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Verwendung des hybriden Post-Quanten-Schlüsselaustauschs mit AWS Transfer Family

Transfer Family unterstützt eine hybride Option zur Einrichtung von Post-Quantum-Schlüsseln für das Secure Shell (SSH) -Protokoll. Post-quantum Die Einrichtung eines Schlüssels ist erforderlich, da es bereits möglich ist, den Netzwerkverkehr aufzuzeichnen und ihn für die zukünftige Entschlüsselung durch einen Quantencomputer zu speichern. Dies wird als Store-Now-Harvest-Later-Angriff bezeichnet.

Sie können diese Option verwenden, wenn Sie eine Verbindung zu Transfer Family herstellen, um sichere Dateiübertragungen in und aus dem Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) -Speicher oder Amazon Elastic File System (Amazon EFS) durchzuführen. Post-quantum Bei der Einrichtung von Hybridschlüsseln in SSH werden Mechanismen zur Einrichtung von Schlüsseln eingeführt, die nach der Quantenzuweisung in Verbindung mit klassischen Algorithmen für den Schlüsselaustausch verwendet werden. SSH-Schlüssel, die mit klassischen Verschlüsselungssammlungen erstellt wurden, sind mit der aktuellen Technologie vor Brute-Force-Angriffen geschützt. Es wird jedoch nicht erwartet, dass klassische Verschlüsselung nach dem Aufkommen von Quantencomputern in großem Maßstab in der Zukunft sicher bleibt.

Wenn Ihr Unternehmen auf die langfristige Vertraulichkeit von Daten angewiesen ist, die über eine Transfer Family-Verbindung übertragen werden, sollten Sie einen Plan zur Umstellung auf Post-Quanten-Kryptografie in Betracht ziehen, bevor große Quantencomputer zur Verfügung stehen.

Um heute verschlüsselte Daten vor potenziellen zukünftigen Angriffen zu schützen, beteiligt AWS sich das Unternehmen gemeinsam mit der Kryptografie-Community an der Entwicklung quantenresistenter oder post-quantumaler Algorithmen. Wir haben in der Transfer Family hybride Verschlüsselungssammlungen für den Post-Quanten-Schlüsselaustausch implementiert, die klassische und Post-Quanten-Elemente kombinieren.

Diese hybriden Verschlüsselungssammlungen können in den meisten Regionen für Ihre Produktions-Workloads verwendet werden. AWS Da sich die Leistungsmerkmale und Bandbreitenanforderungen von Hybrid-Cipher-Suites jedoch von denen klassischer Schlüsselaustauschmechanismen unterscheiden, empfehlen wir, sie auf Ihren Transfer Family-Verbindungen zu testen.

Weitere Informationen zur Post-Quanten-Kryptografie finden Sie im Blogbeitrag zur Post-Quantum Kryptografie-Sicherheit.

Über den hybriden Schlüsselaustausch nach der Quantenphase in SSH

Transfer Family unterstützt Verschlüsselungssammlungen für hybriden Postquantum-Schlüsselaustausch, die sowohl den klassischen Schlüsselaustauschalgorithmus Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) als auch verwenden. ML-KEM ML-KEMist ein Post-Quantum-Algorithmus für Public-Key-Verschlüsselung und Schlüsselfestlegung, den das National Institute for Standards and Technology (NIST) als seinen ersten Standardalgorithmus für die Zeit nach der Quantenschlüsselvereinbarung bezeichnet hat.

Der Client und der Server führen immer noch einen ECDH-Schlüsselaustausch durch. Zusätzlich kapselt der Server ein Post-Quantum Shared Secret in den öffentlichen Post-Quantum-KEM-Schlüssel des Clients ein, der in der SSH-Schlüsselaustauschnachricht des Clients angekündigt wird. Diese Strategie kombiniert die hohe Sicherheit eines klassischen Schlüsselaustauschs mit der Sicherheit des vorgeschlagenen Post-Quantum-Schlüsselaustauschs, um sicherzustellen, dass die Handshakes geschützt sind, solange der ECDH oder das gemeinsame Geheimnis nach der Quantenphase nicht geknackt werden kann.

Wie funktioniert die Einrichtung von Hybrid-Schlüsseln nach der Quantenphase in Transfer Family

AWS hat kürzlich die Unterstützung für den Post-Quantum-Schlüsselaustausch bei SFTP-Dateiübertragungen in angekündigt. AWS Transfer Family Transfer Family skaliert Dateiübertragungen von Unternehmen zu AWS Speicherdiensten mithilfe von SFTP und anderen Protokollen sicher. SFTP ist eine sicherere Version des File Transfer Protocol (FTP), das über SSH läuft. Die Unterstützung von Transfer Family für den Post-Quantum-Schlüsselaustausch legt die Sicherheitslatte für Datenübertragungen über SFTP höher.

