Для предотвращения несанкционированного доступа к системе и данным в Windows 7/10 предусмотрена возможность установки пароля, в том числе графического, однако такой способ защиты не может считаться сколь либо надежным. Пароль от локальной учетной записи легко может быть сброшен сторонними утилитами, а самое главное, ничто не мешает получить доступ к файловой системе, загрузившись с любого LiveCD со встроенным файловым менеджером.
Чтобы защитить свои данные по-настоящему, необходимо использовать шифрование. Для этого сгодится и встроенная функция BitLocker, но лучше воспользоваться сторонними программами. Долгое время наиболее предпочтительным приложением для шифрования данных был TrueCrypt, однако в 2014 году его разработчики свернули проект, заявив, что программа не является более безопасной. Вскоре, однако, работа над ним была возобновлена, но уже новой командой, да и сам проект получил новое имя. Так на свет появился VeraCrypt.
По сути, VeraCrypt это усовершенствованная версия TrueCrypt и именно эту программу мы предлагаем использовать для защиты вашей информации. В приведенном примере мы задействуем VeraCrypt «по максимуму», зашифровав с ее помощью весь жесткий диск с системным и пользовательским разделами. Такой способ шифрования имеет определенные риски – есть доля вероятности, пусть и очень небольшая, что система не сможет загрузиться, поэтому прибегать к нему советуем только тогда, когда это действительно вам нужно.
Процедура установки VeraCrypt ничем не отличается от инсталляции других программ, за одним лишь исключением. В самом начале вам будет предложено выбрать между режимами установки Install или Extract .
В первом случае программа будет внедрена в ОС, что позволит вам подключать зашифрованные контейнеры и шифровать сам системный раздел. Режим Extract просто распаковывает исполняемые файлы VeraCrypt, позволяя использовать его как портативное приложение. Часть функций, в том числе шифрование диска с Windows 7/10, при этом становится недоступной.
Сразу после запуска зайдите в меню Settings – Language , так как по умолчанию программа устанавливается на английском языке.
Несмотря на кажущуюся сложность задачи, все очень просто. Выберите в меню «Система» опцию «Зашифровать системный раздел/диск».
В открывшемся окне мастера в качестве метода выберите «Обычный» (этого достаточно), область шифрования – весь диск.
По завершении поиска скрытых секторов (процедура может занять продолжительное время), укажите число операционных систем и…
алгоритм шифрования (здесь все лучше оставить по умолчанию).
Примечание: если во время поиска скрытых секторов Windows перестанет отвечать, перезагрузите ПК принудительно и в следующий раз пропустите этот этап, выбрав «Нет».
Придумайте и введите в поля пароль.
Хаотично перемещая мышь, сгенерируйте ключ и нажмите «Далее».
На этом этапе программа предложит создать VRD – диск восстановления и записать его на флеш- или оптический носитель.
Когда на экране появится запрос на выполнение пре-теста шифрования системы, нажмите «Тест».
Потребуется перезагрузка компьютера. После включения ПК появится экран загрузчика VeraCrypt. Здесь вам нужно будет ввести придуманный пароль и PIM – количество итераций шифрования. Если вы раньше нигде не вводили PIM, просто нажмите ввод, значение опции будет установлено по умолчанию.
Спустя несколько минут Windows загрузится в обычном режиме, но при этом на рабочем столе появится окошко Pretest Completed – предварительное тестирование выполнено. Это означает, что можно приступать к шифрованию. Нажмите кнопку «Encrypt» и подтвердите действие.
Процедура шифрования будет запущена. Она может занять длительное время, все зависит от размера диска и его заполненности данными, так что наберитесь терпения и ждите.
Примечание: если на диске имеется шифрованный раздел EFI, что характерно для последних версий ПК, в начале шифрования вы можете получить уведомление «Похоже, Windows не установлена на диске…». Это означает, что зашифровать такой диск с помощью VeraCrypt не получится.
После того как все содержимое диска будет зашифровано, окно загрузчика VeraCrypt станет появляться каждый раз при включении компьютера и каждый раз вам нужно будет вводить пароль, другим способом получить доступ к зашифрованным данным нельзя. С расшифровкой диска все намного проще. Все, что вам нужно будет сделать, это запустить программу, выбрать в меню «Система» опцию «Перманентно расшифровать системный раздел/диск» и проследовать указаниям мастера.
Это четвертая из пяти статей в нашем блоге посвященная VeraCrypt, в ней подробно разбирается и дана пошаговая инструкция, как с помощью VeraCrypt зашифровать системный раздел или диск целиком, с установленной операционной системой Windows.
Если Вы ищите как зашифровать не системный жесткий диск, зашифровать отдельные файлы или USB-флэшку целиком, а также хотите узнать больше о VeraCrypt, обратите внимание на эти ссылки:
Данное шифрование является самым безопасным так как абсолютно все файлы, включая любые временные файлы, файл гибернации (спящий режим), файл подкачки и другие всегда зашифрованы (даже в случае непредвиденного отключения питания). Журнал операционной системы и реестр в которых хранятся множество важных данных будут зашифрованы в том числе.
