Содержание статьи
Шифрование дисков в Linux реализуется с помощью подсистемы dm-crypt Crypto API (встроено в ядро начиная с версии 2.6). Подсистема dm-crypt работает благодаря модулю ядра, который отображает шифрованный диск в виртуальное устройство. На вид оно ничем не отличается от обычного блочного устройства хранения данных. Для управления ключами шифрования используется раздел LUKS (Linux Unified Key Setup). Формат LUKS позволяет использовать до восьми ключей шифрования для одного раздела.
Как устроен раздел LUKS
Раздел LUKS имеет следующий формат.
Он начинается с заголовка phdr, далее за ним следуют слоты с ключевыми данными (KM1, KM2, ..., KM8). За ключевыми данными располагаются данные, шифрованные мастер‑ключом.
Заголовок phdr хранит информацию о протоколе и режиме шифрования, длину ключей, идентификатор UUID и контрольную сумму мастер‑ключа.
В LUKS для одного зашифрованного раздела зарезервировано восемь слотов, в каждом из которых может храниться отдельный ключ. Любой из восьми ключей может быть использован для расшифровки раздела.
Заголовок и слоты ключей можно хранить на другом физическом носителе, отдельно от зашифрованных данных, тем самым реализуя многофакторную защиту. Но при утрате заголовка или слотов получить доступ к зашифрованным данным становится невозможно.
Для управления шифрованием дисков используется утилита cryptsetup.
С помощью этой утилиты возможно:
- создавать шифрованные разделы LUKS;
- открывать и закрывать разделы LUKS;
- управлять слотами ключей;
- дампить заголовок LUKS и мастер‑ключ.
Для работы cryptsetup требуются права суперпользователя и пароль шифрования.
Шифруем
Переходим к практике! Шифровать мы будем только рутовый раздел. Есть, конечно, экзотические кейсы, когда, помимо раздела root, шифруется еще и раздел boot, но такая конфигурация поддерживается не всеми загрузчиками и не считается стандартной и рекомендованной. Мы же вообще не будем использовать загрузчик, так что оставляем boot в покое и шифруем все остальное.
Начнем собирать нашу систему, загрузившись с установочного диска.
Для начала разметим диск следующим образом: sda1 для /, sda2 для /. Схему разделов выбираем GPT.
$ $ $
Далее создадим наш LUKS на sda2.
$
WARNING!========
This will overwrite data on /dev/sda2 irrevocably.
Are you sure? (Type 'yes' in capital letters): YES
Enter passphrase for /dev/sda2:
Verify passphrase:
cryptsetup luksFormat /dev/sda2 18.16s user 1.88s system 80% cpu 24.742 total
Взглянем теперь на LUKS.
$
LUKS header information
Version: 2
Epoch: 3
Metadata area: 16384 [bytes]
Keyslots area: 16744448 [bytes]
UUID: e04b5b87-6bfc-4f73-83b0-36f91d52f141
Label: (no label)
Subsystem: (no subsystem)
Flags: (no flags)
Data segments:
0: crypt
offset: 16777216 [bytes]
length: (whole device)
cipher: aes-xts-plain64
sector: 512 [bytes]
Keyslots:
0: luks2
Key: 512 bits
Priority: normal
Cipher: aes-xts-plain64
Cipher key: 512 bits
PBKDF: argon2i
Time cost: 7
Memory: 483194
Threads: 2
Salt: a8 d7 82 ce 89 c8 0f d6 29 18 83 e5 5d 9d a7 f1
a2 6d 66 81 70 db c4 82 cc fb ae 81 4c 7f ed 0c
AF stripes: 4000
AF hash: sha256
Area offset:32768 [bytes]
Area length:258048 [bytes]
Digest ID: 0
Tokens:
Digests:
0: pbkdf2
Hash: sha256
Iterations: 149967
Salt: 87 ac 6f 61 75 fb 91 14 63 5d ca 5d 1c 25 ef 42
7b af 51 63 34 eb 26 d5 d7 be 7a 78 7b 2a 25 f1
Digest: da e7 fd 26 59 85 5d 5e 34 79 2a fa 20 95 f1 83
13 10 0d 0e a3 58 a6 0e 33 b0 f0 73 e8 0a a1 1e
Видно, что мы задействовали один из восьми доступных слотов с ключами — доступ к нему ограничен паролем.
