- 225
- 266
- 2 Июл 2016
Шифруем диски в Linux
Безопасность и конфиденциальность очень важны, для тех, кто хранит важные данные на компьютере. Ваш домашний компьютер находится в безопасности, но с ноутбуком или другими переносными устройствами ситуация очень сильно меняется. Если вы носите свой ноутбук с собой почти везде и к нему могут иметь доступ посторонние лица, возникает вопрос - как защитить свои данные от чужого вмешательства. Именно от физических атак, где каждый желающий может попытаться получить данные из USB накопителя или жесткого диска ноутбука просто забрав устройство или в случае ноутбука, вытянув жесткий диск и подключив его к другой операционной системе.
Многие предприятия и даже простые пользователи используют шифрование дисков в linux чтобы защитить конфиденциальную информацию, такую как: сведения о клиенте, файлы, контактную информацию и многое другое. В операционной системе Linux поддерживается несколько криптографических методов для защиты разделов, отдельных каталогов или полностью всего жесткого диска. Все данные, в любом из этих способов автоматически зашифровываются и расшифровываются на лету.
Методы шифрования данных в Linux
Шифрование на уровне файловой системы:
Блочное шифрование на уровне устройства:
В этой инструкции мы рассмотрим шифрование жесткого диска на Linux с помощью алгоритма Linux Unified Key Setup-on-disk-format (LUKS).
Как работает LUKS?
LUKS (Linux Unified Key Setup) - протокол шифрования блочного устройства. Но мы забежали далеко наперед, чтобы понять как это работает, нужно скачала разобраться с другими технологиями, используемыми в этом способе.
Чтобы выполнить шифрование диска linux используется модуль ядра dm-crypt. Этот модуль позволяет создавать в каталоге /dev/mapper виртуальное блочное устройство с прозрачным для файловой системы и пользователя шифрованием. Фактически все данные лежат на зашифрованном физическом разделе. Если пользователь пытается записать данные на виртуальное устройство, они на лету шифруются и записываются на диск, при чтении с виртуального устройства, выполняется обратная операция - данные расшифровываются с физического диска и передаются в открытом виде через виртуальный диск пользователю. Обычно для шифрования используется метод AES, потому что под него оптимизированы большинство современных процессоров. Важно заметить, что вы можете шифровать не только разделы и диски, но и обычные файлы, создав в них файловую систему и подключив как loop устройство.
Алгоритм LUKS определяют какие действия и в каком порядке будут выполняться во время работы с шифрованными носителями. Для работы с LUKS и модулем dm-crypt используется утилита Cryptsetup. Ее мы и рассмотрим далее.
Утилита Cryptsetup
Утилита Cryptsetup позволят облегчить шифрование раздела Linux с помощью модуля dm-crypt. Давайте сначала ее установим.
В Debian или Ubuntu, для этого используйте такую команду:
$ apt-get install cryptsetup
В дистрибутивах, основанных на Red Hat это будет выглядеть так:
$ yum install cryptsetup-luks
Синтаксис запуска команды такой:
$ cryptsetup опции операция параметры_операции
Рассмотрим основные операции, которые можно сделать с помощью этой утилиты:
Параметры операции зависят от самой операции, обычно это либо физическое устройство, с которым нужно произвести действие, либо виртуальное или и то и другое. Еще не все понятно, но на практике, я думаю, вы со всем разберетесь.
Шифрование диска Linux
Теория пройдена, все инструменты готовы. Теперь рассмотрим шифрование раздела linux. Перейдем к настройке жесткого диска. Обратите внимание, что это удалит все данные из диска или раздела, который вы собираетесь зашифровать. Так что если там есть важные данные, лучше скопируйте их в более надежное место.
Создание раздела
В этом примере мы будем шифровать раздел /dev/sda6, но вместо него вы можете использовать целый жесткий диск или просто один файл, заполненный нулями. Создаем шифрованный раздел:
$ cryptsetup -y -v luksFormat /dev/sda6
WARNING!
