを使用して小さいバージョンを取得できます。 追加すると、アプリ内で30秒ごとに変化する6桁のコードが表示されます。

残りの質問は、機能する方法についてPAMに通知します。 それらを1つずつ見ていきます。

Output
Do you want me to update your "~/.google_authenticator" file (y/n) y

これにより、キーとオプションが .google_authenticator ファイル。 「いいえ」と答えると、プログラムは終了し、何も書き込まれません。つまり、オーセンティケーターは機能しません。

Output
Do you want to disallow multiple uses of the same authentication
token? This restricts you to one login about every 30s, but it increases
your chances to notice or even prevent man-in-the-middle attacks (y/n) y

ここで「はい」と答えると、使用直後に各コードを期限切れにすることでリプレイ攻撃を防ぐことができます。 これにより、攻撃者が使用したコードをキャプチャしてログインするのを防ぐことができます。

Output
By default, a new token is generated every 30 seconds by the mobile app.
In order to compensate for possible time-skew between the client and the server,
we allow an extra token before and after the current time. This allows for a
time skew of up to 30 seconds between the authentication server and client. Suppose you
experience problems with poor time synchronization. In that case, you can increase the window
from its default size of 3 permitted codes (one previous code, the current
code, the next code) to 17 permitted codes (the eight previous codes, the current
code, and the eight next codes). This will permit a time skew of up to 4 minutes
between client and server.
Do you want to do so? (y/n) n

ここで「はい」と答えると、移動する4分間のウィンドウで最大17の有効なコードが許可されます。 「いいえ」と答えると、1：30分のローリングウィンドウで有効なコードが3つに制限されます。 1:30分の時間枠で問題が見つからない限り、「いいえ」と答えるのがより安全な選択です。 この設定は後で変更できます .google_authenticator ホームディレクトリのルートに保存されているファイル：

Output
If the computer that you are logging into isn't hardened against brute-force
login attempts, you can enable rate-limiting for the authentication module.
By default, this limits attackers to no more than three login attempts every 30s.
Do you want to enable rate-limiting (y/n) y

レート制限とは、リモートの攻撃者が特定の数の推測のみを試行してから、しばらく待機してから再試行できることを意味します。 以前にSSHに直接レート制限を設定していない場合は、今すぐ設定することは優れた強化手法です。

GoogleのPAMがインストールおよび構成されたので、次のステップは、TOTPキーを使用するようにSSHを構成することです。 SSHにPAMについて通知し、それを使用するようにSSHを構成する必要があります。

ステップ2— MFA/2FAを使用するようにOpenSSHを構成する

SSHを介してSSHの変更を行うため、最初のSSH接続を絶対に閉じないことが重要です。 代わりに、2番目のSSHセッションを開いてテストを行います。 これは、SSH構成に誤りがあった場合に、サーバーから自分自身をロックアウトしないようにするためです。 すべてが機能したら、セッションを安全に閉じることができます。 もう1つの安全上の注意は、編集するシステムファイルのバックアップを作成することです。そのため、問題が発生した場合は、元のファイルに戻して、クリーンな構成で最初からやり直すことができます。

まず、バックアップを作成します sshd 構成ファイル：

sudo cp /etc/pam.d/sshd /etc/pam.d/sshd.bak

次に、を使用してファイルを開きます nano またはお気に入りのテキストエディタ：

sudo nano /etc/pam.d/sshd

ファイルの最後に次の行を追加します。

. . .
# Standard Un*x password updating.
@include common-password
auth required pam_google_authenticator.so nullok
auth required pam_permit.so

The nullok 最後の行の最後にある単語は、この認証方法がオプションであることをPAMに伝えます。 これにより、OATH-TOTPトークンを持たないユーザーでも、SSHキーを使用するだけでログインできます。 すべてのユーザーがOATH-TOTPトークンを取得したら、削除できます nullok この行からMFAを必須にします。 2行目 pam_permit.so ユーザーがMFAトークンを使用してログインしない場合に認証を許可するには、が必要です。 ログインするとき、認証を許可するには、各メソッドでSUCCESSが必要です。 ユーザーがMFA認証ツールを使用しない場合は、 nullok オプションは、対話型キーボード認証のIGNOREを返します。 pam_permit.so 次にSUCCESSを返し、認証を続行できるようにします。

ファイルを保存して閉じます。

次に、この種の認証をサポートするようにSSHを構成します。

まず、ファイルのバックアップを作成します。

sudo cp /etc/ssh/sshd_config /etc/ssh/sshd_config.bak

次に、SSH構成ファイルを開いて編集します。

sudo nano /etc/ssh/sshd_config

探す ChallengeResponseAuthentication その値をに設定します yes:

. . .
# Change to yes to enable challenge-response passwords (beware issues with
# some PAM modules and threads)
ChallengeResponseAuthentication yes
. . .

