/mandos/trunk

To get this branch, use:
bzr branch http://bzr.recompile.se/loggerhead/mandos/trunk

« back to all changes in this revision

Viewing changes to intro.xml

added some comments about security

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
intro.xml
1
 
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2
 
<!DOCTYPE refentry PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.5//EN"
3
 
"http://www.oasis-open.org/docbook/xml/4.5/docbookx.dtd" [
4
 
<!ENTITY TIMESTAMP "2021-02-03">
5
 
<!ENTITY % common SYSTEM "common.ent">
6
 
%common;
7
 
]>
8
 
 
9
 
<refentry xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude">
10
 
   <refentryinfo>
11
 
    <title>Mandos Manual</title>
12
 
    <!-- NWalsh’s docbook scripts use this to generate the footer: -->
13
 
    <productname>Mandos</productname>
14
 
    <productnumber>&version;</productnumber>
15
 
    <date>&TIMESTAMP;</date>
16
 
    <authorgroup>
17
 
      <author>
18
 
        <firstname>Björn</firstname>
19
 
        <surname>Påhlsson</surname>
20
 
        <address>
21
 
          <email>belorn@recompile.se</email>
22
 
        </address>
23
 
      </author>
24
 
      <author>
25
 
        <firstname>Teddy</firstname>
26
 
        <surname>Hogeborn</surname>
27
 
        <address>
28
 
          <email>teddy@recompile.se</email>
29
 
        </address>
30
 
      </author>
31
 
    </authorgroup>
32
 
    <copyright>
33
 
      <year>2011</year>
34
 
      <year>2012</year>
35
 
      <year>2013</year>
36
 
      <year>2014</year>
37
 
      <year>2015</year>
38
 
      <year>2016</year>
39
 
      <year>2017</year>
40
 
      <year>2018</year>
41
 
      <year>2019</year>
42
 
      <year>2020</year>
43
 
      <holder>Teddy Hogeborn</holder>
44
 
      <holder>Björn Påhlsson</holder>
45
 
    </copyright>
46
 
    <xi:include href="legalnotice.xml"/>
47
 
  </refentryinfo>
48
 
  
49
 
  <refmeta>
50
 
    <refentrytitle>intro</refentrytitle>
51
 
    <manvolnum>8mandos</manvolnum>
52
 
  </refmeta>
53
 
  
54
 
  <refnamediv>
55
 
    <refname>intro</refname>
56
 
    <refpurpose>
57
 
      Introduction to the Mandos system
58
 
    </refpurpose>
59
 
  </refnamediv>
60
 
  
61
 
  <refsect1 id="description">
62
 
    <title>DESCRIPTION</title>
63
 
    <para>
64
 
      This is the the Mandos system, which allows computers to have
65
 
      encrypted root file systems and at the same time be capable of
66
 
      remote and/or unattended reboots.
67
 
    </para>
68
 
    <para>
69
 
      The computers run a small client program in the initial RAM disk
70
 
      environment which will communicate with a server over a network.
71
 
      All network communication is encrypted using TLS.  The clients
72
 
      are identified by the server using a TLS public key; each client
73
 
      has one unique to it.  The server sends the clients an encrypted
74
 
      password.  The encrypted password is decrypted by the clients
75
 
      using a separate OpenPGP key, and the password is then used to
76
 
      unlock the root file system, whereupon the computers can
77
 
      continue booting normally.
78
 
    </para>
79
 
  </refsect1>
80
 
  
81
 
  <refsect1 id="introduction">
82
 
    <title>INTRODUCTION</title>
83
 
    <para>
84
 
      <!-- This paragraph is a combination and paraphrase of two
85
 
           quotes from the 1995 movie “The Usual Suspects”. -->
86
 
      You know how it is.  You’ve heard of it happening.  The Man
87
 
      comes and takes away your servers, your friends’ servers, the
88
 
      servers of everybody in the same hosting facility. The servers
89
 
      of their neighbors, and their neighbors’ friends.  The servers
90
 
      of people who owe them money.  And like
91
 
      <emphasis>that</emphasis>, they’re gone.  And you doubt you’ll
92
 
      ever see them again.
93
 
    </para>
94
 
    <para>
95
 
      That is why your servers have encrypted root file systems.
96
 
      However, there’s a downside.  There’s no going around it:
97
 
      rebooting is a pain.  Dragging out that rarely-used keyboard and
98
 
      screen and unraveling cables behind your servers to plug them in
99
 
      to type in that password is messy, especially if you have many
100
 
      servers.  There are some people who do clever things like using
101
 
      serial line consoles and daisy-chain it to the next server, and
102
 
      keep all the servers connected in a ring with serial cables,
