Sichere entfernte Rechnernutzung und Dateitransfer

15.3.2014

Holger Trapp

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Remote Access

Grundfunktionen

textuelle oder grafische Bedienung entfernter Anwendungen/Desktops
Weiterleitung lokaler Eingaben an entfernte Systeme
lokale Visualisierung der Ausgaben entfernter Anwendungen/Desktops (ggf. seamless)
je nach Verfahren Zugriff auf reale oder virtuelle Desktops

Optionen

Suspendierung/Wiederaufnahme von Sitzungen (suspending/resuming a session)
Teilen des entfernten Desktops (desktop sharing)
Dateitransfer durch weitergeleitete lokale Laufwerke oder separat
Audioweiterleitung (remote sound)
Weiterleitung lokaler Drucker und sonstiger Geräte: Smartcards, serielle/parallele Schnittstellen, ...
Chat, Whiteboard, Recording

verfügbare Techniken

textuell:
- historisch: Telnet, FTP, r-Utilities
- Standard: SSH (Secure Shell) - mit X11-Weiterleitung
grafisch:
- VNC
- RDP
- ICA
- Spice
- Teamviewer
- NX
- X2go
- ...

wünschenswert / notwendig

Server unter Linux
Klienten für wichtige Plattformen
frei verfügbar, vorzugsweise Open Source
keine Beschränkung der Zahl der Nutzer und Verbindungen
hohe Sicherheit:
- Integrität, Authentizität, Vertraulichkeit durch etablierte Techniken
- keine Abhängigkeit von Servern des Anbieters
hohe Performance auch im WAN

SSH - Secure Shell

De-facto-Standard für sicheres, Shell-basiertes entferntes Login
primärer Funktionsumfang:
- Login auf einer entfernten Maschine
- interaktive oder nichtinteraktive Ausführung entfernter Kommandos
- Dateitransfer zwischen verschiedenen Rechnern (scp, sftp)
sicherer SSH-Kanal ist für das Tunneln TCP-basierter Kommunikationsbeziehungen nutzbar:
- X11
- Dateitransfer
- statische und SOCKS-basierte dynamische Portweiterleitung
- Verbindungen zu SSH-Agenten
- rsync
- ...

SSH-Versionen

SSH 1.0:
- Juni 1995
- unter UNIX lauffähige ANSI-C-Implementierung
- Designer und Autor: Tatu Ylönen (Finnland)
zwei inkompatible Protokoll-Versionen: SSHv1 und SSHv2
SSHv1 hat sicherheitsrelevante Design-Schwächen:
- Integritätssicherung mit CRC-32 ermöglicht Insertion Attacks
- endete mit Protokoll-Version 1.5 – heute obsolet
nur SSHv2 ist über die IETF standardisiert (seit 2006)
bekannte freie Implementierungen
- OpenSSH
- PuTTY

SSH: Entwurfsziele & Sicherheit

als sicherer Ersatz für die r-Utilities gedacht:
- ssh, slogin und scp statt rsh, rlogin und rcp
- kann auch Telnet und FTP funktionell ersetzen
Software soll für Normalanwender so einfach wie möglich nutzbar sein
Protokoll soll so sicher wie möglich sein, aber die Erstellung von Implementationen erlauben, die leicht zu nutzen und zu installieren sind
anders als OpenSSL orientierte SSH auf die Verwendung des SSH-Klienten für Tunnelungen (via Pipe oder Port-Weiterleitung)
mit libssh und libssh2 existieren allerdings entsprechende C-Bibliotheken
SSH bietet hohes Sicherheitsniveau: zuverlässige gegenseitige Authentifizierung der Partner, Integrität, Vertraulichkeit
wichtig: Authentizität der Server-Keys sorgfältig prüfen