ファイルを保存して閉じてから、SSHを再起動して構成ファイルを再ロードします。 再起動 sshd サービスは現在開いている接続を閉じません。つまり、次のコマンドでロックアウトされるリスクはありません。

sudo systemctl restart sshd.service

これまでにすべてが機能していることをテストするには、別のターミナルを開き、SSH経由でログインしてみてください。 現在のSSHセッションを開いたままにして、追加のセッションでテストすることが非常に重要です。そうしないと、ある時点でロックアウトされ、Webコンソールを使用して元に戻る必要があります。

次に、SSHキーを1つの要素として有効にし、検証コードを2番目の要素として有効にするには、SSHにどの要素を使用するかを指示し、SSHキーが他のすべてのタイプを上書きしないようにする必要があります。

ステップ3—SSHにMFAを認識させる

SSHキーを使用している場合、MFAはまだ機能していません。 SSHにMFAを認識させるには、 sshd 構成ファイル：

sudo nano /etc/ssh/sshd_config

ファイルの最後に次の行を追加します。 これにより、SSHにどの認証方法が必要かが通知されます。 SSHに、ユーザーにはSSHキーと、パスワードまたは確認コード（または3つすべて）のいずれかが必要であることを通知します。

. . .
AuthenticationMethods publickey,password publickey,keyboard-interactive

ファイルを保存して閉じます。

次に、PAMを開きます sshd 構成ファイルをもう一度：

sudo nano /etc/pam.d/sshd

行を見つける @include common-auth を追加してコメントアウトします # 行の最初の文字としての文字。 これは、PAMにパスワードの入力を求めないように指示します。

. . .
# Standard Un*x authentication.
#@include common-auth
. . .

ファイルを保存して閉じてから、SSHを再起動します。

sudo systemctl restart sshd.service

次に、別のターミナルセッション/ウィンドウでサーバーに再度ログインしてみてください。 前回とは異なり、SSHは確認コードを要求する必要があります。 それを入力すると、ログインが完了します。 SSHキーが使用されたという兆候はありませんが、ログインの試行には2つの要素が使用されました。 これを確認したい場合は、追加できます -v （詳細）SSHコマンドの後。

The -v スイッチは次のような出力を生成します：

Example SSH output\
. . .
debug1: Authentications that can continue: publickey
debug1: Next authentication method: publickey
debug1: Offering RSA public key: /Users/sammy/.ssh/id_rsa
debug1: Server accepts key: pkalg rsa-sha2-512 blen 279
Authenticated with partial success.
debug1: Authentications that can continue: password,keyboard-interactive
debug1: Next authentication method: keyboard-interactive
Verification code:

出力の終わりに向かって、SSHがSSHキーを使用する場所を確認してから、確認コードを要求します。 これで、SSHキーとワンタイムパスワードを使用してSSH経由でログインできます。 3つの認証タイプすべてを適用する場合は、次の手順に従うことができます。

おめでとうございます。SSH経由でサーバーにリモートログインするときに、2番目の要素が正常に追加されました。 これが必要な場合（SSHキーとTOTPトークンを使用してSSHのMFAを有効にする（ほとんどの場合、これが最適な構成です））、これで完了です。

以下は、リカバリ、自動使用などのヒントとコツです。

ステップ4— 3番目の要素を追加する（オプション）

ステップ3では、承認された認証の種類を sshd_config ファイル：

1. publickey （SSHキー）
2. password publickey （パスワード）
3. keyboard-interactive （検証コード）

これまでに選択したオプションの3つの異なる要素をリストしましたが、それらはSSHキーと検証コードのみを許可します。 3つの要素（SSHキー、パスワード、確認コード）をすべて取得したい場合は、1回の簡単な変更で3つすべてが有効になります。

PAMを開きます sshd 構成ファイル：

sudo nano /etc/pam.d/sshd

以前にコメントアウトした行を見つけて、 #@include common-auth、を削除して行のコメントを解除します # キャラクター。 ファイルを保存して閉じます。 ここでもう一度、SSHを再起動します。

sudo systemctl restart sshd.service

オプションを有効にすることにより @include common-auth、PAMは、SSHキーをチェックし、以前に作業していた確認コードを要求することに加えて、パスワードの入力を求めるようになりました。 これで、2つの異なるチャネル（SSHキー用のコンピューターとTOTPトークン用の電話）で、既知のもの（パスワード）と2つの異なるタイプのもの（SSHキーと検証コード）を使用できます。