Шифрование системы работает благодаря аутентификации перед загрузкой системы. Прежде чем ваша Windows начнет загружаться, вам придется ввести пароль с помощью которого расшифровывается системный раздел диска содержащий все файлы операционной системы.
Этот функционал реализован с помощью загрузчика VeraCrypt который заменяет стандартный системный загрузчик. Загрузить систему в случае повреждения загрузочного сектора жесткого диска, а значит и самого загрузчика можно с помощью VeraCrypt Rescue Disk.
Обратите внимание, шифрование системного раздела происходит на лету во время работы операционной системы. Пока идет процесс Вы можете пользоваться компьютером в обычном режиме. Вышесказанное справедливо и для расшифровки.
Список операционных систем для которых поддерживается шифрование системного диска:
Шаг 1 - Шифрование системного раздела
Шаг 2 – Выбор типа шифрования
Шаг 3 – Область шифрования
Обратите внимание если у Вас установлено несколько физических дисков, Вам придется зашифровать каждый из них по отдельности. Диск с системным разделом с помощью этой инструкцией. Как зашифровать диск с данными написано .
Выберите, хотите Вы зашифровать весь диск или только системный раздел и нажмите кнопку Next (Далее) .
Шаг 4 – Шифрование скрытых разделов
Шаг 5 – Число операционных систем
Шаг 6 – Настройки шифрования
Шаг 7 – Пароль
Шаг 8 – Cбор случайных данных
Шаг 9 - Cгенерированные ключи
Шаг 10 – Диск восстановления
Шаг 11 - Диск восстановления создан
Только диск восстановления может помочь вам расшифровать данные в случае технических сбоев и аппаратных проблем.
Шаг 12 – Очистка свободного места
Если Вы шифруете SSD накопитель, выберите 1 или 3 прохода, для магнитных дисков рекомендуем 7 или 35 проходов.
Учтите, что эта операция отразиться на общем времени шифрования диска, по этой причине откажитесь от неё в случае если ваш диск не содержал важные удаленные данные раньше.
Не выбирайте 7 или 35 проходов для SSD накопителей, магнитно-силовая микроскопия не работает в случае с SSD, вполне достаточно 1 прохода.
Шаг 13 – Тест шифрования системы
Шан 14 – Что делать если Windows не загружается
Нажмите OK если прочитали и поняли сообщение.
В Windows Vista, Windows 7 и Windows 8 версий Pro и выше разработчики создали специальную технологию для шифрования содержимого логических разделов на всех видов, внешних дисках и USB-флешках - BitLocker
.
Для чего она нужна? Если запустить BitLocker, то все файлы, находящиеся на диске, будут шифроваться. Шифрование происходит прозрачно, то есть вам не нужно каждый раз вводить пароль при сохранении файла - система все делает автоматически и незаметно. Однако как только вы отключите этот диск, то при следующем его включении потребуется специальный ключ (специальная смарт-карта, флешка или пароль) для доступа к нему. То есть если вы случайно потеряете ноутбук, то прочитать содержимое зашифрованного диска на нем не получится, даже если вы вытащите этот жесткий диск из этого ноутбука и попробуете его прочитать на другом компьютере. Ключ шифрования имеет такую длину, что время на перебор всех возможных комбинаций для подбора правильного варианта на самых мощных компьютерах будет исчисляться десятилетиями. Конечно, пароль можно выведать под пытками либо украсть заранее, но если флешка была потеряна случайно, либо ее украли, не зная, что она зашифрована, то прочесть ее будет невозможно.
Настройка шифрования BitLocker на примере Windows 8: шифрование системного диск и шифрование флешек и внешних USB-дисков.
Шифрование системного диска
Требованием для работы BitLocker для шифрования логического диска, на котором установлена операционная система Windows, является наличие незашифрованного загрузочного раздела: система должна все же откуда-то запускаться. Если правильно устанавливать Windows 8/7, то при установке создаются два раздела - невидимый раздел для загрузочного сектора и файлов инициализации и основной раздел, на котором хранятся все файлы. Первый как раз и является таким разделом, который шифровать не нужно. А вот второй раздел, в котором находятся все файлы, подвергается шифрованию.
Чтобы проверить, есть ли у вас эти разделы, откройте Управление компьютером
перейдите в раздел Запоминающие устройства
- Управление дисками
.
Откройте Проводник
, нажмите Win + R
- откроется строка ввода.
gpedit.msc
Откроется Редактор локальной групповой политики
. Перейдите в раздел
Административные шаблоны
- Компоненты Windows
-- Этот параметр политики позволяет выбрать шифрование диска BitLocker
--- Диски операционной системы
---- Этот параметр политики позволяет настроить требование дополнительной проверки подлинности при запуске.
Создание ключа и его сохранение
Вам на выбор система предложит два варианта ключа: пароль и флешка.
После создания ключа вам будет предложено сохранить информацию для восстановления доступа в случае его утери: вы можете сохранить специальный код в текстовом файле, сохранить его на флешке, сохранить его в учетной записи Microsoft, или распечатать.