Алгоритм шифрования по умолчанию (aes-xts-plain64) нас устроит. Перечень всех поддерживаемых алгоритмов зависит от ядра (загляни в /). Можно протестировать работу с ними.
$ #
PBKDF2-sha1 1817289 iterations per second for 256-bit key
PBKDF2-sha256 2302032 iterations per second for 256-bit key
PBKDF2-sha512 1646116 iterations per second for 256-bit key
PBKDF2-ripemd160 903944 iterations per second for 256-bit key
PBKDF2-whirlpool 681778 iterations per second for 256-bit key
argon2i N/A
argon2id N/A#
aes-cbc 128b 1126.9 MiB/s 2966.7 MiB/s
serpent-cbc 128b 98.6 MiB/s 736.0 MiB/s
twofish-cbc 128b 226.0 MiB/s 404.9 MiB/s
aes-cbc 256b 868.5 MiB/s 2594.2 MiB/s
serpent-cbc 256b 107.9 MiB/s 779.9 MiB/s
twofish-cbc 256b 241.6 MiB/s 433.4 MiB/s
aes-xts 256b 3152.7 MiB/s 3146.5 MiB/s
serpent-xts 256b 676.5 MiB/s 665.9 MiB/s
twofish-xts 256b 400.6 MiB/s 410.4 MiB/s
aes-xts 512b 2614.9 MiB/s 2600.2 MiB/s
serpent-xts 512b 687.1 MiB/s 711.3 MiB/s
twofish-xts 512b 413.0 MiB/s 417.2 MiB/s
cryptsetup benchmark 9.54s user 23.98s system 107% cpu 31.226 total
Откроем раздел.
$
Enter passphrase for /dev/sda2:
После этих манипуляций у нас в системе стал доступен новый раздел cryptroot.
$
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
sda 8:0 0 8G 0 disk├─sda1 └─sda2 └─cryptroot
Создадим на разделах файловые системы.
$ mkfs.fat -F32 /dev/sda1
$ mkfs.btrfs -f -L "archroot" /dev/mapper/cryptroot
Для продолжения установки примонтируем наши разделы.
$ mount /dev/mapper/cryptroot /mnt
$ btrfs subvolume create /mnt/@root
$ btrfs subvolume create /mnt/@home
$ umount /mnt
$ mount /dev/mapper/cryptroot /mnt -o subvol=@root,ssd,noatime,space_cache,compress=zstd
$ mkdir /mnt/home
$ mount /dev/mapper/cryptroot /mnt/home -o subvol=@home,ssd,noatime,space_cache,compress=zstd
$ mkdir /mnt/boot
$ mount /dev/sda1 /mnt/boot
Заглядывая одним глазом в вики, устанавливаем систему обычным образом.
Не забудем включить хук encrypt при создании initramfs.
$ vim /etc/mkinitcpio.conf
HOOKS=(base udev autodetect keyboard keymap modconf block encrypt filesystems)$ mkinitcpio -p linux
Финальный этап — настройка UEFI для загрузки нашего ядра. Напоминаю, что мы обойдемся без GRUB и будем загружать ядро напрямую, используя фичу EFISTUB.
Добавляем запись в UEFI.
$ efibootmgr \--create \--bootnum=0000 \--label "Arch Linux" \--disk /dev/sda \--part 1 \--loader /vmlinuz-linux \--unicode 'cryptdevice=/dev/sda2:cryptroot root=/dev/mapper/cryptroot rootflags=subvol=@root rw initrd=\initramfs-linux.img' \--verboseОсобое внимание обрати на параметры ядра! Без них система просто не сможет найти шифрованный раздел.
Перезагружаемся и убеждаемся, что все работает, как мы хотели: на этапе загрузки требуется ввод пароля для расшифрования раздела.
Настраиваем авторазблокировку
Хотелось бы не вводить пароль при загрузке каждый раз. Для этого нужно настроить авторазблокировку LUKS с помощью чипа TPM.
Продолжение доступно только участникам
Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте
Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее
Вариант 2. Открой один материал
Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.
Я уже участник «Xakep.ru»
