Шифрование разделов и файлов в Linux с помощью loop-device и AES алгоритма

Способов шифрования в Linux много, но в данном случае будет показан простой и быстрорастворимый метод с использованием cryptoloop. С его помощью мы можем шифровать как отдельные разделы (например, создать зашифрованный раздел на флешке), либо сделать криптофайл (зашифрованный файл, внутри которого хранятся ценные данные). Последнее особенно удобно для личного применения.




Немного юниксвея
Шифрование раздела на физическом носителе и создание криптофайла на самом деле для UNIX будут выглядеть одинаково. Это есть следствие принципа UNIX "всё есть файл", над которым стоит немного помедитировать. Так, в посте о монтировании разделов уже приводился пример того, как можно примонтировать ISO-образ файла в Linux и получить доступ к файлам. Хотелось бы подчеркнуть этот факт ещё раз:

с точки зрения UNIX/Linux не важно, примонтируете ли вы:

• физический CD-диск, который соответствует устройству /dev/cdrom в точку монтирования /mnt/cdfiles
• ISO-образ этого диска в точку монитирования /mnt/cdfiles

вы получите один и тот же результат. На самом деле вы монтируете логическую структуру, подключая её к корневой файловой системе.

Понимание этого факта важно для последующего изложения, и вообще важно для работы в Linux, а не только тыкания по кнопкам в KDE/GNOME.


Два слова о петлевом устройстве (Loop-device)
Loopback Device (loop) это механизм ядра Linux, используемый для интерпретации файлов как реальных блочных устройств. Главное, что все инструменты, используемые для работы с реальными дисками (например mount), могут быть использованы и для петлевых устройств.

Говоря простыми словами, loop нужен для того, чтобы структурированные файлы (ISO-образы, копии разделов с флешек, шифрованные файлы) для ядра выглядели, как реальные диски. В посте о монтировании разделов был пример с ISO-образом

mount -t iso9660 file.iso /mnt/dvd -o loop

Именно параметр и указывает на то, что при монтировании будет использовано loop-устройство (петлевое устройство, петля). Петлевых устройств в системе несколько, и называются они /dev/loop0 ... /dev/loop7. Можно создать их и больше, если надо:

mknod /dev/loop8 b 7 8
mknod /dev/loop9 b 7 9

Главное, чтобы поддержка loopback-device была в ядре Linux (если вы его не собирали сами, она там скорее всего есть). Больше о петлевых устройствах можно прочитать тут, там и здесь.


Установка и подготовка к работе
Для cryptoloop нам потребуется установить небольшой пакет:

sudo aptitude install loop-aes-utils

Далее загружаем модуль cryptoloop:

sudo modprobe cryptoloop

он должен появиться в списке модулей ядра, проверить который можно командой lsmod.


Шифруем файлы и разделы с помощью Cryptoloop и алгоритма AES
Для начала нужно определиться: указываемый метод НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕН для шифрования разделов с данными, а только для создания зашифрованных разделов, куда эти данные потом будут скопированы. Так что если вы сотрёте свой раздел с важными данными - пеняйте на себя и читайте в следующий раз внимательно.

Если следовать рецептам ниже с головой и всё сделать правильно, то в результате мы получим раздел\файл, с которым можно будет работать, как с любым диском на чтение и запись - с той разницей, что данные там будут зашифрованы. Каждый раз при монтировании нас будут спрашивать пароль для доступа к этим файлам.

Итак, начинаем подготавливать криптораздел\криптофайл, куда мы скопируем ценные данные и зашифруем.

0. Создание криптофайла или криптораздела
Если мы хотим создать один большой файл, который будет содержать зашифрованные файлы, делаем это так:

dd if=/dev/zero of=~crypto.file bs=1M count=30

В данном примере это файл на 30 Мб, но при нужде можно сделать сколько угодно.

Или ищем флешку, на которой есть пустой раздел - этот пустой раздел мы сделаем шифрованным. Допустим, это будет /dev/sdd2 который мы скоро отформатируем и зашифруем.

Ещё раз:/dev/sdd2 это НЕ раздел с вашими данными, а пустой раздел, куда вы эти данные переместите - и они при этом зашифруются. О создании разделов можно почитать в посте о форматировании.


1. Связываем устройство с loop device (петлевым устройством) с использованием шифрования
В случае криптофайла:

losetup -e aes /dev/loop0 ~crypto.file

В случае криптораздела:

losetup -e aes /dev/loop0 /dev/sdd2

При любом варианте вас попросят ввести пароль - он будет использоваться для доступа к вашим файлам.

cat file | losetup -e aes /dev/loop0 /dev/sdd2 -p0

Пароль меньше 20 символов оно не примет - и правильно сделает. Излишне напоминать, что если забудете пароль - не сможете примонтировать данные обратно. Для любопытных: ключ -e aes указывает программе использовать шифрование AES, который довольно устойчив ко взлому.

Теперь больше работать с устройством через /dev/sdd2 или crypto.file мы не будем, потому как оно зашифровано и система его просто так не примонтирует. Вместо этого работать мы будем именно с петлевым устройством, на которое замкнули криптофайл или криптораздел - оно может быть /dev/loop0 или другое (необязательно каждый раз замыкать на одно и то же устройство).


2. Форматирование зашифрованного раздела или файла
После того, как мы связали устройство или файл с loop-device, нужно его отформатировать:

mkfs.ext2 /dev/loop0

В этом примере мы отформатировали на файловую систему Ext2, но можно использовать любую.


3. Перенос данных и работа с зашифрованным разделом или файлом
Работаем с петлевым устройством, как с обычным разделом: монтируем, записываем на него данные и так далее. Монтирование зашифрованного раздела или файла выглядит так:

mkdir /mnt/cryptodisk <--- это если точка монтирования ещё не создана
mount /dev/loop0 /mnt/cryptodisk

Размонтирование:

umount /dev/loop0

Больше о монтировании можно прочитать в соответствующем посте.


4. Окончание работы с криптофайлом\криптоустройством
После отмонтирования нужно отвязать устройство или файл от петлевого устройства:

losetup -d /dev/loop0

На всякий случай, просмотреть список задействованных петлевых устройств (loop devices) можно командой:

losetup -a

Теперь петлевое устройство свободно, данные зашифрованы, враг не пройдёт.


А как теперь обратно прикрутить криптованный раздел или файл?
Легко - доступ к зашифрованным данным можно получить, опять привязав к петлевому устройству криптораздел\криптофайл и введя пароль, который вы назначили ранее. То есть в случае криптофайла:

losetup -e aes /dev/loop0 ~crypto.file

В случае криптораздела:

losetup -e aes /dev/loop0 /dev/sdd2

Вас снова попросят ввести пароль, который нужен для доступа к вашим файлам.

Теперь мы имеем раздел или файл, который невозможно примонтировать просто так (он зашифрован и Linux не увидит на нем файловую систему). Но после прикручивания к петлевому устройству все данные будут доступны (если вы знаете пароль, разумеется).

Альтернативы

• более каноничный способ по мнению некоторых комментаторов ниже, это использовать штатный cryptsetup. Об этом есть хорошая заметка на блоге у Librarian и толковое руководство.
• ещё можно попробовать Truecrypt, где есть возможность создания зашифрованного контейнера с "двойным" дном, т.е. двух уровней правдоподобного отрицания, на случай рассекречивания паролей.

Лирическое отступление
Не хотелось бы разочаровывать начинающих криптоанархистов, но ребята с xkcd в общем реалистично смотрят на вещи:


Тем не менее, светить своими данными не комильфо, и какое-то время вы выиграете.