Два способа шифрования
BitLocker при шифровании предлагает два способа, имеющих одинаковый результат, но разное время выполнения: вы можете зашифровать только занятое информацией место, пропустив обработку пустого пространства, либо пройтись по диску полностью, защифровав все пространство логического раздела, включая и не занятое. Первое происходит быстрее, однако остается возможность восстановления информации с пустого места. Дело в том, что с помощью специальных программ можно восстанавливать информацию, даже если она была удалена из Корзины, и даже если диск был отформатирован. Конечно, практически это выполнить трудно, но теоретическая возможность все равно есть, если вы не используете для удаления специальные утилиты, удаляющие информацию безвозвратно. При шифровании всего логического диска будет шифроваться и место, помеченное как пустое, и возможности восстановления информации с него даже с помощью специальных утилит уже не будет. Этот способ абсолютно надежный, но более медленный.
При шифровании диска желательно не выключать компьютер. На шифрование 300 гигабайт у меня ушло примерно 40 минут. Что будет, если внезапно отключилось питание? Не знаю, не проверял, но в интернете пишут, что ничего страшного не произойдет - нужно будет просто начать шифрование заново.
Вывод
Таким образом, если вы постоянно пользуетесь флешкой, на которой храните важную информацию, то с помощью BitLocker можете защитить себя от попадания важной информации в чужие руки. Так же можно защитить информацию и на жестких дисках компьютера, включая и системные - достаточно полностью выключить компьютер, и информация на дисках станет недоступной для посторонних. Использование BitLocker после настройки шаблонов политики безопасности не вызывает никаких затруднений даже у неподготовленных пользователей, какого либо торможения при работе с зашифрованными дисками я не заметил.
Или: как зашифровать данные?
Сразу предупреждаю:
лучше 100 подумайте перед тем ка зашифровать системный диск (возможно, вам достаточно будет зашифровать не системный диск и все данные хранить на нем). В случае повреждения системного диска возможность извлечь данные с него не велики (можно подключить к другому компьютеру, установить TrueCrypt и смонтировать его в системе через TrueCrypt. потом извлечь данные). Для меня, прежде всего, важно чтобы никто и никак не получил доступ к моему компьютеру. Например, храня данные на другом диске все равно можно получить доступ к журналам истории, которые все равно храняться на диске C:\.
Если для вас потерять информацию менее критично, чем попадания этой информации в другие руки — то данная статья для вас.
1. Предположим, что вы справились с установкой программы и, как я, смогли самостоятельно установить русский интерфейс (скачать этот файл , распаковать, положить в папку с установленной программой) .
Программа TrueCrypt выглядит так:
Видно, что зашифрованных дисков нет, системный диск пока не зашифрован.
2. Нас интересует в TrueCrypt меню «Система» / «зашифровать системный раздел/диск»:
3. Запустив в TrueCrypt «Система» / «зашифровать системный раздел/диск» запускает мастер. Я выбрал «Обычный», хотя вы можете выбрать «Скрытый» (нажав «Подробнее» можно почитать)
4. Выбираем область шифрования. Я выбрал «Зашифровать системный раздел Windows»:
5. Окно с сообщением. Жму «Да»:
6. Шифрование защищенной области. Отмечаем «Да» и жмем «Далее»:
8. Поиск скрытых секторов. На физической машине занимает 1-2 минуты. Я для написания этой статьи пользовался виртуальной машиной. Когда процесс кончится — я не дождался. Пришлось ребутнуть компьютер с помощью кнопки Reset. В этом случае я повторил все шаги но за шаг до этого пункта появилось окно с сообщением что проверка уже выполнялась, и предложило воспользоваться полученной информацией с прошлой проверки. Я согласился 🙂 Надеюсь у вас все будет хорошо. Вообще проверку можно и пропустить.
8. У меня одна операционная система: Windows 7 x64. Поставил верхнюю галочку:
9. Пароль, с помощью которого вы будете шифровать диск (рекомендую использовать латинские буквы).
Можно (если знаете что это такое и как пользоваться) использовать «Ключевые файлы», но проще и быстрее зашифровать с помощью пароля.
11. Ключи сгенерированы:
12. Создаем диск восстановления, по указанному пути сохраниться.ISO образ диска восстановления.
13. Нужна чистая CD болванка. Вставляем ее в привод CD и жмем «Ок»:
14. Записываем болванку. Честно говоря, я сейчас печатаю данный мануал используя виртуальную машину. Болванку я не записывал, а просто смонтировал образ диска в виртуальный CD-ROM. Но вам рекомендую записать физический CD-диск.
15. Предположим, с диском вы разобрались. Далее…
16. Выбираем КАК будем шифровать диск. Я выбрал самый быстрый способ — без очистки. С очисткой — это долго, но зато с такого диска уже данные ничем прочесть будет нельзя. Смысл очистки в том, что свободное место на диске много раз подряд заполняется случайным «мусором». (если интересует — почитайте справку).
Функция безопасного удаления (wipe) может показаться излишней, однако если вы не желаете, чтобы на жёстком диске остались какие-то следы и хотите работать только с зашифрованными данными, то она необходима. Во время этой процедуры эффективно удаляются существующие фрагменты файлов, которые могут остаться на жёстком диске от предыдущих инсталляций. Выберите стирание неиспользуемых участков за 3, 7 или даже 35 циклов, и они будут систематически перезаписываться.
