YubiKey

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ノート: 飜訳へのご協力または英語版をご参照ください。 (議論: トーク:YubiKey#)

関連記事

YubiKey は小さな USB セキュリティトークンです。モデルにも依りますが、以下のようなことができます:

多くの機能を提供する一方、YubiKey の新しいバージョンはオープンソースとしてリリースされていません。代替は Solo です。

目次

インストール

管理ツール

  • YubiKey Manager — USB を通して YubiKey の設定とクエリをするための Python ライブラリとコマンドラインツール(ykman)。オプションの GUI あり。
https://developers.yubico.com/yubikey-manager/ || yubikey-manager, yubikey-manager-qt
ノート: インストール後、pcscd.service を有効化してください。
  • YubiKey Personalization — OTP USB 接続を通して YubiKey の設定とクエリをするためのライブラリとツール。ykman よりも強力ですが、使うのが難しいです。オプションの GUI あり。
https://developers.yubico.com/yubikey-personalization/ || yubikey-personalization, yubikey-personalization-gui

認証ツール

  • Yubico PAM — Yubico OTP または チャレンジレスポンス認証による PAM ユーザ認証。
https://developers.yubico.com/yubico-pam/ || yubico-pam
  • Yubico PAM-U2F — U2F により PAM ユーザ認証。
https://developers.yubico.com/pam-u2f/ || pam-u2f
  • Yubico Authenticator for Desktop — USB を通して YbiKey から OATH コードを読み込む GUI。古いスロットベースの実装(YubiKey Standard と Edge)と新しい OATH 実装をサポート(YubiKey NEO と 4)。
https://developers.yubico.com/OATH/YubiKey_OATH_software.html || yubioath-desktop
  • libfido2 — クライアントサイドの U2F サポート。ウェブブラウザで U2F プロトコルを YubiKey による認証のために利用できるようになります。
https://developers.yubico.com/libfido2/ || libfido2
  • YubiKey Full Disk Encryption — チャレンジレスポンスモードを使用し、強力な LUKS パスフレーズを生成します。完全なディスク暗号化をサポート。
https://github.com/agherzan/yubikey-full-disk-encryption || yubikey-full-disk-encryption

入力

YubiKey は、USB を通して API を呼び出したりボタンを押したりする形で入力を受け付けます。

ボタンはとても敏感です。状況にも依りますが、ボタンを押すと以下のどれか1つを行います:

  • 静的パスワードやワンタイムパスワード(OTP)をトリガーする(短く押すとスロット1、長く押すとスロット2)。これはデフォルトの挙動で、うっかりトリガーしてしまうことは簡単です。
  • 機能やアクセスを確定/許可する。LED が点灯し、ユーザに入力を促します。
  • スマートカードを挿入/除去する。

出力

YubiKey は以下の入力を出力に変換します:

  • キーストローク(USB キーボードをエミュレートします)、静的パスワードや OTP をタイプするために使用します。(静的パスワードはキーロガーに対して脆弱であることに注意してください。)
  • 組み込みの LED は:
    • 挿入した際に一度光ります。トラブルシューティングに便利です。
    • API の応答を許可するためにボタンを押すことを要求された際に安定して光ります。
  • USB を通した API 応答。これは以下のように使用されます:
    • チャレンジレスポンス認証(Yubico OTP モードか HMAC-SHA1 モードを使って計算されます)
    • U2F チャレンジレスポンス認証
    • CCID スマートカード関連のリクエスト

USB 接続モード

YubiKey のモデルによりますが、デバイスは3つまでの異なる USB インターフェイスを提供します。これらのインターフェイスのうち2つは USB HID (Human Interface Device) デバイスクラスを実装しています; 3つ目はスマートカードインターフェイス(CCID)です。3つすべて独立して有効化/無効化できます。これにより、それらに関連したプロトコルの制御ができます。

以下の表はどのプロトコルがどのインターフェイスを使用するかを示しています:

