Vault の鍵管理機構

Copyright (C) 2020 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.
2020年7月1日
Yahoo! JAPAN
Katsuya Yamaguchi
HashiTalks: Japan 2020
Vault の鍵管理機構

自己紹介
• Katsuya Yamaguchi
• Yahoo! Japan 入社4年目 (2017年~)
所属：
テクノロジーグループシステム統括本部
セキュリティコア&コアテクノロジー本部
コアテクノロジー部
Data Protection Technology
• Golang, Java, C/C++, Rust ..
• ハードウェアや電子回路、VR なども好き
※自分が写っている写真がなかったので
github のアイコンを載せておきます
github.com/katyamag
今回のデモで使うツールも↑にあります
2

何をしている人？
社内で使われる技術、特にセキュリティ分野
のデータ保護領域に関しての実装をする
• 社内用の Key Management Service,
Secret Management Service の展開
• クライアントのためのライブラリの開発、提供
• PaaS, FaaS, CaaS などのプラットフォームに適した
鍵管理プロダクトの開発など
3

一般的な Vault の使用例
Vault はセンシティブなデータの管理や暗号鍵の管理など、
セキュリティ用途の中核として使われる
4

システムを運用すること
システムを開発し、運用することは様々な知識の積み重ね
経験・知見セキュリティシステムの理解× ×
• サービス展開経験
• 開発経験
• 運用、保守経験 etc..
• 認証認可
• 暗号理論
• ネットワークの知識 etc..
• プログラム言語の特性
• サービスの性質
• フレームワーク etc..
どれか一つでも欠けることはシステムの信頼性を損なってしまう
5

システムを運用すること
システムを開発し、運用することは様々な知識の積み重ね
経験・知見システムの理解セキュリティ× ×
• サービス展開経験
• 開発経験
• 運用、保守経験 etc..
• プログラム言語の特性
• サービスの性質
• フレームワーク etc..
• 認証認可
• 暗号理論
• ネットワークの知識 etc..
どれか一つでも欠けることはシステムの信頼性を損なってし
まう恐れがある
Vault 自身の理解も重要
6

本発表のモチベーション
「ツールをただ使うのではなく、
きちんと理解した上で使いたい」
※画像素材提供：アフロ
7

8
どう使ったら危ないか

Vault がどういった原理で動き、
内部で何をしているのか
ちゃんと整理できていますか？
9

Vault の管理を
おざなりにしていませんか？
10

本日の登壇内容のゴール
ゴール：
• Vault の鍵管理機構をいくつかのデモによって詳細に
理解できる
• Vault をどう管理すべきかを改めて考えるきっかけに
つながる
ターゲット：
• これから Vault を使おうと考えている方
• 今 Vault を運用している方
11

内容に関して
本日お話すること：
• Vault に関する鍵に関して
• Vault が管理するデータの構造に関して
本日お話しないこと：
• Vault の各種機能の詳細
• 暗号化アルゴリズムの仕様・詳細
12

Agenda
▪ Vault 内外の鍵管理
▪ Encryption key の原理（デモ）
▪ Master key の原理（デモ）
▪ まとめ
13

Copyright (C) 2020 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.Copyright (C) 2020 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.
Vault 内外の鍵管理

用語の整理
▪ 鍵
o データまたは鍵そのものの暗号化、復号に使用する
モノ
▪ シークレット
o Vault が管理するモノの総称
▪ 鍵管理
o 上記「鍵」を安全に保持するための方法
o システム（仕組み）、セキュリティポリシーなど
15

Vault 内部の鍵
Master key: Encryption key を暗号化・復号する
Encryption key: Vault が管理するシークレットを暗号化・復号する
これらの鍵はメモリ上でのみ展開されている
Master key Encryption key
encrypted
Vault 内で管理される鍵
https://www.vaultproject.io/docs/concepts/seal#shamir-seals 16

Vault のシークレット管理
https://www.vaultproject.io/docs/configuration/storage
• Vault 外で保持されるシークレットは全て暗号化されている
• シークレットは Vault がストレージから読み出すときに復号
される
Storage Backend (encrypted)
Encryption key
17

ストレージの中身
Encryption key によって暗号化されているため判別不可能
18

Vault 外の鍵
key shares: Master key を復号するために使う鍵を
シャミアの秘密分散法によって分割したもの
encrypted
key shares
encrypted
https://www.vaultproject.io/docs/concepts/seal#shamir-seals 19

Vault 外の鍵
key shares: Master key を復号するために使う鍵を
シャミアの秘密分散法によって分割したもの
encrypted
key shares
encrypted
https://www.vaultproject.io/docs/concepts/seal#shamir-seals
再構成にはしきい値分の
key shares が必要
20

Enterprise + HSM
HSM 内で管理している鍵によって Master key を暗号化・復号する
key shares を管理しないメリットがある（-> 物理的な保護の恩恵）
https://www.vaultproject.io/docs/concepts/seal#auto-unseal
HSM
encrypted
encrypted
21

鍵管理責任の界面
運用者が責任を持つ
encrypted
key shares
encrypted
Vault が責任を持つ
Vault 内外で鍵管理の責任は分かれている
22