17. Пре — тест шифрования системы.
18. Жмем «Да»:
19. Читаем замечания:
ВАЖНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ — ПРОЧИТАЙТЕ ИЛИ РАСПЕЧАТАЙТЕ (нажмите ‘Печать’):
Никакие файлы не будут зашифрованы, пока вы не перезагрузите успешно свой ПК и не запустите Windows. Поэтому если произойдёт какой-то сбой, с вашими данными ничего не случится. Однако в случае, если что-то пойдёт не так, возможны сложности с запуском Windows. Поэтому прочитайте (и, по возможности, распечатайте) следующие рекомендации о том, что делать, если Windows отказывается запускаться после перезагрузки ПК.
Что делать, если Windows не загружается ————————————————
ПРИМЕЧАНИЕ: Эти инструкции действительны, только если вы не начинали шифрование.
— Если вы вводите правильный пароль, а Windows не загружается (или если при вводе правильного пароля TrueCrypt раз за разом сообщает, что пароль неверный), не паникуйте. Перезагрузите (выключите и вновь включите) компьютер и при появлении экрана загрузчика TrueCrypt нажмите клавишу Esc на клавиатуре (а если у вас несколько ОС, выберите нужную для запуска). После этого Windows должна запуститься (при условии, что она не зашифрована), а TrueCrypt автоматически спросит, хотите ли вы удалить компонент предзагрузочной авторизации. Обратите внимание, что предыдущие шаги НЕ работают, если системный раздел/диск зашифрован (запустить Windows или получить доступ к зашифрованным данным без правильного пароля не может никто, даже если он(а) выполнит предыдущие этапы).
— Если вышесказанное не помогает или если экран загрузчика TrueCrypt не появляется (перед стартом Windows), вставьте в CD/DVD-накопитель диск восстановления TrueCrypt (Rescue Disk) и перезагрузите ПК. Если экран загрузчика TrueCrypt не появляется (или если вы не видите пункта ‘Repair Options’ в группе ‘Keyboard Controls’ на экране загрузчика TrueCrypt), возможно, в BIOS вашего ПК настроена загрузка сначала с жёсткого диска, и лишь затем с CD/DVD. Если это так, перезагрузите ПК, нажмите F2 или Delete (как только увидите начальный экран BIOS) и дождитесь появления экрана с настройками BIOS. Если этот экран не появился, снова перезагрузите ПК (нажмите кнопку Reset), сразу же начав часто нажимать клавиши F2 или Delete. В появившемся экране настроек BIOS сконфигурируйте ПК так, чтобы он сначала загружался с CD/DVD (о том, как это сделать, см. в документации на вашу системную плату/BIOS). Снова перезагрузите компьютер. Сейчас должен появиться экран диска восстановления TrueCrypt. На этом экране выберите ‘Repair Options’, нажав F8 на клавиатуре. В меню ‘Repair Options’ выберите ‘Restore original system loader’. После этого выньте диск восстановления из CD/DVD-накопителя и перезагрузите ПК. Сейчас Windows должна запуститься нормально (при условии, что она не зашифрована).
Обратите внимание, что предыдущие шаги НЕ работают, если системный раздел/диск зашифрован (запустить Windows или получить доступ к зашифрованным данным без ввода правильного пароля не может никто, даже если он(а) выполнит предыдущие этапы).
Также имейте в виду, что если вы потеряете свой диск восстановления TrueCrypt, а ваш неприятель его найдёт, он НЕ сможет с помощью этого диска расшифровать системный раздел или диск, если не знает правильного пароля.
20. Необходимо перезагрузить компьютер:
21. Видна моя виртуальная машина 🙂
У вас будет аналогичное окно при загрузке вашей машины.
22. Вводим пароль:
23. Ждем когда операционная система загрузится вновь.
Последнее окно 9обратите внимание — на Английском языке). После нажатия кнопки Encrypt начнется сам процесс шифрования:
На физической машине SATA диск 300Гб шифруется около 10 часов. Система в этом случае рабочая, можно смотреть кино, работать в интернет. Единственный недостаток — достаточно ощутимо тормозит дисковая система (еще бы!).
25. Предположим, что вы дождались окончания шифрования диска, и перезагрузили компьютер. Введите пароль:
26. В загрузившейся система запустите TrueCrypt. Обратите внимание, что он снова стал «русским», а в дисках появился зашифрованный системный диск:
27. Зайдите в меню TrueCrypt / «Система» / «Установки» . Введите то, что написано у меня на скриншоте:
28. Снова пере загрузитесь. Обратите внимание как изменилось загрузочное меню:
Вообще у меня написано No System Drive (тонкий сисадминский юмор).
Вы можете для torent-ов прикупить 1-2Тб жесткий диск. работать спокойно, раздавать торренты. Конечно шифровка/дешифровка сказывается на производительности системы. Но в целом, это практически незаметно.
На второй, отдельный физический диск 160 Гб можно установить Ubuntu, спокойно работать на ней в итернете, наслаждаться удобным и красивым интерфесом.