プロトコル インターフェイス
OTP Keyboard HID
FIDO Other HID
PIV CCID
OpenPGP CCID
OATH CCID

ykman は "modes" という用語を使用します、OTP、FIDO、CCID と名付けられています。

ノート: ykman はリリース 0.6.1 (2018-04-16)で "U2F" を "FIDO" と名前を変更しました。https://developers.yubico.com/yubikey-manager/Release_Notes.html

有効なモードを取得

バージョン 5 以前の YubiKey では: 

$ ykman mode
Current connection mode is: OTP+FIDO+CCID
ノート: "ykman mode" というコマンドは非推奨となり、今後削除されるでしょう。

YubiKey バージョン 5 では: 

$ ykman info
Device type: YubiKey 5 NFC
Serial number: XXXXXXXXX
Firmware version: 5.4.3
Form factor: Keychain (USB-A)
Enabled USB interfaces: OTP, FIDO, CCID
NFC transport is enabled.

Applications    USB     NFC
FIDO2           Enabled Enabled
OTP             Enabled Enabled
FIDO U2F        Enabled Enabled
OATH            Enabled Enabled
YubiHSM Auth    Enabled Enabled
OpenPGP         Enabled Enabled
PIV             Enabled Enabled

モードをセット

すべてのモードが出荷時から有効化されています。変更するには:

$ ykman mode [OPTIONS] <MODE>

  • <MODE> には文字列を使用できます。例えば、OTP+FIDO+CCID。短い形式もあります: o+f+c。
  • <MODE> にはモード番号を使用できます。複数の有効化するモードをエンコードしたものです。

以下にモード番号の表があります:

0 OTP device only.
1 CCID device only.
2 OTP/CCID composite device.
3 U2F device only.
4 OTP/U2F composite device.
5 U2F/CCID composite device.
6 OTP/U2F/CCID composite device.
81 CCID device only, with touch-eject.
ノート: 一部の例では 86 という番号を使用しています。これは無効な番号です。80 は無視され、6 のように振る舞います。

オプション:

  • --touch-eject - ボタンを押すとスマートカードを挿入/除去します。これは CCID のみのモードでのみ動作します; FIDO と OTP は無効化されていなければなりません。
  • --autoeject-timeout <SECONDS> - 一定時間立つとスマートカードを自動的に除去します。--touch-eject と同じような制限があります。
  • --chalresp-timeout <SECONDS> - チャレンジレスポンス認証のタイムアウトを設定します。

さらなる情報は、$ ykman mode --help を見てください。

ワンタイムパスワード

どういうわけか、この機能には誤解を招く名前が付けられています。この機能には静的パスワードとチャレンジレスポンス認証の機能も含まれているのです。

2つのスロットがこの機能のために提供されています。それぞれのスロットには、短くボタンを押したり、長くボタンを押すことでアクセスできます。それぞれのスロットは以下のうち1つを設定できます:

  • Yubico OTP
  • OATH-HOTP
  • OATH-TOTP
  • チャレンジレスポンス認証
  • 静的パスワード

それぞれの機能には、作成時に提供できる複数の設定オプションがあります。しかし、一度設定すると読み返すことができません。$ ykman otp swap により、スロット1とスロット2を入れ替えることはできます。

工場出荷時の設定

新しい YubiKey では、Yubico OTP がスロット1に事前に設定されています。この初期の AES 共通鍵はその YubiKey と Yubico の認証サーバーに保存されています。これにより、YubiCloud に対して認証でき、Yubico Forum ウェブサイトや https://demo.yubico.com と組み合わせて Yubico OTP を使用できます。

警告: スロット1にある工場出荷時のキーを上書きしてしまうと、同じ信頼レベルの新しいキーを作成することはできなくなります。工場で生成された Yubico OTP 認証情報は CC という接頭辞で始まります。一方、ユーザが生成した認証情報は VV で始まります。セキュリティおよび機能的には基本的な違いはありませんが、一部のサービスは CC の認証情報のみを信頼します。さらなる情報はこのフォーラムスレッドで見られます。

Yubico OTP

Yubico OTP は共通鍵暗号に基づいています。より具体的には、それぞれの YubiKey にはそのデバイスにユニークな128ビットの AES 鍵が含まれており、この鍵は検証サーバーにも保存されています。パスワードを尋ねられた際には、YubiKey は鍵の ID、カウンタ、乱数などの異なるフィールドを連結し、その結果を暗号化することでトークンを作成します。