103
 
      which will work, if your servers are physically close enough.
104
 
      There are also other out-of-band management solutions, but with
105
 
      <emphasis>all</emphasis> these, you still have to be on hand and
106
 
      manually type in the password at boot time.  Otherwise the
107
 
      server just sits there, waiting for a password.
108
 
    </para>
109
 
    <para>
110
 
      Wouldn’t it be great if you could have the security of encrypted
111
 
      root file systems and still have servers that could boot up
112
 
      automatically if there was a short power outage while you were
113
 
      asleep?  That you could reboot at will, without having someone
114
 
      run over to the server to type in the password?
115
 
    </para>
116
 
    <para>
117
 
      Well, with Mandos, you (almost) can!  The gain in convenience
118
 
      will only be offset by a small loss in security.  The setup is
119
 
      as follows:
120
 
    </para>
121
 
    <para>
122
 
      The server will still have its encrypted root file system.  The
123
 
      password to this file system will be stored on another computer
124
 
      (henceforth known as the Mandos server) on the same local
125
 
      network.  The password will <emphasis>not</emphasis> be stored
126
 
      in plaintext, but encrypted with OpenPGP.  To decrypt this
127
 
      password, a key is needed.  This key (the Mandos client key)
128
 
      will not be stored there, but back on the original server
129
 
      (henceforth known as the Mandos client) in the initial RAM disk
130
 
      image.  Oh, and all network Mandos client/server communications
131
 
      will be encrypted, using TLS (SSL).
132
 
    </para>
133
 
    <para>
134
 
      So, at boot time, the Mandos client will ask for its encrypted
135
 
      data over the network, decrypt the data to get the password, use
136
 
      the password to decrypt the root file system, and the client can
137
 
      then continue booting.
138
 
    </para>
139
 
    <para>
140
 
      Now, of course the initial RAM disk image is not on the
141
 
      encrypted root file system, so anyone who had physical access
142
 
      could take the Mandos client computer offline and read the disk
143
 
      with their own tools to get the authentication keys used by a
144
 
      client.  <emphasis>But</emphasis>, by then the Mandos server
145
 
      should notice that the original server has been offline for too
146
 
      long, and will no longer give out the encrypted key.  The timing
147
 
      here is the only real weak point, and the method, frequency and
148
 
      timeout of the server’s checking can be adjusted to any desired
149
 
      level of paranoia.
150
 
    </para>
151
 
    <para>
152
 
      (The encrypted keys on the Mandos server is on its normal file
153
 
      system, so those are safe, provided the root file system of
154
 
      <emphasis>that</emphasis> server is encrypted.)
155
 
    </para>
156
 
  </refsect1>
157
 
  
158
 
  <refsect1 id="faq">
159
 
    <title>FREQUENTLY ASKED QUESTIONS</title>
160
 
    <para>
161
 
      Couldn’t the security be defeated by…
162
 
    </para>
163
 
    <refsect2 id="quick">
164
 
      <title>Grabbing the Mandos client key from the
165
 
      initrd <emphasis>really quickly</emphasis>?</title>
166
 
    <para>
167
 
      This, as mentioned above, is the only real weak point.  But if
168
 
      you set the timing values tight enough, this will be really
169
 
      difficult to do.  An attacker would have to physically
170
 
      disassemble the client computer, extract the key from the
171
 
      initial RAM disk image, and then connect to a <emphasis>still
172
 
      online</emphasis> Mandos server to get the encrypted key, and do
173
 
      all this <emphasis>before</emphasis> the Mandos server timeout
174
 
      kicks in and the Mandos server refuses to give out the key to
175
 
      anyone.
176
 
    </para>
177
 
    <para>
178
 
      Now, as the typical procedure seems to be to barge in and turn
179
 
      off and grab <emphasis>all</emphasis> computers, to maybe look
180
 
      at them months later, this is not likely.  If someone does that,
181
 
      the whole system <emphasis>will</emphasis> lock itself up
182
 
      completely, since Mandos servers are no longer running.
183
 
    </para>
184
 
    <para>
185
 