Порядок загрузки дисков в BIOS можно выставить:
2. Winsows (зашифрованная)
Если при загрузке нажать F8 (меню выбора загрузки) то можно загрузиться с Windows. Кто не знает, что у вас зашифрованная ситема — практически 100% проведется на предложенную утку.
Если есть желание — можете рассказать свой способ прятать данные от любопытных.
Нет похожих постов...
Исследователи из Принстонского Университета обнаружили способ обхода шифрования жестких дисков, использующий свойство модулей оперативной памяти хранить информацию на протяжении короткого промежутка времени даже после прекращения подачи питания.
Так как для доступа к зашифрованному жесткому диску необходимо иметь ключ, а он, разумеется, хранится в RAM – все, что нужно, это получить физический доступ к ПК на несколько минут. После перезагрузки с внешнего жесткого диска или с USB Flash делается полный дамп памяти и в течение считанных минут из него извлекается ключ доступа.
Таким способом удается получить ключи шифрования (и полный доступ к жесткому диску), используемые программами BitLocker, FileVault и dm-crypt в операционных системах Windows Vista, Mac OS X и Linux, а также популярной свободно распространяемой системой шифрования жестких дисков TrueCrypt.
Важность данной работы заключается в том, что не существует ни одной простой методики защиты от данного способа взлома, кроме как отключение питания на достаточное для полного стирания данных время.
Наглядная демонстрация процесса представлена в видеоролике .
Вопреки устоявшемуся мнению, память DRAM, использующаяся в большинстве современных компьютеров, хранит в себе данные даже после отключения питания в течение нескольких секунд или минут, причём, это происходит при комнатной температуре и даже, в случае извлечения микросхемы из материнской платы. Этого времени оказывается вполне достаточно для снятия полного дампа оперативной памяти. Мы покажем, что данное явление позволяет злоумышленнику, имеющему физический доступ к системе, обойти функции ОС по защите данных о криптографических ключах. Мы покажем, как перезагрузка может использоваться для того, чтобы совершать успешные атаки на известные системы шифрования жёстких дисков, не используя каких-либо специализированных устройств или материалов. Мы экспериментально определим степень и вероятность сохранения остаточной намагниченности и покажем что время, за которое можно снять данные, может быть существенно увеличено при помощи простых приёмов. Так же будут предложены новые методы для поиска криптографических ключей в дампах памяти и исправления ошибок, связанных с потерей битов. Будет также рассказано о несколько способах уменьшения данных рисков, однако простого решения нам не известно.
Большинство экспертов исходят из того, что данные из оперативной памяти компьютера стираются практически мгновенно после отключения питания, или считают, что остаточные данные крайне сложно извлечь без использования специального оборудования. Мы покажем, что эти предположения некорректны. Обычная DRAM память теряет данные постепенно в течение нескольких секунд, даже при обычных температурах, а если даже микросхема памяти будет извлечена из материнской платы, данные сохранятся в ней на протяжении минут или даже часов, при условии хранения этой микросхемы при низких температурах. Остаточные данные могут быть восстановлены при помощи простых методов, которые требуют кратковременного физического доступа к компьютеру.
Мы покажем ряд атак, которые, используя эффекты остаточной намагниченности DRAM, позволят нам восстановить хранимые в памяти ключи шифрования. Это представляет собой реальную угрозу для пользователей ноутбуков, которые полагаются на системы шифрования жёсткого диска. Ведь в случае, если злоумышленник похитит ноутбук, в тот момент, когда зашифрованный диск подключён, он сможет провести одну из наших атак для доступа к содержимому, даже если сам ноутбук заблокирован или находится в спящем режиме. Мы это продемонстрируем, успешно атакуя несколько популярных систем шифрования, таких как – BitLocker, TrueCrypt и FileVault. Эти атаки должны быть успешны и в отношении других систем шифрования.
Хотя мы сосредоточили наши усилия на системах шифрования жёстких дисков, в случае физического доступа к компьютеру злоумышленника, любая важная информация хранящаяся в оперативной памяти может стать объектом для атаки. Вероятно, и многие другие системы безопасности уязвимы. Например, мы обнаружили, что Mac OS X оставляет пароли от учётных записей в памяти, откуда мы смоги их извлечь, так же мы совершили атаки на получение закрытых RSA ключей веб-сервера Apache.
Некоторые представители сообществ по информационной безопасности и физике полупроводников уже знали об эффекте остаточной намагниченности DRAM, об этом было очень мало информации. В итоге, многие, кто проектирует, разрабатывает или использует системы безопасности, просто незнакомы с этим явлением и как легко оно может быть использовано злоумышленником. Насколько нам известно, это первая подробная работа изучающие последствия данных явлений для информационной безопасности.