Die SFTP-Unterstützung für den Postquantum-Hybrid-Schlüsselaustausch in der Transfer Family umfasst die Kombination von Post-Quanten-Algorithmen und, bei ECDH ML-KEM-768, über P256- ML-KEM-1024, P384- oder Curve25519-Kurven. Die folgenden entsprechenden Methoden für den SSH-Schlüsselaustausch sind im Entwurf für den hybriden SSH-Schlüsselaustausch nach der Quantenphase spezifiziert. https://datatracker.ietf.org/doc/draft-kampanakis-curdle-ssh-pq-ke/

Warum? ML-KEM

AWS setzt sich für die Unterstützung standardisierter, interoperabler Algorithmen ein. ML-KEM ist der einzige Algorithmus für den Postquantum-Schlüsselaustausch, der vom NIST Post-Quantum Cryptography Project standardisiert und genehmigt wurde. Normungsgremien arbeiten bereits an der Integration in Protokolle ML-KEM . AWS unterstützt bereits TLS ML-KEM in einigen AWS API-Endpunkten.

Im Rahmen dieser Verpflichtung AWS hat das Unternehmen der IETF einen Vorschlagsentwurf für Post-Quanten-Kryptografie vorgelegt, der ML-KEM mit NIST-approved Kurven wie P256 für SSH kombiniert wird. Um die Sicherheit unserer Kunden zu erhöhen, folgt die AWS Implementierung des Post-Quantum-Schlüsselaustauschs in SFTP und SSH diesem Entwurf. Wir planen, zukünftige Aktualisierungen zu unterstützen, bis unser Vorschlag von der IETF angenommen und zum Standard wird.

Die neuen Schlüsselaustauschmethoden (im Abschnitt aufgeführtWie funktioniert die Einrichtung von Hybrid-Schlüsseln nach der Quantenphase in Transfer Family) könnten sich ändern, wenn sich der Entwurf in Richtung Standardisierung weiterentwickelt.

Post-quantum hybrider SSH-Schlüsselaustausch und kryptografische Anforderungen (FIPS 140)

Für Kunden, die eine FIPS-Konformität benötigen, bietet Transfer Family FIPS-approved Kryptografie in SSH mithilfe der AWS FIPS 140-zertifizierten Open-Source-Kryptografiebibliothek -LC an. AWS Die in Transfer Family unterstützten Post-Quantum-Hybrid-Schlüsselaustauschmethoden sind FIPS-zertifiziert gemäß TransferSecurityPolicy-FIPS-2025-03 SP 800-56Cr2 von NIST (Abschnitt 2). https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.800-56Cr2.pdf Das deutsche Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) und die französische Agence nationale de la sécurité des systèmes d'information (ANSSI) empfehlen ebenfalls solche Methoden für den hybriden Schlüsselaustausch nach der Quantenentwicklung.

Testen des hybriden Schlüsselaustauschs nach der Quantenphase in der Transfer Family

In diesem Abschnitt werden die Schritte beschrieben, die Sie ergreifen, um den hybriden Schlüsselaustausch nach der Quantenphase zu testen.

Aktivieren Sie den Post-Quantum-Hybridschlüsselaustausch auf Ihrem SFTP-Endpunkt

Sie können die SSH-Richtlinie wählen, wenn Sie einen neuen SFTP-Serverendpunkt in Transfer Family erstellen oder indem Sie die Optionen für den kryptografischen Algorithmus in einem vorhandenen SFTP-Endpunkt bearbeiten. Der folgende Snapshot zeigt ein Beispiel dafür, AWS-Managementkonsole wo Sie die SSH-Richtlinie aktualisieren.

Die SSH-Richtliniennamen, die den Post-Quantum-Schlüsselaustausch unterstützen, lauten und. TransferSecurityPolicy-2025-03 TransferSecurityPolicy-FIPS-2025-03 Weitere Informationen zu den Transfer Family-Richtlinien finden Sie unterSicherheitsrichtlinien für AWS Transfer Family Server.