      For sophisticated attackers who <emphasis>could</emphasis> do
186
 
      the clever thing, <emphasis>and</emphasis> had physical access
187
 
      to the server for enough time, it would be simpler to get a key
188
 
      for an encrypted file system by using hardware memory scanners
189
 
      and reading it right off the memory bus.
190
 
    </para>
191
 
    </refsect2>
192
 
    
193
 
    <refsect2 id="replay">
194
 
      <title>Replay attacks?</title>
195
 
      <para>
196
 
        Nope, the network stuff is all done over TLS, which provides
197
 
        protection against that.
198
 
      </para>
199
 
    </refsect2>
200
 
    
201
 
    <refsect2 id="mitm">
202
 
      <title>Man-in-the-middle?</title>
203
 
      <para>
204
 
        No.  The server only gives out the passwords to clients which
205
 
        have <emphasis>in the TLS handshake</emphasis> proven that
206
 
        they do indeed hold the private key corresponding to that
207
 
        client.
208
 
      </para>
209
 
    </refsect2>
210
 
    
211
 
    <refsect2 id="sniff">
212
 
      <title>How about sniffing the network traffic and decrypting it
213
 
      later by physically grabbing the Mandos client and using its
214
 
      key?</title>
215
 
      <para>
216
 
        We only use <acronym>PFS</acronym> (Perfect Forward Security)
217
 
        key exchange algorithms in TLS, which protects against this.
218
 
      </para>
219
 
    </refsect2>
220
 
    
221
 
    <refsect2 id="physgrab">
222
 
      <title>Physically grabbing the Mandos server computer?</title>
223
 
      <para>
224
 
        You could protect <emphasis>that</emphasis> computer the
225
 
        old-fashioned way, with a must-type-in-the-password-at-boot
226
 
        method.  Or you could have two computers be the Mandos server
227
 
        for each other.
228
 
      </para>
229
 
      <para>
230
 
        Multiple Mandos servers can coexist on a network without any
231
 
        trouble.  They do not clash, and clients will try all
232
 
        available servers.  This means that if just one reboots then
233
 
        the other can bring it back up, but if both reboot at the same
234
 
        time they will stay down until someone types in the password
235
 
        on one of them.
236
 
      </para>
237
 
    </refsect2>
238
 
    
239
 
    <refsect2 id="fakecheck">
240
 
      <title>Faking checker results?</title>
241
 
      <para>
242
 
        If the Mandos client does not have an SSH server, the default
243
 
        is for the Mandos server to use
244
 
        <quote><literal>fping</literal></quote>, the replies to which
245
 
        could be faked to eliminate the timeout.  But this could
246
 
        easily be changed to any shell command, with any security
247
 
        measures you like.  If the Mandos client
248
 
        <emphasis>has</emphasis> an SSH server, the default
249
 
        configuration (as generated by
250
 
        <command>mandos-keygen</command> with the
251
 
        <option>--password</option> option) is for the Mandos server
252
 
        to use an <command>ssh-keyscan</command> command with strict
253
 
        keychecking, which can not be faked.  Alternatively, IPsec
254
 
        could be used for the ping packets, making them secure.
255
 
      </para>
256
 
    </refsect2>
257
 
  </refsect1>
258
 
  
259
 
  <refsect1 id="security">
260
 
    <title>SECURITY</title>
261
 
    <para>
262
 
      So, in summary:  The only weakness in the Mandos system is from
263
 
      people who have:
264
 
    </para>
265
 
    <orderedlist>
266
 
      <listitem>
267
 
        <para>
268
 
          The power to come in and physically take your servers,
269
 
          <emphasis>and</emphasis>
270
 
        </para>
271
 
      </listitem>
272
 
      <listitem>
273
 
        <para>
274
 
          The cunning and patience to do it carefully, one at a time,
275
 
          and <emphasis>quickly</emphasis>, faking Mandos
276
 
          client/server responses for each one before the timeout.
277
 
        </para>
278
 
      </listitem>
279
 
    </orderedlist>
280
 
    <para>
281
 
      While there are some who may be threatened by people who have
282
 
      <emphasis>both</emphasis> these attributes, they do not,
283
 
      probably, constitute the majority.
284
 
    </para>
285
 
    <para>
286
 
      If you <emphasis>do</emphasis> face such opponents, you must
287
 