========
This will overwrite data on /dev/sda6 irrevocably.
Are you sure? (Type uppercase yes): YES
Enter LUKS passphrase:
Verify passphrase:
Command successful.
Эта команда выполнит инициализацию раздела, установит ключ инициализации и пароль. Указывайте такой пароль, чтобы его потом не забыть.
Выполните такую команду чтобы открыть только что созданный раздел с помощью модуля dm-crypt в /dev/mapper, для этого понадобится ввести пароль, с которым выполнялось шифрование luks linux:
$ cryptsetup luksOpen /dev/sda6 backup2
Enter passphrase for /dev/sda6
Теперь вы можете увидеть новое виртуальное устройство /dev/mapper/backup2 созданное с помощью команды luksFormat:
$ ls -l /dev/mapper/backup2
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Oct 19 19:37 /dev/mapper/backup2 -> ../dm-0
Чтобы посмотреть состояние устройства выполните:
$ cryptsetup -v status backup2
/dev/mapper/backup2 is active.
type: LUKS1
cipher: aes-cbc-essiv:sha256
keysize: 256 bits
device: /dev/sda6
offset: 4096 sectors
size: 419426304 sectors
mode: read/write
Command successful.
А с помощью следующей команды вы можете сделать резервную копию заголовков LUKS на всякий случай:
$ cryptsetup luksDump /dev/sda6
Ну, можно сказать, раздел готов. И что самое интересное, теперь вы можете им пользоваться так же, как и любым другим обычным разделом в каталоге /dev. Его можно форматировать с помощью стандартных утилит, записывать на него данные, изменять или проверять файловую систему и т д. Нельзя только изменить размер. То есть все полностью прозрачно, как и сказано в начале статьи.
Форматирование раздела
Давайте для начала отформатируем диск. Для надежности, чтобы стереть все данные, которые были в этом месте раньше, перезапишем наш шифрованный раздел linux нулями. Это уменьшит вероятность взлома шифрования, через увеличение количества случайной информации. Для этого выполните:
$ dd if=/dev/zero of=/dev/mapper/backup2
Работа утилиты может занять несколько часов, чтобы иметь возможность наблюдать за процессом, используйте pv:
$ pv -tpreb /dev/zero | dd of=/dev/mapper/backup2 bs=128M
Когда процесс завершится мы можем отформатировать устройство в любую файловую систему. Например, отформатируем в ext4:
$ mkfs.ext4 /dev/mapper/backup2
Как видите, все команды cryptsetup применяются к физическому разделу, в то время как остальные команды для работы с дисками - к нашему виртуальному.
Монтирование раздела
Теперь можно примонтировать только, что созданную файловую систему:
$ mkdir /backup2
$ mount /dev/mapper/backup2 /backup2
$ ls -l /backup2
Отключение раздела
Все работает, но как отключить устройство и защитить данные. Для этого выполните:
$ umount /backup2
$ cryptsetup luksClose backup2
Повторное монтирование
Чтобы снова получить возможность работать с зашифрованным разделом с помощью LUKS linux необходимо опять его открыть:
$ cryptsetup luksOpen /dev/sda6 backup2
Теперь можем монтировать:
$ mount /dev/mapper/backup2 /backup2
Проверить файловую систему luks
Поскольку после открытия раздела с помощью luks linux, этот раздел воспринимается системой, как и все другие, вы можете просто использовать утилиту fsck:
$ sudo umount /backup2
$ fsck -vy /dev/mapper/backup2
$ mount /dev/mapper/backup2 /backu2
Изменить парольную фразу luks
Шифрование дисков Linux выполняется с определенной парольной фразой, но вы можете ее изменить. Даже больше, вы можете создать до восьми разных парольных фраз. Для изменения выполнив следующие команды. Сначала сделаем резервную копию заголовков LUKS:
$ cryptsetup luksDump /dev/sda6
Затем создадим новый ключ:
$ cryptsetup luksAddKey /dev/sda6
Enter any passphrase:
Enter new passphrase for key slot:
Verify passphrase:
И удалим старый:
$ cryptsetup luksRemoveKey /dev/sda6
Сейчас вам придется ввести еще старый пароль.