Шифрование жёстких дисков это известный способ защиты против хищения данных. Многие полагают, что системы шифрования жёстких дисков позволят защитить их данные, даже в том случае, если злоумышленник получил физических доступ к компьютеру (собственно для этого они и нужны, прим. ред.). Закон штата Калифорния, принятый в 2002 году, обязывает сообщать о возможных случаях раскрытия персональных данных, только в том случае, если данные не были зашифрованы, т.к. считается, что шифрование данных - это достаточная защитная мера. Хотя закон не описывает никаких конкретных технических решений, многие эксперты рекомендуют использовать системы шифрования жёстких дисков или разделов, что будет считаться достаточными мерами для защиты. Результаты нашего исследования показали, что вера в шифрование дисков необоснованна. Атакующий, далеко не самой высокой квалификации, может обойти многие широко используемые системы шифрования, в случае если ноутбук с данными похищен, в то время когда он был включён или находился в спящем режиме. И данные на ноутбуке могут быть прочитаны даже в том случае, когда они находятся на зашифрованном диске, поэтому использование систем шифрования жёстких дисков не является достаточной мерой.
Мы использовали несколько видов атак на известные системы шифрования жёстких дисков. Больше всего времени заняла установка зашифрованных дисков и проверка корректности обнаруженных ключей шифрования. Получение образа оперативной памяти и поиск ключей занимали всего несколько минут и были полностью автоматизированы. Есть основания полагать, что большинство систем шифрования жёстких дисков подвержены подобным атакам.
BitLocker – система, входящая в состав некоторых версий ОС Windows Vista. Она функционирует как драйвер работающий между файловой системой и драйвером жёсткого диска, шифруя и расшифровывая по требованию выбранные секторы. Используемые для шифрования ключи находятся в оперативной памяти до тех пор, пока зашифрованный диск подмантирован.
Для шифрования каждого сектора жёсткого диска BitLocker использует одну и ту же пару ключей созданных алгоритмом AES: ключ шифрования сектора и ключ шифрования, работающий в режиме сцепления зашифрованных блоков (CBC). Эти два ключа в свою очередь зашифрованы мастер ключом. Чтобы зашифровать сектор, проводится процедура двоичного сложения открытого текста с сеансовым ключом, созданным шифрованием байта смещения сектора ключом шифрования сектора. Потом, полученные данные обрабатываются двумя смешивающими функциями, которые используют разработанный Microsoft алгоритм Elephant. Эти безключевые функции используются с целью увеличения количества изменений всех битов шифра и, соответственно, увеличения неопределённости зашифрованных данных сектора. На последнем этапе, данные шифруются алгоритмом AES в режиме CBC, с использованием соответствующего ключа шифрования. Вектор инициализации определяется путём шифрования байта смещения сектора ключом шифрования, используемом в режиме CBC.
Нами была реализована полностью автоматизированная демонстрационная атака названная BitUnlocker. При этом используется внешний USB диск с ОС Linux и модифицированным загрузчиком на основе SYSLINUX и драйвер FUSE позволяющий подключить зашифрованные BitLocker диски в ОС Linux. На тестовом компьютере с работающей Windows Vista отключалось питание, подключался USB жёсткий диск, и с него происходила загрузка. После этого BitUnlocker автоматически делал дамп оперативной памяти на внешний диск, при помощи программы keyfind осуществлял поиск возможных ключей, опробовал все подходящие варианты (пары ключа шифрования сектора и ключа режима CBC), и в случае удачи подключал зашифрованный диск. Как только диск подключался, появлялась возможность с ним работать как с любым другим диском. На современном ноутбуке с 2 гигабайтами оперативной памяти процесс занимал около 25 минут.
Примечательно, что данную атаку стало возможным провести без реверс-инжиниринга какого-либо ПО. В документации Microsoft система BitLocker описана в достаточной степени, для понимания роли ключа шифрования сектора и ключа режима CBC и создания своей программы реализующей весь процесс.
Основное отличие BitLocker от других программ этого класса – это способ хранения ключей при отключённом зашифрованном диске. По умолчанию, в базовом режиме, BitLocker защищает мастер ключ только при помощи TPM модуля, который существует на многих современных ПК. Данный способ, который, по всей видимости, широко используется, особенно уязвим к нашей атаке, поскольку он позволяет получить ключи шифрования, даже если компьютер был выключен в течение долгого времени, поскольку, когда ПК загружается, ключи автоматически подгружаются в оперативную память (до появления окна входа в систему) без ввода каких-либо аутентификационных данных.
По всей видимости, специалисты Microsoft знакомы с данной проблемой и поэтому рекомендуют настроить BitLocker в улучшенный режим, где защита ключей осуществляется, не только при помощи TPM, но и паролем или ключом на внешнем USB носителе. Но, даже в таком режиме, система уязвима, если злоумышленник получит физический доступ к ПК в тот момент, когда он работает (он даже может быть заблокирован или находиться в спящем режиме, (состояния - просто выключен или hibernate в это случае считаются не подверженными данной атаке).
Система FileVault от Apple была частично исследована и проведён реверс-инжиниринг. В Mac OS X 10.4 FileVault использует 128-битный ключ AES в режиме CBC. При введении пароля пользователя, расшифровывается заголовок, содержащий ключ AES и второй ключ K2, используемый для расчёта векторов инициализации. Вектор инициализации для I-того блока диска рассчитывается как HMAC-SHA1 K2(I).