      figure that they could just as well open your servers and read
288
 
      the file system keys right off the memory by running wires to
289
 
      the memory bus.
290
 
    </para>
291
 
    <para>
292
 
      What Mandos is designed to protect against is
293
 
      <emphasis>not</emphasis> such determined, focused, and competent
294
 
      attacks, but against the early morning knock on your door and
295
 
      the sudden absence of all the servers in your server room.
296
 
      Which it does nicely.
297
 
    </para>
298
 
  </refsect1>
299
 
  
300
 
  <refsect1 id="plugins">
301
 
    <title>PLUGINS</title>
302
 
    <para>
303
 
      In the early designs, the
304
 
      <citerefentry><refentrytitle>mandos-client</refentrytitle
305
 
      ><manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry> program (which
306
 
      retrieves a password from the Mandos server) also prompted for a
307
 
      password on the terminal, in case a Mandos server could not be
308
 
      found.  Other ways of retrieving a password could easily be
309
 
      envisoned, but this multiplicity of purpose was seen to be too
310
 
      complex to be a viable way to continue.  Instead, the original
311
 
      program was separated into <citerefentry><refentrytitle
312
 
      >mandos-client</refentrytitle><manvolnum>8mandos</manvolnum
313
 
      ></citerefentry> and <citerefentry><refentrytitle
314
 
      >password-prompt</refentrytitle><manvolnum>8mandos</manvolnum
315
 
      ></citerefentry>, and a <citerefentry><refentrytitle
316
 
      >plugin-runner</refentrytitle><manvolnum>8mandos</manvolnum
317
 
      ></citerefentry> exist to run them both in parallel, allowing
318
 
      the first successful plugin to provide the password.  This
319
 
      opened up for any number of additional plugins to run, all
320
 
      competing to be the first to find a password and provide it to
321
 
      the plugin runner.
322
 
    </para>
323
 
    <para>
324
 
      Four additional plugins are provided:
325
 
    </para>
326
 
    <variablelist>
327
 
      <varlistentry>
328
 
        <term>
329
 
          <citerefentry><refentrytitle>plymouth</refentrytitle>
330
 
          <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>
331
 
        </term>
332
 
        <listitem>
333
 
          <para>
334
 
            This prompts for a password when using <citerefentry>
335
 
            <refentrytitle>plymouth</refentrytitle><manvolnum
336
 
            >8</manvolnum></citerefentry>.
337
 
          </para>
338
 
        </listitem>
339
 
      </varlistentry>
340
 
      <varlistentry>
341
 
        <term>
342
 
          <citerefentry><refentrytitle>usplash</refentrytitle>
343
 
          <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>
344
 
        </term>
345
 
        <listitem>
346
 
          <para>
347
 
            This prompts for a password when using <citerefentry>
348
 
            <refentrytitle>usplash</refentrytitle><manvolnum
349
 
            >8</manvolnum></citerefentry>.
350
 
          </para>
351
 
        </listitem>
352
 
      </varlistentry>
353
 
      <varlistentry>
354
 
        <term>
355
 
          <citerefentry><refentrytitle>splashy</refentrytitle>
356
 
          <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>
357
 
        </term>
358
 
        <listitem>
359
 
          <para>
360
 
            This prompts for a password when using <citerefentry>
361
 
            <refentrytitle>splashy</refentrytitle><manvolnum
362
 
            >8</manvolnum></citerefentry>.
363
 
          </para>
364
 
        </listitem>
365
 
      </varlistentry>
366
 
      <varlistentry>
367
 
        <term>
368
 
          <citerefentry><refentrytitle>askpass-fifo</refentrytitle>
369
 
          <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>
370
 
        </term>
371
 
        <listitem>
372
 
          <para>
373
 
            To provide compatibility with the "askpass" program from
374
 
            cryptsetup, this plugin listens to the same FIFO as
375
 
            askpass would do.
376
 
          </para>
377
 
        </listitem>
378
 
      </varlistentry>
379
 
    </variablelist>
380
 
    <para>
381
 
      More plugins can easily be written and added by the system
382
 
      administrator; see the section called "WRITING PLUGINS" in
383
 
      <citerefentry><refentrytitle>plugin-runner</refentrytitle>
384
 