Выводы
Вот и все теперь вы знаете как зашифровать раздел в Linux, а также понимаете как все это работает. Кроме того, шифрование дисков в Linux по алгоритму LUKS открывает широкие возможности для полного шифрования устанавливаемой системы.
Плюсы:
Минусы:
Безопасность и конфиденциальность очень важны, для тех, кто хранит важные данные на компьютере. Ваш домашний компьютер находится в безопасности, но с ноутбуком или другими переносными устройствами ситуация очень сильно меняется. Если вы носите свой ноутбук с собой почти везде и к нему могут иметь доступ посторонние лица, возникает вопрос - как защитить свои данные от чужого вмешательства. Именно от физических атак, где каждый желающий может попытаться получить данные из USB накопителя или жесткого диска ноутбука просто забрав устройство или в случае ноутбука, вытянув жесткий диск и подключив его к другой операционной системе.
Многие предприятия и даже простые пользователи используют шифрование дисков в linux чтобы защитить конфиденциальную информацию, такую как: сведения о клиенте, файлы, контактную информацию и многое другое. В операционной системе Linux поддерживается несколько криптографических методов для защиты разделов, отдельных каталогов или полностью всего жесткого диска. Все данные, в любом из этих способов автоматически зашифровываются и расшифровываются на лету.
Методы шифрования данных в Linux
Шифрование на уровне файловой системы:
- eCryptfs - это криптографическая файловая система Linux. Она хранит криптографические метаданные для каждого файла в отдельном файле, таким образом, что файлы можно копировать между компьютерами. Файл будет успешно расшифрован, если у вас есть ключ. Это решение широко используется для реализации зашифрованной домашней директории, например, в Ubuntu. Также ChromeOS прозрачно встраивает эти алгоритмы при использовании сетевых устройств для хранения данных (NAS).
- EncFS - обеспечивает шифрованную файловую систему в пространстве пользователя. Она работает без каких-либо дополнительных привилегий и использует библиотеку fuse и модуль ядра для обеспечения интерфейса файловой системы. EncFS - это свободное программное обеспечение и она распространяется под лицензией GPL.
Блочное шифрование на уровне устройства:
- Loop-AES - быстрая и прозрачная файловая система, а также пакет для шифрования раздела подкачки в Linux. Исходный код программы давно не изменялся. Она работает с ядрами 4.x, 3.x, 2.2, 2.0.
- TrueCrypt - это бесплатное решение с открытым исходным кодом для шифрования диска в операционных системах Windows 7 / Vista /XP / Mac OS X, а также в Linux.
- dm-crypt+LUKS - dm-crypt - это прозрачная подсистема для шифрования диска в ядре 2.6 и более поздних версиях. Поддерживается шифрование целых дисков, съемных носителей, разделов, томов RAID, программного обеспечения, логических томов и файлов. В этой инструкции мы рассмотрим шифрование жесткого диска на Linux с помощью алгоритма Linux Unified Key Setup-on-disk-format (LUKS).
В этой инструкции мы рассмотрим шифрование жесткого диска на Linux с помощью алгоритма Linux Unified Key Setup-on-disk-format (LUKS).
Как работает LUKS?
LUKS (Linux Unified Key Setup) - протокол шифрования блочного устройства. Но мы забежали далеко наперед, чтобы понять как это работает, нужно скачала разобраться с другими технологиями, используемыми в этом способе.
