エリプティックカーブ(ECC)のサポート#

(Nitrokey Pro 2 - Linux)

RSA-2048はますます安全ではなくなっていく#

ドイツ連邦情報セキュリティ局(Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik、BSI)は、セキュリティ上の理由から、2048ビットの長さのRSA鍵を2022年以降`に使用することを推奨しなくなりました<https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/EN/BSI/Publications/TechGuidelines/TG02102/BSI-TR-02102-1.pdf?_blob=publicationFile&v=10>`_。つまり、近い将来、より長い鍵が使われるようになることが予想されます。使用期間を5年と仮定すると、すでに長い鍵を生成する必要があります。しかし、3072ビットや4096ビットの長いRSA鍵では速度が著しく低下します。このため、新しいNitrokey Storage 2およびPro 2(および統合されたOpenPGP Cardバージョン3.3)では、`楕円曲線暗号(ECC)<https://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic-curve_cryptography>`_による暗号化をサポートしています。この方法は、小さいECCキーでも長いRSAキーと同様に安全で、しかもかなり高速であると考えられています。

楕円曲線暗号の基礎知識#

RSA とは対照的に、楕円曲線暗号にはさまざまな形式 (いわゆる曲線) があります。特に、NISTの曲線の開発には、`NSAが<https://www.schneier.com/essays/archives/2007/11/did_nsa_put_a_secret.html>`_関与しています。曲線にバックドアの証拠がなくても、特定の曲線を使用すると信頼性に疑問が生じます。幸い、新しいNitrokey Storage 2とPro 2は、NISTとBrainpoolという2種類の曲線をサポートしています。以下では、Brainpool曲線を使用します。`この記事<https://arstechnica.com/information-technology/2013/10/a-relatively-easy-to-understand-primer-on-elliptic-curve-cryptography/>`_は、楕円曲線暗号の一般的な理解を得るための良い入口となります。

システム要件#

楕円曲線に基づく鍵を作成するには、Nitrokey Storage 2 / Pro 2とGnuPGバージョン2.1.17以上が必要です。

NitrokeyのOpenPGP Cardバージョンは、``gpg2 —card-status``で読むことができます。

> gpg2 --card-status
Reader ...........: 20A0:...
Application ID ...: D276...
Version ..........: 3.3
...

Version」フィールドは、Nitrokeyに内蔵されているOpenPGP Cardのバージョンを表しています。ここでは、楕円曲線暗号に必要な3.3を使用しています。OpenPGPカードのバージョン2.2はECCをサポートしていません。

インストールされているGnuPGのバージョンについては、``gpg2 --version``で知ることができます。最低でもバージョン2.1.16が必要です。Windows用のGnuPGの最新版は`こちら<https://www.gpg4win.org/>`_、MacOS用の最新版は`こちら<https://gpgtools.org/>`_にあります。GNU/Linux ディストリビューションの Ubuntu (18.04 以降)、Debian (Stretch 以降)、Arch Linux、Fedora (Release 26 以降)、openSUSE Tumbleweed には、GnuPG の適切なバージョンが含まれています。この記事の最後に、古いバージョンのUbuntuでGnuPGを手動でアップデートする方法を紹介しています。

重要

GnuPG 2.0は現在も使用されていますが、2017年にサポートが終了しています。すべての通信相手は、ECCによるメールの暗号化にGnuPG 2.1以降を使用する必要があり、そうしないと非互換性の問題が発生する可能性があります。したがって、この問題を回避できることが確実な場合にのみECCを使用する必要があります。

Nitrokey Storage 2 / Pro 2の鍵生成について#

これらの条件が満たされると、すぐに始められます。(警告:既存のキーはプロセス中に上書きされます!)ここでは2つのオプションがあります。1つ目は、Nitrokey Storage 2 / Pro 2上で直接キーを作成する方法です。ここでの利点は、キーがデバイスの外に出ることがないため、決して読み出すことができないということです。2つ目の方法は、以前にローカルで生成した鍵をインポートすることです。この場合の利点は、鍵のバックアップを安全に保管できることで、Nitrokeyを紛失した場合に復元することができます。以下では、1つ目の方法についてのみ説明します。バックアップ付きの鍵を作成するには、`以下の説明書<https://www.gniibe.org/memo/software/gpg/keygen-25519.html>`_にアクセスし、この`一般情報<https://wiki.fsfe.org/TechDocs/CardHowtos/CardWithSubkeysUsingBackups>`_を使用して、鍵をNitrokeyに転送します。

GnuPGにはすでに「generate」コマンドがあり、これを使ってデバイス上で簡単に鍵を作成することができます。しかし、鍵の種類を直接選択することはまだできませんので、まず鍵を準備する必要があります。これには以下のコマンドを使用します。