この OTP は対象のシステムに送られ、検証サーバーに渡されます。検証サーバー(同じく秘密鍵を所有しています)はそれを復号し、内部の情報を検証します。その結果は対象のシステムに返されます。そして、システムはアクセスを許可するかどうかを判断することができます。

YubiCloud と検証サーバー

Yubico は、YubiCloud と呼ばれる、無料かつ制限無しでアクセスできる検証サーバーを提供しています。YubiCloud はすべての YubiKey の工場出荷時の設定を把握しており、これは (例えば)yubico-pam によって使用される「デフォルト」の検証サービスです。Yubico はまた、サーバーのオープンソースの実装も提供しています。

ノート: Yubico の検証サーバーを認証する場合:
  • HMAC を使用: https://upgrade.yubico.com/getapikey/ から HMAC 鍵と ID を取得してください。
  • HTTPS を使用: 検証サーバーの証明書は GoDaddy によって署名されています。Arch ではデフォルトで GoDaddy を信頼しています (ca-certificates をインストールしていれば)。

設定と使用

スロットに新しいキーを生成してください。そして、それを YubiCloud にアップロードしてください(ブラウザで開きます): 

$ ykman otp yubiotp --generate-key --upload 2

さらなる情報は、$ ykman otp yubiotp --help で見てください。

セキュリティリスク

AES 鍵の漏洩

ご想像の通り、AES 鍵は絶対に秘密にする必要があります。Yubikey から AES 鍵を抜き取ることはできません (少なくともソフトウェアを使って抜き取るのは不可能に近い)。AES 鍵は検証サーバーにも存在するため、このサーバーのセキュリティというのがとても重要になります。

検証リクエスト/レスポンスの盗聴

システムは検証サーバーの決定に従っているため、検証サーバーになりすます攻撃が考えられます。これを防ぐには、対象のシステムが、HMAC か HTTPS を使用して、検証サーバーを認証する必要があります。

チャレンジレスポンス認証

チャレンジは YubiKey に送られ、YubeKey はとある秘密に基づいてレスポンスを計算します。同じチャレンジに対しては常に同じレスポンスが返されます。その秘密無しでは、この計算は現実的ではありません。たとえ、大量のチャレンジレスポンス認証を行ったとしてもです。

これは以下のように利用できます:

  • 真の2要素認証: ユーザーはチャレンジを与えられ、パスワードに加えて正しいレスポンスを返さなければなりません。両方が秘密鍵を持っていなければなりません。
  • 「準」2要素認証: チャレンジはパスワードのように振る舞い、サーバーは正しいレスポンスを保持しています。これは OTP ではなく、レスポンス鍵を手に入れれば誰でもアクセス許可を得ることができます。しかし、サーバーが秘密鍵を必要としないので、よりシンプルです。

2つのチャレンジレスポンス認証アルゴリズムがあります:

  • HMAC-SHA1
  • Yubico OTP

これは、yubikey-personalization-gui を使って GUI で、あるいは以下の指示で設定できます。

HMAC-SHA1 アルゴリズム

生成された鍵を使ってスロット2をチャレンジレスポンス認証モードで設定してください: 

$ ykman otp chalresp --generate 2

キーを生成するための --generate フラグは省略できます。さらなる情報は $ ykman otp chalresp --help で見てください。

Yubico OTP アルゴリズム

ykman は chal-yubico アルゴリズムの設定にはサポートしていないようです。しかし、ykpersonalize を使用できます。スロット2にランダムな鍵を生成してください: 

$ ykpersonalize -2 -ochal-resp -ochal-yubico

さらなる情報は ykpersonalize(1) を見てください。

チャレンジを送信

チャレンジを送って、レスポンスを取得するには: 

$ ykchalresp -slot challenge

静的パスワード

静的パスワードも生成できます: 

$ ykman otp static --generate slot

あるいは、パスワードを与えることも: 

