Qubes OS のディスク暗号化とパスフレーズ管理

Qubes OS のフルディスク暗号化

Qubes OS はインストール時に LUKS2（Linux Unified Key Setup） によるフルディスク暗号化を提供します。

暗号化されるのは:

すべての AppVM のデータ
テンプレートVM のファイルシステム
dom0 のデータ

暗号化されないのは:

/boot パーティション（カーネルやブートローダー）

起動時の暗号化解除

PC 起動
  ↓
BIOS/UEFI
  ↓
Grub（/boot から読み込む）
  ↓
パスフレーズ入力プロンプト
  ↓
LUKS ヘッダーを使って復号
  ↓
LVM
  ├── dom0 ルートパーティション
  └── qubes プール（全VMのデータ）

強力なパスフレーズの選び方

推奨:

長さ: 20文字以上
方式: パスフレーズ（ランダムな単語の組み合わせ）またはランダムな文字列

# 良い例（Diceware方式: 6単語以上）
correct-horse-battery-staple-coffee-moon

# より強力（ランダム文字列）
K7#mP2nR@qX9vL4

# 悪い例
password123
myname2026

覚え方:

パスワードマネージャー（KeePassXC など）の vault VM に保存
または紙に書いて物理的に安全な場所に保管

LUKS の確認コマンド

dom0 ターミナルで実行:

# LUKS デバイスの情報確認
sudo cryptsetup luksDump /dev/sda2
# または
sudo cryptsetup luksDump /dev/nvme0n1p2

# アクティブなDMデバイスの確認
ls /dev/mapper/
# qubes_dom0-root などが表示される

鍵スロットの管理

LUKS は最大32個（LUKS2）の鍵スロットを持ちます。それぞれに異なるパスフレーズを設定できます。

# 現在の鍵スロット確認
sudo cryptsetup luksDump /dev/sda2 | grep -A 5 "Keyslots"

# 新しいパスフレーズを追加（スロット1）
# ※バックアップ用や緊急用のパスフレーズ
sudo cryptsetup luksAddKey /dev/sda2
# 既存のパスフレーズを入力後、新しいパスフレーズを設定

# パスフレーズを変更（スロット0）
sudo cryptsetup luksChangeKey /dev/sda2

# スロットを削除
sudo cryptsetup luksKillSlot /dev/sda2 1  # スロット1を削除

LUKS ヘッダーのバックアップ

LUKS ヘッダーが壊れると、暗号化されたデータは完全に失われます。 ヘッダーのバックアップは必須です。

# ヘッダーのバックアップ
sudo cryptsetup luksHeaderBackup /dev/sda2 \
    --header-backup-file /tmp/luks-header.bin

# バックアップを別の安全なメディアにコピー
qvm-copy /tmp/luks-header.bin
# → vault VM などオフラインのVMに保管

# ヘッダーの復元（破損した場合）
sudo cryptsetup luksHeaderRestore /dev/sda2 \
    --header-backup-file /path/to/luks-header.bin

Intel Boot Guard / Secure Boot との関係

Qubes OS はデフォルトでは Secure Boot をサポートしていません（対応作業中）。

Secure Boot なしでも:

フルディスク暗号化はブート後のデータ保護
ブートローダーの改ざん検知は別の仕組みが必要（Anti Evil Maid）

Anti Evil Maid（AEM）

物理的なアクセスを持つ攻撃者が Grub やカーネルを改ざんするEvil Maid攻撃を検知する仕組みです。

# dom0 で Anti-Evil-Maid をインストール
sudo qubes-dom0-update anti-evil-maid
sudo anti-evil-maid-install /dev/sdb  # USBデバイス

AEM は TPM チップが必要です。

パスフレーズを忘れた場合

残念ながら、LUKS のパスフレーズを忘れてすべての鍵スロットにアクセスできなくなった場合、データの復号は実質不可能です。

これが「強力な暗号化」の意味です。

予防策:

パスフレーズを複数の鍵スロットに登録しておく
ヘッダーバックアップを取る
パスフレーズを安全な場所に記録しておく

暗号化の強度

LUKS2 のデフォルト設定:

アルゴリズム: AES-256-XTS
鍵導出関数: Argon2id（強力なKDF）

Argon2id はブルートフォース攻撃に非常に強く、GPU でも高速に攻撃できません。

まとめ

作業	タイミング
LUKS ヘッダーのバックアップ	インストール直後
バックアップパスフレーズの設定	インストール後
パスフレーズの定期変更	セキュリティポリシーに応じて
ヘッダーバックアップの更新	パスフレーズ変更後

ディスク暗号化はQubes OSのセキュリティの根幹です。デバイスを紛失した場合でもデータを守ります。

S	公式ソース確認済み
A	成功実績多数・失敗例少数
B	賛否両論
C	動作未確認・セキュリティリスク高
Z	個人所感