Мы использовали нашу программу EFI для получения образов оперативной памяти для получения данных с компьютера Макинтош (базирующимся на процессоре Intel) с подключённым диском, зашифрованным FileVault. После этого программа keyfind безошибочно автоматически находила AES ключи FileVault.
Без вектора инициализации, но с полученным AES ключом появляется возможность расшифровать 4080 из 4096 байт каждого блока диска (всё кроме первого AES блока). Мы убедились, что инициализационный вектор так же находится в дампе. Предполагая, что данные не успели исказиться, атакующий может определить вектор, поочерёдно пробуя все 160-битовые строки в дампе и проверяя, могут ли они образовать возможный открытый текст, при их бинарном сложении с расшифрованной первой частью блока. Вместе, используя программы типа vilefault, AES ключи и инициализационный вектор позволяют полностью расшифровывать зашифрованный диск.
В процессе исследования FileVault, мы обнаружили, что Mac OS X 10.4 и 10.5 оставляют множественные копии пароля пользователя в памяти, где они уязвимы к данной атаке. Пароли учётных записей часто используются для защиты ключей, которые в свою очередь, могу использоваться для защиты ключевых фраз зашифрованных FileVault дисков.
TrueCrypt – популярная система шифрования с открытым кодом, работающая на ОС Windows, MacOS и Linux. Она поддерживает множество алгоритмов, включая AES, Serpent и Twofish. В 4-ой версии, все алгоритмы работали в режиме LRW; в текущей 5-ой версии, они используют режим XTS. TrueCrypt хранит ключ шифрования и tweak ключ в заголовке раздела на каждом диске, который зашифрован другим ключом получающимся из вводимого пользователем пароля.
Мы тестировали TrueCrypt 4.3a и 5.0a работающие под ОС Linux. Мы подключили диск, зашифрованный при помощи 256-битного AES ключа, потом отключили питание и использовали для загрузки собственное ПО для дампа памяти. В обоих случаях, keyfind обнаружила 256-битный неповреждённый ключ шифрования. Так же, в случае TrueCrypt 5.0.a, keyfind смогла восстановить tweak ключ режима XTS.
Чтобы расшифровать диски созданные TrueCrypt 4, необходим tweak ключ режима LRW. Мы обнаружили, что система хранит его в четырёх словах перед ключевым расписанием ключа AES. В нашем дампе, LRW ключ не был искажён. (В случае появления ошибок, мы все равно смогли бы восстановить ключ).
Ядро Linux, начиная с версии 2.6, включает в себя встроенную поддержку dm-crypt – подсистемы шифрования дисков. Dm-crypt использует множество алгоритмов и режимов, но, по умолчанию, она использует 128-битный шифр AES в режиме CBC с инициализационными векторами создаваемыми не на основе ключевой информации.
Мы тестировали созданный dm-crypt раздел, используя LUKS (Linux Unified Key Setup) ветку утилиты cryptsetup и ядро 2.6.20. Диск был зашифрован при помощи AES в режиме CBC. Мы ненадолго отключили питание и, используя модифицированный PXE загрузчик, сделали дамп памяти. Программа keyfind обнаружила корректный 128-битный AES ключ, который и был восстановлен без каких-либо ошибок. После его восстановления, злоумышленник может расшифровать и подключить раздел зашифрованный dm-crypt, модифицируя утилиту cryptsetup таким образом, чтобы она воспринимала ключи в необходимом формате.
Реализация защиты от атак на оперативную память нетривиальна, поскольку используемые криптографические ключи необходимо где-либо хранить. Мы предлагаем сфокусировать усилия на уничтожении или скрытии ключей до того, как злоумышленник сможет получить физический доступ к ПК, предотвращая запуск ПО для дампа оперативной памяти, физически защищая микросхемы ОЗУ и по возможности снижая срок хранения данных в ОЗУ.
Прежде всего, надо по-возможности избегать хранения ключей в ОЗУ. Необходимо перезаписывать ключевую информацию, если она больше не используется, и предотвращать копирование данных в файлы подкачки. Память должна очищаться заблаговременно средствами ОС или дополнительных библиотек. Естественно, эти меры не защитят используемые в данный момент ключи, поскольку они должны храниться в памяти, например такие ключи как, используемые для шифрованных дисков или на защищённых веб серверах.
Так же, ОЗУ должна очищаться в процессе загрузки. Некоторые ПК могут быть настроены таким образом, чтобы очищать ОЗУ при загрузке при помощи очищающего POST запроса (Power-on Self-Test) до того как загружать ОС. Если злоумышленник не сможет предотвратить выполнение данного запроса, то на данном ПК у него не будет возможности сделать дамп памяти с важной информацией. Но, у него всё ещё остаётся возможность вытащить микросхемы ОЗУ и вставить их в другой ПК с необходимыми ему настройками BIOS.
Многие наши атаки были реализованы с использованием загрузки по сети или со съёмного носителя. ПК должен быть настроен так, чтобы требовать пароль администратора для загрузки с этих источников. Но, необходимо отметить, что даже если система настроена на загрузку только с основного жёсткого диска, атакующий может сменить сам жёсткий диск, или во многих случаях, сбросить NVRAM компьютера для отката на первоначальные настройки BIOS.