Teil-Protokolle von SSHv2

Transport
- sicherer (chiffrierter, HMAC-gesicherter) Transport-Tunnel mit Server-Authentifizierung
- Diffie-Hellman-basierter Schlüsselaustausch, authentifiziert durch Signatur mit Public Host-Key des Servers
- Verifikation der Public Keys:
  - standardmäßig über eine lokale Datenbasis (textuelle Schlüsseldateien)
  - optionale Nutzung von CA-Zertifikaten im Protokoll vorgesehen
Authentifizierung
- Nutzerauthentifizierung an Hand diverser Verfahren bis zum ersten Erfolg oder endgültigen Misserfolg
- z.B.: gssapi-keyex, gssapi-with-mic, hostbased, publickey, password
Sitzung
- logische Kanäle im SSH-Tunnel:
  - interaktive Sitzungen: Shell, Applikation, eingebautes Subsystem (sftp)
  - X11-, Agenten-, TCP-Portweiterleitung

OpenSSH

Ende 1999 begonnenes OpenBSD-Projekt
Open-Source-Implementierung in C, lizenzfrei nutzbar, aktiv gepflegt, hoher Verbreitungsgrad
Portierungen für Linux/UNIX-Systeme; via Cygwin auch für Windows
Interoperabilität durch Protokoll-Versionen 1.3, 1.5 und 2.0 (Kompatibilität mit alten Versionen durch 1.99 angezeigt)
nutzt OpenSSL für Krypto-Code und keine patentierten Algorithmen
starke Verschlüsselung: AES, 3DES, Blowfish, CAST128 oder Arcfour
starke Authentifizierung: Public-Key, One-Time Password, Kerberos (inkl. Ticket-Passing) via GSSAPI
X11-, Port-, Agenten-Weiterleitung (Forwarding)
Datenkompression für Durchsatzerhöhung
höhere Sicherheit durch Privilege Separation

OpenSSH-Anwendungsbeispiele

interaktives Login auf Server

ssh myserver
# mit Debug-Informationen
ssh -v myserver
# mit expliziter X11-Weiterleitung
ssh -X myserver

entfernte Kommandoausführung

ssh myserver 'finger ; uptime'
# mit Kompression und Start einer grafischen
# Applikation
ssh -X -C myserver gedit

Kommunikation von Kommandos über den SSH-Kanal (per Pipe)

zcat pub.tar.gz | ssh myserver 'cd /tmp; tar xfvkp -'
zcat myfile.gz | ssh myserver 'cat > /tmp/file'

OpenSSH-Anwendungsbeispiele

SSH als Standard bei modernen rsync-Implementierungen

# spiegele Verzeichnis /boot nach /tmp/boot des Servers
rsync --dry-run -av /boot me@myserver:/tmp
rsync -av /boot me@myserver:/tmp

Dateitransfer

# kopiere /etc/hosts auf den Server nach /tmp
scp /etc/hosts me@myserver:/tmp

# kopiere rekursiv /boot auf den Server nach /tmp/boot
scp -r /boot me@myserver:/tmp

# baue interaktive SFTP-Verbindung zum Login-Server auf
sftp me@loginserver

OpenSSH-Anwendungsbeispiele

lokale Port-Weiterleitung

# für IMAP (Port 143)
ssh -f -N -L 2000:mailbox:143 myserver

# für SSH (Port 22) via Login-Server (statt VPN)
ssh -f -N -L 8022:myserver:22 loginserver

dynamische Port-Weiterleitung

# SSH-Klient bietet SOCKS-Proxy an Port 3000
ssh -f -N -D 3000 myserver

# Nutzung des SOCKS-Proxys für SMTP (Port 25) unter RHEL6
nc -x localhost:3000 mailbox 25

# SSH kann auch einen SOCKS-Proxy nutzen
ssh -o ProxyCommand='nc -x localhost:3000 %h %p' me@myserver

OpenSSH-Anwendungsbeispiele

Nutzung eigener Schlüsselpaare

# RSA-Identität (Schlüsselpaar) erzeugen: ~/.ssh/id_rsa
ssh-keygen -b 4096

# den SSH-Agenten starten und die RSA-Identität laden
eval $(ssh-agent)
ssh-add

# Public Key ~/.ssh/id_rsa.pub beim Zielnutzer hinterlegen
cp ~/.ssh/id_rsa.pub ~ziel/.ssh/authorized_keys
ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub user@server