Richten Sie einen SFTP-Client ein, der den hybriden Schlüsselaustausch nach der Quantenphase unterstützt

Nachdem Sie in Ihrem SFTP Transfer Family-Endpunkt die richtige Post-Quantum-SSH-Richtlinie ausgewählt haben, können Sie in Transfer Family mit Post-Quantum-SFTP experimentieren. Installieren Sie zum Testen den neuesten OpenSSH-Client (z. B. Version 9.9) auf Ihrem lokalen System.

Sie können den Beispiel-SFTP-Client ausführen, um eine Verbindung zu Ihrem SFTP-Endpunkt herzustellen (z. B.s-1111aaaa2222bbbb3.server.transfer.us-west-2.amazonaws.com), indem Sie die Post-Quantum-Hybrid-Schlüsselaustauschmethoden verwenden, wie im folgenden Befehl gezeigt.

sftp -v -o \
   KexAlgorithms=mlkem768x25519-sha256 \
   -i username_private_key_PEM_file \
   username@server-id.server.transfer.region-id.amazonaws.com

Ersetzen Sie im vorherigen Befehl die folgenden Elemente durch Ihre eigenen Informationen:

Bestätigen Sie den Austausch von Hybrid-Schlüsseln nach der Quantenphase in SFTP

Um zu bestätigen, dass der Post-Quantum-Hybridschlüsselaustausch während einer SSH-Verbindung zwischen SFTP und Transfer Family verwendet wurde, überprüfen Sie die Client-Ausgabe. Optional können Sie ein Paketerfassungsprogramm verwenden. Wenn Sie den OpenSSH 9.9-Client verwenden, sollte die Ausgabe etwa wie folgt aussehen (wobei irrelevante Informationen der Kürze halber weggelassen werden):

% sftp -o KexAlgorithms=mlkem768x25519-sha256 -v -o IdentitiesOnly=yes -i username_private_key_PEM_file username@s-1111aaaa2222bbbb3.server.transfer.us-west-2.amazonaws.com
OpenSSH_9.9p2, OpenSSL 3.4.1 11 Feb 2025
debug1: Reading configuration data /Users/username/.ssh/config
debug1: /Users/username/.ssh/config line 146: Applying options for *
debug1: Reading configuration data /Users/username/.ssh/bastions-config
debug1: Reading configuration data /opt/homebrew/etc/ssh/ssh_config
debug1: Connecting to s-1111aaaa2222bbbb3.server.transfer.us-west-2.amazonaws.com [xxx.yyy.zzz.nnn] port 22.
debug1: Connection established.
[...]
debug1: Local version string SSH-2.0-OpenSSH_9.9
debug1: Remote protocol version 2.0, remote software version AWS_SFTP_1.1
debug1: compat_banner: no match: AWS_SFTP_1.1
debug1: Authenticating to s-1111aaaa2222bbbb3.server.transfer.us-west-2.amazonaws.com:22 as 'username'
debug1: load_hostkeys: fopen /Users/username/.ssh/known_hosts2: No such file or directory
[...]
debug1: SSH2_MSG_KEXINIT sent
debug1: SSH2_MSG_KEXINIT received
debug1: kex: algorithm: mlkem768x25519-sha256
debug1: kex: host key algorithm: ssh-ed25519
debug1: kex: server->client cipher: aes128-ctr MAC: hmac-sha2-256-etm@openssh.com compression: none
debug1: kex: client->server cipher: aes128-ctr MAC: hmac-sha2-256-etm@openssh.com compression: none
debug1: expecting SSH2_MSG_KEX_ECDH_REPLY
debug1: SSH2_MSG_KEX_ECDH_REPLY received
debug1: Server host key: ssh-ed25519 SHA256:Ic1Ti0cdDmFdStj06rfU0cmmNccwAha/ASH2unr6zX0
[...]
debug1: rekey out after 4294967296 blocks
debug1: SSH2_MSG_NEWKEYS sent
debug1: expecting SSH2_MSG_NEWKEYS
debug1: SSH2_MSG_NEWKEYS received
debug1: rekey in after 4294967296 blocks
[...]
Authenticated to s-1111aaaa2222bbbb3.server.transfer.us-west-2.amazonaws.com ([xxx.yyy.zzz.nnn]:22) using "publickey".
debug1: channel 0: new session [client-session] (inactive timeout: 0)
[...]
Connected to s-1111aaaa2222bbbb3.server.transfer.us-west-2.amazonaws.com.
sftp>

Die Ausgabe zeigt, dass die Client-Aushandlung mithilfe der mlkem768x25519-sha256 Post-Quantum-Hybridmethode erfolgte und erfolgreich eine SFTP-Sitzung eingerichtet wurde.