      <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry> to learn the
385
 
      plugin requirements.
386
 
    </para>
387
 
  </refsect1>
388
 
 
389
 
  <refsect1 id="systemd">
390
 
    <title>SYSTEMD</title>
391
 
    <para>
392
 
      More advanced startup systems like <citerefentry><refentrytitle
393
 
      >systemd</refentrytitle><manvolnum>1</manvolnum></citerefentry>,
394
 
      already have their own plugin-like mechanisms for allowing
395
 
      multiple agents to independently retrieve a password and deliver
396
 
      it to the subsystem requesting a password to unlock the root
397
 
      file system.  On these systems, it would make no sense to run
398
 
      <citerefentry><refentrytitle>plugin-runner</refentrytitle
399
 
      ><manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>, the plugins of
400
 
      which would largely duplicate the work of (and conflict with)
401
 
      the existing systems prompting for passwords.
402
 
    </para>
403
 
    <para>
404
 
      As for <citerefentry><refentrytitle>systemd</refentrytitle
405
 
      ><manvolnum>1</manvolnum></citerefentry> in particular, it has
406
 
      its own <ulink
407
 
      url="https://systemd.io/PASSWORD_AGENTS/">Password
408
 
      Agents</ulink> system.  Mandos uses this via its
409
 
      <citerefentry><refentrytitle>password-agent</refentrytitle
410
 
      ><manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry> program, which is
411
 
      run instead of <citerefentry><refentrytitle
412
 
      >plugin-runner</refentrytitle><manvolnum>8mandos</manvolnum
413
 
      ></citerefentry> when <citerefentry><refentrytitle
414
 
      >systemd</refentrytitle><manvolnum>1</manvolnum></citerefentry>
415
 
      is used during system startup.
416
 
    </para>
417
 
  </refsect1>
418
 
  <refsect1 id="bugs">
419
 
    <title>BUGS</title>
420
 
    <xi:include href="bugs.xml"/>
421
 
  </refsect1>
422
 
  
423
 
  <refsect1 id="see_also">
424
 
    <title>SEE ALSO</title>
425
 
    <para>
426
 
      <citerefentry><refentrytitle>mandos</refentrytitle>
427
 
      <manvolnum>8</manvolnum></citerefentry>,
428
 
      <citerefentry><refentrytitle>mandos.conf</refentrytitle>
429
 
      <manvolnum>5</manvolnum></citerefentry>,
430
 
      <citerefentry><refentrytitle>mandos-clients.conf</refentrytitle>
431
 
      <manvolnum>5</manvolnum></citerefentry>,
432
 
      <citerefentry><refentrytitle>mandos-ctl</refentrytitle>
433
 
      <manvolnum>8</manvolnum></citerefentry>,
434
 
      <citerefentry><refentrytitle>mandos-monitor</refentrytitle>
435
 
      <manvolnum>8</manvolnum></citerefentry>,
436
 
      <citerefentry><refentrytitle>plugin-runner</refentrytitle>
437
 
      <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>,
438
 
      <citerefentry><refentrytitle>password-agent</refentrytitle>
439
 
      <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>,
440
 
      <citerefentry><refentrytitle>mandos-client</refentrytitle>
441
 
      <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>,
442
 
      <citerefentry><refentrytitle>password-prompt</refentrytitle>
443
 
      <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>,
444
 
      <citerefentry><refentrytitle>plymouth</refentrytitle>
445
 
      <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>,
446
 
      <citerefentry><refentrytitle>usplash</refentrytitle>
447
 
      <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>,
448
 
      <citerefentry><refentrytitle>splashy</refentrytitle>
449
 
      <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>,
450
 
      <citerefentry><refentrytitle>askpass-fifo</refentrytitle>
451
 
      <manvolnum>8mandos</manvolnum></citerefentry>,
452
 
      <citerefentry><refentrytitle>mandos-keygen</refentrytitle>
453
 
      <manvolnum>8</manvolnum></citerefentry>
454
 
    </para>
455
 
    <variablelist>
456
 
      <varlistentry>
457
 
        <term>
458
 
          <ulink url="https://www.recompile.se/mandos">Mandos</ulink>
459
 
        </term>
460
 
        <listitem>
461
 
          <para>
462
 
            The Mandos home page.
463
 
          </para>
464
 
        </listitem>
465
 
      </varlistentry>
466
 
    </variablelist>
467
 
  </refsect1>
468
 
</refentry>
469
 
<!-- Local Variables: -->
470
 
<!-- time-stamp-start: "<!ENTITY TIMESTAMP [\"']" -->
471
 
<!-- time-stamp-end: "[\"']>" -->
472
 
<!-- time-stamp-format: "%:y-%02m-%02d" -->
473
 
<!-- End: -->