$ ykman otp static slot password

複数のオプションがあります; 生成されるパスワードの長さと文字セットや、Enter キーストロークを送るかどうかを設定できます。詳細は ykman otp static --help で見てください。

エミュレートされた USB キーボードの限界、「なぜ私のパスワードは弱く見えるのか」

ほとんどのキーボードレイアウトで YubiKey が機能するようにするために、パスワードはデフォルトで ModHex アルファベット(cbdefghijklnrtuv)、数値 0-9、! に制限されています。これらの文字は非常に多くのキーボードレイアウトで同じスキャンコードを使用し、ほとんどのコンピュータで互換性が保証されます。

Yubico はこの問題に関する白書を提供しています。

SSH で2段階認証

ノート: 参照: https://developers.yubico.com/yubico-pam/Yubikey_and_SSH_via_PAM.html

このセクションでは Yubikey を使って SSH で2段階認証 (パスワードと Yubikey によって生成された OTP を使用) を行う方法を説明します。

要件

yubico-pam をインストールしてください。

ノート: Yubikey を使用するようにリモートサーバーを設定する場合、緊急用に SSH セッションを余分に一つ開いておいたほうが良いでしょう。間違えて設定をしてメインのセッションをうかり終了してしまったときにサーバーからロックアウトされないようにするためです。

PAM の設定

/etc/pam.d/sshd を編集して、以下の行を: 

auth		required	pam_unix.so

次のように修正してください: 

auth		required	pam_unix.so	use_first_pass

そして以下のどちらかの設定をしてください。HTTPS を使用する方法を推奨しますが、どちらを選んでもかまいません。

HTTPS を使用して検証サーバーを認証する場合

先に編集した pam_unix.so の行の前に以下の行を挿入します。 

auth            required        pam_yubico.so           id=1 url=https://api.yubico.com/wsapi/2.0/verify?id=%d&otp=%s

id=1 は実際には使われませんがないと動作しません。

ノート: 自分で検証サーバーを動かしている場合は、url パラメータをあなたのサーバーに置き換えて下さい。自分で検証サーバーを動かさない場合、url パラメータを省略してもかまいません。上の設定はデフォルトだからです。

HMAC を使用して検証サーバーを認証する場合

先に編集した pam_unix.so の行の前に以下の行を挿入します。 

auth            required        pam_yubico.so           id=1234 key=YnVubmllcyBhcmUgY29vbAo=

id と key はあなたの HMAC ID とキーに置き換えて下さい。上で書いたように Yubico からリクエストできます。

ノート:
  • HMAC 証明書はサーバーごとに固有のものです。たとえ攻撃者が証明書を発見したとしても、他のサーバーを認証するレスポンスを作成することはできません。
  • url パラメータは指定していません。デフォルトは Yubico の HTTP (non-TLS) サーバーになっています。

HMAC 証明書を権限がないユーザーが見れないようにファイルを読み込み禁止にすると良いでしょう: 

# chmod o-r /etc/pam.d/sshd
ノート: 自分で検証サーバーを運営している場合、url パラメータを追加してあなたのサーバーを指定してください。自分で検証サーバーを動かさない場合、url パラメータを省略してもかまいません。

SSHD の設定

/etc/ssh/sshd_config に以下の行が含まれていること、そしてアンコメントされていることを確認してください。以下の設定はデフォルトです。 

ChallengeResponseAuthentication no
UsePAM yes

テスト

PAM 設定ファイルに変更を加えただけで再起動をする必要はありません。

ログインするには、SSH の Password: プロンプトで、エンターを押さないでパスワードを入力します。そして Yubikey のボタンにタッチしてください。Yubikey は OTP の最後にリターンを送信するのでエンターキーに触れる必要はありません。

ノート: pam_unix.so から use_first_pass 行を削除することで、先に YubiKey を使ってからパスワードが要求されるようにできます。

解説

基本的なパスワード認証を行う pam_unix.so よりも前に pam_yubico.so が読み込まれるため、パスワードと OTP を連結した文字列が pam_yubico.so に与えられます。OTP は固定長なので (ここではN文字とします)、与えられた最後のN文字を OTP として、他の文字列はパスワードと認識する必要があります。OTP の認証が成功したら、パスワードは次の PAM モジュールである pam_unix.so に送信されます。ただし use_first_pass がある場合は前のモジュールからパスワードを受け取ります。