ステップ5— Google MFAへのアクセスを回復する（オプション）

強化して保護する他のシステムと同様に、そのセキュリティを管理する責任はあなたにあります。 この場合、SSHキーまたはTOTPシークレットキーを紛失せず、TOTPアプリにアクセスできることを確認することを意味します。 ただし、場合によっては事態が発生し、アクセスする必要のあるキーやアプリを制御できなくなる可能性があります。

TOTPシークレットキーを紛失する

TOTP秘密鍵を紛失した場合は、回復プロセスをいくつかのステップに分けることができます。 1つ目は、確認コードを知らずに戻ってくることです。2つ目は、秘密鍵を見つけるか、通常のMFAログイン用に再生成することです。 これは、新しい電話を入手し、秘密を新しい認証アプリに転送しない場合によく発生します。

DigitalOcean DropletでTOTPシークレットキーを紛失した後にログインするには、ダッシュボードから仮想コンソールを使用して、ユーザー名とパスワードを使用してログインできます。 これは、SSH接続用にMFAでのみユーザーアカウントを保護したために機能します。 コンソールログインなどの非SSH接続では、Google認証システムPAMモジュールを使用しないでください。

Droplet以外のシステムを使用している場合は、アクセスを回復するための2つのオプションがあります。

1. システムへのコンソール（ローカル/非ssh）アクセス（通常は物理的またはiDracなどを介して）
2. MFAが有効になっていない別のユーザーがいる

2番目のオプションは安全性の低いオプションです。MFAを使用するポイントはすべてのSSH接続を強化することですが、MFA認証アプリにアクセスできなくなった場合のフェイルセーフの1つです。

ログインしたら、TOTPシークレットを取得するのに役立つ2つの方法があります。

1. 既存のキーを回復する
2. 新しいキーを生成します

各ユーザーのホームディレクトリに、秘密鍵とGoogle認証システムの設定が保存されます。 ~/.google-authenticator ファイル。 このファイルの最初の行は秘密鍵です。 キーを取得する簡単な方法は、次のコマンドを実行することです。このコマンドは、 google-authenticator ファイル（つまり、秘密鍵）。 次に、その秘密鍵を取得して、TOTPアプリに手動で入力します。

head -n 1 /home/sammy/.google_authenticator

既存のキーを復元したら、オーセンティケーターアプリに手動で入力するか、以下のURLに関連する詳細を入力して、スキャンするQRコードをGoogleに生成させることができます。 ユーザー名、ホスト名、秘密鍵を追加する必要があります .google-authenticator ファイル、次に「entry-name-in-auth-app」に選択した任意の名前を使用して、このキーと別のTOTPトークンを簡単に識別できます。

https://www.google.com/chart?chs=200x200&chld=M|0&cht=qr&chl=otpauth://totp/username@hostname%3Fsecret%3D16-char-secret%26issuer%3Dentry-name-in-auth-app

既存のキーを使用しない理由がある場合（たとえば、影響を受けるユーザーと秘密キーを簡単に安全に共有できない場合）、削除することができます。 ~/.google-authenticator 完全にファイルします。 これにより、ユーザーは、削除してMFAを適用していない場合、単一の要素のみを使用して再度ログインできるようになります。 nullok オプション。 その後、実行できます google-authenticator 新しいキーを生成します。

TOTPアプリへのアクセスを失う

サーバーにログインする必要があるが、確認コードを取得するためにTOTPアプリにアクセスできない場合でも、秘密鍵を最初に作成したときに表示された最後の5つの回復コードを使用してログインできます。の行 .google-authenticator ファイル。 これらのリカバリコードは1回限りの使用であることに注意してください。 ただし、これを機能させるには、TOTPアプリにアクセスできないときにリカバリコードを利用できるようにする必要があります。

手順6—認証設定の変更（オプション）

初期構成後にMFA設定を変更する場合は、更新された設定で新しい構成を生成する代わりに、 ~/.google-authenticator ファイル。 このファイルのオプションは、次のように表示されます。

<secret key>
<options>
<recovery codes>

このファイルで設定されたオプションには、オプションセクションに行があります。 初期設定中に特定のオプションに「いいえ」と答えた場合、プログラムは対応するオプションを除外します。

このファイルに加えることができるいくつかの変更は次のとおりです。

• 時間ベースのコードの代わりにシーケンシャルコードを有効にするには、行を変更します " TOTP_AUTH に " HOTP_COUNTER 1.
• 1つのコードを複数回使用できるようにするには、次の行を削除します " DISALLOW_REUSE.
• コードの有効期限を4分に延長するには、次の行を追加します " WINDOW_SIZE 17.
• 複数の失敗したログインを無効にするには（レート制限）、行を削除します " RATE_LIMIT 3 30.
• 律速しきい値を変更するには、次の行を見つけます " RATE_LIMIT 3 30 数字を調整します。 The 3 オリジナルでは、ある期間の試行回数を示し、 30 時間を秒単位で示します。
• リカバリコードの使用を無効にするには、ファイルの下部にある5つの8桁のコードを削除します。