# ggf. Optionen in authorized_keys ergänzen
command="hostname;date;uptime" ssh-rsa ...

# passwortloses Login mit RSA-Identität
ssh server

OpenSSH-Konfiguration

Klient:
- Kommandozeilen-Optionen
- lokale Konfig-Datei des Benutzers ~/.ssh/config
- globale Konfig-Datei des Systems /etc/ssh/ssh_config
Server:
- Kommandozeilen-Optionen
- globale Konfig-Datei des Systems /etc/ssh/sshd_config

NX 3.5

Legacy-Produkt der Firma Nomachine
Hersteller bietet Pakete nur noch den Kunden mit Alt-Vertrag an
Alternative: Rückgriff auf lokale Kopien (funktionell weiterhin stabil)
kostenfreie NX Free Edition:
- Lizenz erlaubt pro Server 2 parallele Verbindungen und 2 verschiedene Nutzer
- für persönliche Nutzung normalerweise kein Problem
- FreeNX beseitigt diese Limits, aber eher totes Projekt
Standard: Nutzung eines virtuellen Desktops auf dem Server
dieser unterstützt die Suspendierung und Wiederaufnahme von Sitzungen

NX 3.5

hoch performant durch NX-Protokoll: X11 dadurch im WAN wirklich nutzbar
3 zentrale Techniken:
- Reduktion der zeitraubenden X-Round-Trips
- sehr ausgefeiltes, synchronisiertes, X11-spezifisches Caching
- effiziente Kompression des X-Verkehrs
kann VNC/RDP tunneln
zentrale Bibliotheken als Open Source zur Verfügung gestellt
hohes Sicherheitsniveau durch SSH:
- Public-Key-Authentifizierung als Nutzer nx
- auf dem Server dann Passwort-basiertes Login als der eigtl. Nutzer

NX 4

aktuelles Produkt von Nomachine
unterstützt bei der kostenfreien Version keine virtuellen Desktops mehr
lediglich Zugriff auf den realen Desktop des lokalen Benutzers möglich
für das früher typische Nutzungsszenario unbrauchbar
für virtuelle Desktops kostenpflichtige Enterprise-Version nötig
von Nomachine genannte Alternativen zu NX 3.5:
Note also that a number of projects have expressed interest in continuing open-source development of the old version, among these are FreeNX, NeatX, X2Go, 2X and Xpra.

X2go

aktiv gepflegtes Projekt
ursprünglich nur Ubuntu/Debian, Klient für Windows
nun auch für Systeme der RedHat-Familie verfügbar (RHEL6 über EPEL, Fedora 19/20)
basiert auf den freien NX-Bibliotheken
inkompatibel mit NX 3.5 von Nomachine
X2Go multi-node farms möglich (Load Balancing)
- dann PostgreSQL erforderlich
- sonst genügt das für den Standardfall empfohlene Sqlite

X2go vs. NX 3.5

bequemere Realisierung folgender Features:
- Remote Sound
- klientenseitige Druckunterstützung
- Dateitransfer durch freigegebene Ordner des Klienten (fuse.sshfs auf Server-Seite)
unterstützt mehr Sitzungsarten: Xfce, LXDE, MATE, Unity, XDMCP, ...
SSH-Proxy-Server direkt konfigurierbar (HTTP-Proxy auch bei NX)
neben Passwort-Login auch Kerberos 5 (optional mit Identitätsweiterleitung per GSSAPI) und SSH-Schlüssel möglich
keine spezieller Nutzer (analog nx) für Login nötig