Plug-up International の FIDO U2F セキュリティキー

# cat > /etc/udev/rules.d/10-security-key.rules
KERNEL=="hidraw*", SUBSYSTEM=="hidraw", MODE="0664", GROUP="users", ATTRS{idVendor}=="2581", ATTRS{idProduct}=="f1d0"

# udevadm trigger

ブラウザで U2F を有効化

Chromium/Chrome

Chromium で U2F を機能させるには libu2f-host ライブラリのインストールが必要です。Yubikey をユーザーからアクセスするのに必要な udev ルール がインストールされます。デフォルトでは root からしか Yubikey にアクセスできないため、Chromium はエラーを吐きます。

Firefox

Firefox で U2F のサポートを有効にするには、こちらのアドオン をインストールしてください。ネイティブなサポートは現在 開発中 です。

OpenPGP スマートカードモードを有効化

以下の手順を実行することで YubiKey の OpenPGP 機能を使うことができるようになります:

  1. 上に書かれているように YubiKey を CCID デバイスとして設定。
  2. pcsc-tools, ccid, libusb-compat をインストール。
  3. # systemctl enable pcscd.service と # systemctl start pcscd.service で pcscd を起動・有効化。
  4. pcsc_scan を実行すると接続されているデバイスの情報が表示され YubiKey が使えるかどうか確認できます。さらに gpg --card-status で GPG からカードを利用できることを確認できます。

メンテナンス/アップグレード

YubiKey NEO 用に OATH アプレットをインストールする

以下のステップで、YubiKey NEO に OATH アプレットをインストールできます。以下で、Google Play Store の Yubico Authenticator を使えるようになります。

ノート: 以下のステップは、ファームウェアバージョン <= 3.1.2 の NEO のみ対応です。現在の世代の NEO (U2F 搭載) は OpenPGP アプレットがすでにインストールされています。

NEO を CCID デバイスとして設定する

  1. yubikey-personalization-gui (yubikey-personalization-gui-gitAUR) をインストール。
  2. YubiKey を root にならずに管理できるようにするために、udev ルールを追加し、再起動する。
  3. ykpersonalize -m82 を実行し、y を入力、エンターを押す。

アプレットをインストールする

  1. gpshellAUR、gppcscconnectionpluginAUR、globalplatformAUR、pcsclite をインストール。
  2. pcscd.service を起動。
  3. 最も最近の CAP ファイルを ykneo-oath サイトからダウンロード。
  4. gpinstall.txt を GitHub からダウンロード。
  5. gpinstall.txt の install -file から始まる行を編集し、CAP ファイルがあるパスを反映させる。
  6. ターミナルを開き、 gpshell <location of gpinstall.txt> を実行。
  7. 理想的には、大量のテキストが流れて、最後に以下のようなものが書かれていることです:
 Command --> 80E88013D7C000C400BE00C700CA00CA00B400BE00CE00D200D500D700B000DB00C700DF00BEFFFF00BE00E400AC00AE00AE00DB00E700A
A00EA00ED00ED00ED00BE00EF00F100F400F100F700FA00FF00BE00F700AA01010103010700CA00C400B400AA00F700B400AA00B600C7010C
010C00AA0140012001B0056810B0013005600000056810E0011006B4B44304B44404B44106B44B4405B443400343B002410636810E06B4B44
407326810B004B43103441003334002B102B404B3B403BB4003B440076820A4100221024405B4341008B44600000231066820A100
Wrapped command --> 84E88013DFC000C400BE00C700CA00CA00B400BE00CE00D200D500D700B000DB00C700DF00BEFFFF00BE00E400AC00AE00AE00DB00E700A
A00EA00ED00ED00ED00BE00EF00F100F400F100F700FA00FF00BE00F700AA01010103010700CA00C400B400AA00F700B400AA00B600C7010C
010C00AA0140012001B0056810B0013005600000056810E0011006B4B44304B44404B44106B44B4405B443400343B002410636810E06B4B44
407326810B004B43103441003334002B102B404B3B403BB4003B440076820A4100221024405B4341008B44600000231066820A15D848CB77
27D0EDA00
Response <-- 009000
Command --> 80E60C002107A000000527210108A00000052721010108A000000527210101010003C901000000
Wrapped command --> 84E60C002907A000000527210108A00000052721010108A000000527210101010003C9010000B4648127914A4C7C00
Response <-- 009000
card_disconnect
release_context
  1. NEO を抜き、Yubico Authenticator アプリで試す。