手順7—一部のアカウントでMFAを回避する（オプション）

単一のユーザーまたは少数のサービスアカウント（つまり、人間ではなくアプリケーションによって使用されるアカウント）がMFAを有効にせずにSSHアクセスを必要とする状況が発生する可能性があります。 たとえば、一部のFTPクライアントなど、SSHを使用する一部のアプリケーションは、MFAをサポートしていない場合があります。 アプリケーションに確認コードを要求する方法がない場合、SSH接続がタイムアウトするまで要求がスタックする可能性があります。

ユーザーに使用する要素を制御するには、/ etc / pam.d/sshdファイルを編集します。

一部のアカウントでMFAを許可し、他のアカウントでのみSSHを許可するには、次の設定を確認してください。 /etc/pam.d/sshd アクティブです：

# PAM configuration for the Secure Shell service

# Standard Un*x authentication.
#@include common-auth

. . .

# Standard Un*x password updating.
@include common-password
auth required pam_google_authenticator.so nullok

ここ、 @include common-auth パスワードを無効にする必要があるため、コメントアウトされています。 一部のアカウントでMFAが無効になっている場合、MFAを強制することはできないため、 nullok 最終行のオプション。

この構成を設定した後、 google-authenticator MFAを必要とするすべてのユーザーと同様に、SSHキーのみを使用するユーザーにはMFAを実行しないでください。

ステップ8—構成管理によるセットアップの自動化（オプション）

多くのシステム管理者は、Puppet、Chef、Ansibleなどの構成管理ツールを使用してシステムを管理しています。 このようなシステムを使用すると、新しいユーザーがアカウントを作成するたびに秘密鍵をインストールして設定できます。

google-authenticator 単一の非対話型コマンドですべてのオプションを設定するコマンドラインスイッチをサポートします。 すべてのオプションを表示するには、次のように入力します google-authenticator --help. 以下は、ステップ1で概説したようにすべてを設定するコマンドです。

google-authenticator -t -d -f -r 3 -R 30 -w 3

上記で参照されているオプションは次のとおりです。

• -t=>時間ベースのカウンター
• -d=>トークンの再利用を禁止する
• -f =>ユーザーにプロンプトを表示せずに、設定をファイルに強制的に書き込みます
• -r=>正しいコードの入力を何回試行したか
• -R=>ユーザーが正しいコードの入力を試行できる秒数
• -w =>一度に有効なコードの数（これは、有効なコードの1:30分-4分のウィンドウを参照します）

これにより、オーセンティケーターが完全に構成され、ファイルに保存されてから、秘密鍵、QRコード、および回復コードが出力されます。 （フラグを追加した場合 -q、その場合、出力はありません。）このコマンドを自動化された方法で使用する場合は、スクリプトが秘密鍵や回復コードをキャプチャし、ユーザーがそれらを利用できるようにしてください。

ステップ9—すべてのユーザーにMFAを強制する（オプション）

最初のログインでもすべてのユーザーにMFAを強制したい場合、またはユーザーがキーを生成することに依存したくない場合は、これをすばやく処理する方法があります。 あなたは同じを使うことができます .google-authenticator ファイルにはユーザー固有のデータが保存されていないため、各ユーザーのファイル。

これを行うには、構成ファイルを作成した後、特権ユーザーはファイルをすべてのホームディレクトリのルートにコピーし、そのアクセス許可を適切なユーザーに変更する必要があります。 ファイルをにコピーすることもできます /etc/skel/、作成時にすべての新しいユーザーのホームディレクトリにファイルを自動的にコピーします。

ユーザーの秘密鍵の作成を強制する別の方法は、次のようなbashスクリプトを使用することです。

1. TOTPトークンを作成し、
2. Google認証システムアプリをダウンロードして表示されるQRコードをスキャンするように促し、
3. を実行します google-authenticator かどうかを確認した後、それらのアプリケーション .google-authenticator ファイルが既に存在します。

ユーザーがログインしたときにスクリプトが確実に実行されるように、名前を付けることができます .bash_login そしてそれを彼らのホームディレクトリのルートに置きます。

結論

このチュートリアルでは、2つのチャネル（コンピューター+電話）で2つの要素（SSHキー+ MFAトークン）をサーバーに追加しました。 外部エージェントがSSH経由でマシンにブルートフォース攻撃を仕掛けることを非常に困難にし、マシンのセキュリティを大幅に向上させました。

また、SSH接続の保護に関する詳細なガイダンスが必要な場合は、OpenSSHの強化およびOpenSSHクライアントの強化に関するこれらのチュートリアルを確認してください。