Чтобы выполнить шифрование диска linux используется модуль ядра dm-crypt. Этот модуль позволяет создавать в каталоге /dev/mapper виртуальное блочное устройство с прозрачным для файловой системы и пользователя шифрованием. Фактически все данные лежат на зашифрованном физическом разделе. Если пользователь пытается записать данные на виртуальное устройство, они на лету шифруются и записываются на диск, при чтении с виртуального устройства, выполняется обратная операция - данные расшифровываются с физического диска и передаются в открытом виде через виртуальный диск пользователю. Обычно для шифрования используется метод AES, потому что под него оптимизированы большинство современных процессоров. Важно заметить, что вы можете шифровать не только разделы и диски, но и обычные файлы, создав в них файловую систему и подключив как loop устройство.
Алгоритм LUKS определяют какие действия и в каком порядке будут выполняться во время работы с шифрованными носителями. Для работы с LUKS и модулем dm-crypt используется утилита Cryptsetup. Ее мы и рассмотрим далее.
Утилита Cryptsetup
Утилита Cryptsetup позволят облегчить шифрование раздела Linux с помощью модуля dm-crypt. Давайте сначала ее установим.
В Debian или Ubuntu, для этого используйте такую команду:
$ apt-get install cryptsetup
В дистрибутивах, основанных на Red Hat это будет выглядеть так:
$ yum install cryptsetup-luks
Синтаксис запуска команды такой:
$ cryptsetup опции операция параметры_операции
Рассмотрим основные операции, которые можно сделать с помощью этой утилиты:
- luksFormat - создать зашифрованный раздел luks linux
- luksOpen - подключить виртуальное устройство (нужен ключ)
- luksClose - закрыть виртуальное устройство luks linux
- luksAddKey - добавить ключ шифрования
- luksRemoveKey - удалить ключ шифрования
- luksUUID - показать UUID раздела
- luksDump - создать резервную копию заголовков LUKS
Параметры операции зависят от самой операции, обычно это либо физическое устройство, с которым нужно произвести действие, либо виртуальное или и то и другое. Еще не все понятно, но на практике, я думаю, вы со всем разберетесь.
Шифрование диска Linux
Теория пройдена, все инструменты готовы. Теперь рассмотрим шифрование раздела linux. Перейдем к настройке жесткого диска. Обратите внимание, что это удалит все данные из диска или раздела, который вы собираетесь зашифровать. Так что если там есть важные данные, лучше скопируйте их в более надежное место.
Создание раздела
В этом примере мы будем шифровать раздел /dev/sda6, но вместо него вы можете использовать целый жесткий диск или просто один файл, заполненный нулями. Создаем шифрованный раздел:
$ cryptsetup -y -v luksFormat /dev/sda6
WARNING!
========
This will overwrite data on /dev/sda6 irrevocably.
Are you sure? (Type uppercase yes): YES
Enter LUKS passphrase:
Verify passphrase:
Command successful.
Эта команда выполнит инициализацию раздела, установит ключ инициализации и пароль. Указывайте такой пароль, чтобы его потом не забыть.
Выполните такую команду чтобы открыть только что созданный раздел с помощью модуля dm-crypt в /dev/mapper, для этого понадобится ввести пароль, с которым выполнялось шифрование luks linux:
$ cryptsetup luksOpen /dev/sda6 backup2
Enter passphrase for /dev/sda6
Теперь вы можете увидеть новое виртуальное устройство /dev/mapper/backup2 созданное с помощью команды luksFormat:
$ ls -l /dev/mapper/backup2
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Oct 19 19:37 /dev/mapper/backup2 -> ../dm-0
Чтобы посмотреть состояние устройства выполните:
$ cryptsetup -v status backup2
/dev/mapper/backup2 is active.
type: LUKS1
cipher: aes-cbc-essiv:sha256
keysize: 256 bits
device: /dev/sda6
offset: 4096 sectors
size: 419426304 sectors
mode: read/write
Command successful.