(任意)Yubico Authenticator デスクトップクライアントをインストールする

yubioath-desktop をインストールすることで、Yubico Authenticator のデスクトップバージョンを取得できます。

pcscd.service が実行中の間に、yubioath-desktop を実行して、プロンプトが表示されたら YubiKey を挿入してください。

トラブルシューティング

Yubikey が最後に機能したときからアップデートを実行した場合特に、再起動を行ってください。一部の機能が問題なく動いているようでも再起動してください。

YubiKey が HID デバイスとして機能しない

ノート: バージョン 244以降の systemd はこの機能に対するネイティブサポートを追加したので、以下のステップはもはや必要ありません。

この記事で説明されているように、udev ルールを追加してください: 

/etc/udev/rules.d/10-security-key.rules
KERNEL=="hidraw*", SUBSYSTEM=="hidraw", MODE="0664", GROUP="users", ATTRS{idVendor}=="2581", ATTRS{idProduct}=="f1d0"

その後、udevadm trigger を実行してください。

ykman が YubiKey に接続できない

マネージャが YubiKey への接続に失敗する場合、pcscd.service か pcscd.socket が起動していることを確認してください。

Error: Failed connecting to YubiKey 5 [OTP+FIDO+CCID]. Make sure the application have the required permissions.

これは、scdaemon がすでにデバイスの排他的な制御を取得している場合に ykman がデバイスの oath 認証情報にアクセスした際に発生する可能性があります。[1]

これを修正するには、~/.gnupg/scdaemon.conf 内であなたのデバイスに対して reader-port オプションを正しい値で設定することができます。[2]

ノート: これにより、ykman を通して YubiKey にアクセスするたびに gpgagent が YubiKey をアンロックするプロンプトを表示するようになります。

YubiKey NEO と YubiKey 4 の場合: 

reader-port Yubico Yubikey

YubiKey 5 の場合: 

reader-port Yubico Yubi

YubiKey がゲスト VM 内でバインドできない

YubiKey がゲストで利用可能であると仮定すると、この問題はドライバがホストのデバイスにバインドしている結果です。デバイスのバインドを解除するには、ホストの dmesg からバスとポートの情報を手に入れる必要があります: 

# dmesg | grep -B1 Yubico | tail -n 2 | head -n 1 | sed -E 's/^\[[^]]+\] usb ([^:]*):.*/\1/'

出力の USB id は X-Y.Z または X-Y の形式であるはずです。そして、ホスト上で、find を使って /sys/bus/usb/drivers を検索し、YubiKey がバインドしているドライバを探します(例: usbhid または usbfs)。 

$ find /sys/bus/usb/drivers -name "*X-Y.Z*"

デバイスのバインドを解除するには、先のコマンドの出力を使ってください(つまり、/sys/bus/usb/drivers/<DRIVER>/X-Y.Z:1.0): 

# echo 'X-Y.Z:1.0' > /sys/bus/usb/drivers/<DRIVER>/unbind

Error: [key] could not be locally signed or gpg: No default secret key: No public key

これは、YubiKey が挿入された状態で非標準的なキーリングでキーの署名をしようとした際に起こります(例えば、Pacman が pacman-key --populate で行うように)。解決策は、問題を起こしている YubiKey を取り外してやり直すことです。

YubiKey が Yubico Authenticator で消えたり現れたりする

これは、CCID ドライバがインストールされていない際に起こります。ccid パッケージをインストールする必要があります。

YubiKey core error: timeout

おそらく間違ったスロットを使用しています。もう一方のスロットで試してみてください。

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