> gpg-connect-agent "SCD SETATTR KEY-ATTR --force 1 19 brainpoolP256r1" /bye
> gpg-connect-agent "SCD SETATTR KEY-ATTR --force 2 18 brainpoolP256r1" /bye
> gpg-connect-agent "SCD SETATTR KEY-ATTR --force 3 19 brainpoolP256r1" /bye

また、次のセクションで説明するように、他の曲線を選択することもできます。

ここで、``gpg2 --card-edit``と入力すると、「鍵の属性」のところに、rsa2048ではなく、brainpoolP256r1があることがわかります。

> gpg2 --card-edit
Reader ...........: 20A0:4109:0000000000000:0
Application ID ...: D276000124010303000500005F100000
Version ..........: 3.3
Manufacturer .....: ZeitControl
Serial number ....: 00005F10
Name of cardholder: [not set]
Language prefs ...: [not set]
Sex ..............: unspecified
URL of public key : [not set]
Login data .......: [not set]
Signature PIN ....: forced
Key attributes ...: brainpoolP256r1 brainpoolP256r1 brainpoolP256r1
Max. PIN lengths .: 64 64 64
PIN retry counter : 3 0 3
Signature counter : 0
Signature key ....: [none]
Encryption key....: [none]
Authentication key: [none]
General key info..: [none]

そして、キーを作成します。

gpg/card> admin
Admin commands are allowed

gpg/card> generate
Make off-card backup of encryption key? (Y/n) n
Please note that the factory settings of the PINs are
PIN = '123456' Admin PIN = '12345678'
You should change them using the command --change-pin
Please specify how long the key should be valid.
0 = key does not expire
<n> = key expires in n days
<n>w = key expires in n weeks
<n>m = key expires in n months
<n>y = key expires in n years
Key is valid for? (0)
Key does not expire at all
Is this correct? (y/N) y
GnuPG needs to construct a user ID to identify your key.
Real name: Jane Doe
Email address: jane.doe@example.org
Comment:
You selected this USER-ID:
"Jane Doe <jane.doe@example.org>"
Change (N)ame, (C)omment, (E)mail or (O)kay/(Q)uit? O
gpg: key 7F8C68E1B084E169 marked as ultimately trusted
gpg: revocation certificate stored as '/home/jane/.gnupg/openpgp-revocs.d/F8C00BC1636A7D7604A31A877F8C68E1B084E169.rev'
public and secret key created and signed.

Nitrokeyは、RSA鍵の代わりに楕円曲線暗号を採用したので、通常通り使用することができます。

カーブ#

上記の手順では、Brainpool曲線を選択しました。また、NISTの曲線を使用することもできます。設定は以下のようにして行います。

> gpg-connect-agent "SCD SETATTR KEY-ATTR --force 1 19 nistp256" /bye
> gpg-connect-agent "SCD SETATTR KEY-ATTR --force 2 18 nistp256" /bye
> gpg-connect-agent "SCD SETATTR KEY-ATTR --force 3 19 nistp256" /bye

UbuntuにおけるGnuPGのアップデート#

以下の手順は、18.04よりも古いバージョンのUbuntuを使用している場合にのみ必要です。このようなシステムには、以下のコマンドでGnuPG 2.1.18をインストールできます。これにはより新しいDebianパッケージが必要ですが、これが最も簡単な方法です。この方法は、Ubuntu 17.10で正常にテストされており、おそらく16.04でも動作するでしょう。ただし、使用中に問題が発生する可能性は排除できません。

$ mkdir gnupg_tmp
$ cd gnupg_tmp
$ wget http://ftp.debian.org/debian/pool/main/g/gnupg2/gnupg_2.1.18-8~deb9u1_amd64.deb
$ wget http://ftp.debian.org/debian/pool/main/g/gnupg2/dirmngr_2.1.18-8~deb9u1_amd64.deb
$ wget http://ftp.debian.org/debian/pool/main/g/gnupg2/gnupg-agent_2.1.18-8~deb9u1_amd64.deb
$ wget http://ftp.debian.org/debian/pool/main/g/gnupg2/scdaemon_2.1.18-8~deb9u1_amd64.deb
$ sudo dpkg -i *
$ cd ..
$ rm -rf gnupg_tmp

インストールを元に戻したい場合は、以下のコマンドを実行する必要があります。

$ sudo dpkg --remove --force-depends gnupg dirmngr gnupg-agent scdaemon
  # (removes manually installed packages)
$ sudo apt-get install gnupg dirmngr gnupg-agent scdaemon
  # (installs the appropriate packages from regular package repositories)