鍵管理責任の界面:改
運用者が責任を持つ
encrypted
key shares
encrypted
Vault 内外で鍵管理の責任は分かれているが、Vault を実行する環境も運用者
の責任である
23

鍵管理は
運用者の責任が果たせないと崩壊していく
Vault の仕組みを知り、デモによって理解していきましょう
24

Encryption key
の原理

Keyring
Encryption key: Vault が管理するシークレットを暗号化・復号
する鍵
Encryption key はいくつかの鍵で構成される鍵束である
https://www.vaultproject.io/docs/concepts/seal#shamir-seals
Master key Encryption keyring
encrypted
26

Term と activeTerm
Term: 1
Term: 2
Term: 3
Term: 4 ( activeTerm )
• keyring 内では暗号化に使う鍵を Term （個々の鍵につけられる
バージョン情報のようなもの）
• activeTerm はシークレットの暗号化の際に常に優先的に使われ
る鍵の Term を表す
https://github.com/hashicorp/vault/blob/v1.4.2/vault/keyring.go#L21-L25
https://github.com/hashicorp/vault/blob/v1.4.2/vault/keyring.go#L34-L39
Latest key
keyring
27

Term と activeTerm
Term: 1
Term: 2
Term: 3
Term: 4
• keyring 内の Term は rotate コマンドによって追加されていく
• 生成された鍵はインクリメンタルに Term が割り当てられ、そ
の鍵が activeTerm となる
Term: 5 ( activeTerm )
keyring
vault rotate
28

原理から考えると
Encryption key があればシークレットの復号可能
encrypted
Storage Backend (encrypted)
29

原理から考えると
Encryption key があればシークレットの復号が可能なはず
30
encrypted

なので、
少しだけ悪さをします

Demo:
暗号化されたシークレット
を復号してみる

復号に失敗した理由

Term とシークレット
• シークレットは Term をデータ構造に持っている
• 鍵が違うと当然復号もできない
Term: 4 ( activeTerm )Encrypted with:
Term: 3Encrypted with:
Term: 1Encrypted with:
34

ここまでのまとめ
• Encryption key は鍵束 ( keyring ) の構造である
• Encryption key は Vault が持つシークレットの暗号化、復
号に用いられる
• それぞれの鍵には Term という情報を持ち、常に新しい鍵
( activeTerm ) が使われる
• Encryption key が盗まれるとシークレットの復号が可能で
あるが、シークレット自身が知る Term の鍵でないと復号で
きないことを確認した
35

Master key の原理

もう一歩進んでみる
encrypted
Master key があれば全てのシークレットの復号可能
37

もう一歩進んでみる
encrypted
keyring (暗号化されている) もストレージに存在
=> Master key によって復号 => シークレットを復号
38

再び、
悪さをしてみる

前提条件の設定
key share がしきい値まで知られている
encrypted
key shares
encrypted
40

デモ内容解説
デバッグ用ツール( lldb )
でプロセスに attach する
Master key
実行中の Vault のメモリから Master key を取得
41

デモ内容解説
Master key を使い Encryption key ( keyring ) を復号
Master key
Encrypted keyring file
decrypt
42

デモ内容解説
Master key
Encryption key を使いデータを復号してみる
keyring
43

Demo2:
Vault から新鮮な
Master key を取ってみる

ここまでのまとめ
• Master key は Encryption key を暗号化・復号するもの
• Encryption key は暗号化された状態でストレージに存在
• Master key が流出すると、ストレージの全情報を復号で
きる
• Master key 流出の時点で鍵管理は崩壊
• （実は他にも Master key を取る方法があったり）
45

まとめ

Demo1,2 で果たされなかった責任
運用者が責任を持つ ❌
encrypted
key shares
encrypted
実行環境で様々な操作ができてしまうような環境であったこと、
key shares の管理問題
47

どのようにして守るか
例）
• 物理的、ネットワーク的に隔離さ
れた場所からのみオペレーション
可能とする
• 作業を最低でも２人で行う
Vault が管理するシークレットの機密性に伴って
アクセスを厳格にする
シークレットの機密性と、動作するプラットフォームを考慮し最適なセ
キュリティポリシーを策定（難しい）
48

まずやるべきは
Vault production hardening は必読
今回の発表からこうすべき理由はなぜなのか、といったこ
とがよりはっきりわかるかと思います
49

あなたの管理する Vault は大丈夫ですか？
見直すべきところはありませんか？
50

END

Reference
• https://github.com/hashicorp/vault
• https://medium.com/hashicorp-engineering/how-id-attack-your-hashicorp-
vault-and-how-you-can-prevent-me-system-hardening-ce151454e26b
• https://www.hashicorp.com/resources/building-a-repeatable-and-
hardened-vault-poc/
• https://www.vaultproject.io/docs/internals/security
• https://learn.hashicorp.com/vault/operations/production-hardening
52

Vault の鍵管理機構

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Vault の鍵管理機構

Similar to Vault の鍵管理機構 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (16)

Vault の鍵管理機構