А с помощью следующей команды вы можете сделать резервную копию заголовков LUKS на всякий случай:
$ cryptsetup luksDump /dev/sda6
Ну, можно сказать, раздел готов. И что самое интересное, теперь вы можете им пользоваться так же, как и любым другим обычным разделом в каталоге /dev. Его можно форматировать с помощью стандартных утилит, записывать на него данные, изменять или проверять файловую систему и т д. Нельзя только изменить размер. То есть все полностью прозрачно, как и сказано в начале статьи.
Форматирование раздела
Давайте для начала отформатируем диск. Для надежности, чтобы стереть все данные, которые были в этом месте раньше, перезапишем наш шифрованный раздел linux нулями. Это уменьшит вероятность взлома шифрования, через увеличение количества случайной информации. Для этого выполните:
$ dd if=/dev/zero of=/dev/mapper/backup2
Работа утилиты может занять несколько часов, чтобы иметь возможность наблюдать за процессом, используйте pv:
$ pv -tpreb /dev/zero | dd of=/dev/mapper/backup2 bs=128M
Когда процесс завершится мы можем отформатировать устройство в любую файловую систему. Например, отформатируем в ext4:
$ mkfs.ext4 /dev/mapper/backup2
Как видите, все команды cryptsetup применяются к физическому разделу, в то время как остальные команды для работы с дисками - к нашему виртуальному.
Монтирование раздела
Теперь можно примонтировать только, что созданную файловую систему:
$ mkdir /backup2
$ mount /dev/mapper/backup2 /backup2
$ ls -l /backup2
Отключение раздела
Все работает, но как отключить устройство и защитить данные. Для этого выполните:
$ umount /backup2
$ cryptsetup luksClose backup2
Повторное монтирование
Чтобы снова получить возможность работать с зашифрованным разделом с помощью LUKS linux необходимо опять его открыть:
$ cryptsetup luksOpen /dev/sda6 backup2
Теперь можем монтировать:
$ mount /dev/mapper/backup2 /backup2
Проверить файловую систему luks
Поскольку после открытия раздела с помощью luks linux, этот раздел воспринимается системой, как и все другие, вы можете просто использовать утилиту fsck:
$ sudo umount /backup2
$ fsck -vy /dev/mapper/backup2
$ mount /dev/mapper/backup2 /backu2
Изменить парольную фразу luks
Шифрование дисков Linux выполняется с определенной парольной фразой, но вы можете ее изменить. Даже больше, вы можете создать до восьми разных парольных фраз. Для изменения выполнив следующие команды. Сначала сделаем резервную копию заголовков LUKS:
$ cryptsetup luksDump /dev/sda6
Затем создадим новый ключ:
$ cryptsetup luksAddKey /dev/sda6
Enter any passphrase:
Enter new passphrase for key slot:
Verify passphrase:
И удалим старый:
$ cryptsetup luksRemoveKey /dev/sda6
Сейчас вам придется ввести еще старый пароль.
Выводы
Вот и все теперь вы знаете как зашифровать раздел в Linux, а также понимаете как все это работает. Кроме того, шифрование дисков в Linux по алгоритму LUKS открывает широкие возможности для полного шифрования устанавливаемой системы.
Плюсы:
- LUKS шифрует все блочное устройство, и поэтому очень хорошо подходит для защиты содержимого переносных устройств, таких как мобильные телефоны, съемные носители или жесткие диски ноутбуков.
- Вы можете использовать на серверах NAS для защиты резервных копий
- Процессоры Intel и AMD с AES-NI (Advanced Encryption Standard) имеют набор команд, которые могут ускорить процесс шифрования на основе dm-crypt в ядре Linux начиная с 2.6.32.
- Работает в том числе и с разделом подкачки, так что ваш ноутбук может использовать функцию спящего режима, или гибернации полностью безопасно.
Минусы:
- LUKS поддерживает шифрование только до восьми паролей. Это значит что только восемь пользователей с разными паролями могут иметь доступ к устройству.
- LUKS не рекомендуется для приложений, требующих шифрование на уровне файлов