Результаты исследования показали, что простое блокирование рабочего стола ПК (т.е ОС продолжает работать, но, для того, чтобы с ней начать взаимодействие необходим ввод пароля) не защищает содержимое ОЗУ. Спящий режим не эффективен и в том случае, если ПК блокируется при возврате из спящего режима, поскольку злоумышленник может активировать возврат из спящего режима, после чего перезагрузить ноутбук и сделать дамп памяти. Режим hibernate (содержимое ОЗУ копируется на жёсткий диск) так же не поможет, кроме случаев использования ключевой информации на отчуждаемых носителях для восстановления нормального функционирования.
В большинстве систем шифрования жёстких дисков, пользователи могут защититься выключением ПК. (Система Bitlocker в базовом режиме работы TPM модуля остаётся уязвимой, поскольку диск будет подключен автоматически, когда ПК будет включён). Содержимое памяти может сохраняться в течение короткого периода после отключения, поэтому рекомендуется понаблюдать за своей рабочей станцией ещё в течение пары минут. Несмотря на свою эффективность, данная мера крайне неудобна в связи с долгой загрузкой рабочих станций.
Переход в спящий режим можно обезопасить следующими способами: требовать пароль или иной другой секрет чтобы «разбудить» рабочую станцию и шифровать содержимое памяти ключом производным от этого пароля. Пароль должен быть стойким, так как злоумышленник может сделать дамп памяти и после чего попробовать подобрать пароль перебором. Если же шифрование всей памяти невозможно, необходимо шифровать только те области, которые содержат ключевую информацию. Некоторые системы могут быть настроены таким образом, чтобы переходить в такой тип защищённого спящего режима, хотя это обычно и не является настройкой по умолчанию.
Наши исследования показали, что использование предварительных вычислений для того, чтобы ускорить криптографические операции делает ключевую информацию более уязвимой. Предварительные вычисления приводят к тому, что в памяти появляется избыточная информации о ключевых данных, что позволяет злоумышленнику восстановить ключи даже в случае наличия ошибок. Например, как описано в разделе 5, информация об итерационных ключах алгоритмов AES и DES крайне избыточна и полезна для атакующего.
Отказ от предварительных вычислений снизит производительность, поскольку потенциально сложные вычисления придётся повторять. Но, например, можно кэшировать предварительно высчитанные значения на определённый промежуток времени и стирать полученные данные, если они не используются в течение этого интервала. Такой подход представляет собой компромисс между безопасностью и производительностью системы.
Другой способ предотвратить восстановление ключей – это изменение ключевой информации, хранящейся в памяти, таким образом, чтобы усложнить восстановление ключа из-за различных ошибок. Этот метод был рассмотрен в теории, где была показана функция, стойкая к раскрытию, чьи входные данные остаются сокрытыми, даже если практически все выходные данные были обнаружены, что очень похоже на работу однонаправленных функций.
На практике, представьте, что у нас есть 256-битный AES ключ K, который в данный момент не используется, но понадобится позднее. Мы не можем перезаписать его, но мы хотим сделать его стойким к попыткам восстановления. Один из способов добиться этого – это выделить большую B-битную область данных, заполнить её случайными данными R, после чего хранить в памяти результат следующего преобразования K+H(R) (суммирование двоичное, прим. ред.), где H – это хэш функция, например SHA-256.
Теперь представьте, что электричество было отключено, это приведёт к тому, что d бит в данной области будут изменены. Если хэш функция стойкая, при попытке восстановления ключа K, злоумышленник может рассчитывать только на то, что он сможет угадать какие биты области B были изменены из приблизительно половины, которые могли изменится. Если d бит были изменены, злоумышленнику придётся провести поиск области размером (B/2+d)/d чтобы найти корректные значения R и уже после этого восстановить ключ K. Если область B велика, такой поиск может быть очень долог, даже если d относительно мала.
Теоретически, таким способом можно хранить все ключи, рассчитывая каждый ключ, только когда это нам необходимо, и удаляя его, когда он нам не нужен. Таким образом, применяя вышеописанный метод, мы может хранить ключи в памяти.
Некоторые из наших атак основывались на наличии физического доступа к микросхемам памяти. Такие атаки могут быть предотвращены физической защитой памяти. Например, модули памяти находиться в закрытом корпусе ПК, или залиты эпоксидным клеем, чтобы предотвратить попытки их извлечения или доступа к ним. Так же, можно реализовать затирание памяти как ответную реакцию на низкие температуры или попытки открыть корпус. Такой способ потребует установки датчиков с независимой системой питания. Многие из таких способов связаны с аппаратурой, защищённой от несанкционированного вмешательства (например, сопроцессор IBM 4758) и могут сильно повысить стоимость рабочей станции. С другой стороны, использование памяти, припаянной к материнской плате, обойдётся гораздо дешевле.
Можно изменить архитектуру ПК. Что невозможно для уже используемых ПК, зато позволит обезопасить новые.
Первый подход заключается в том, чтобы спроектировать DRAM модули таким образом, чтобы они быстрее стирали все данные. Это может быть непросто, поскольку цель как можно более быстрого стирания данных, противоречит другой цели, чтобы данные не пропадали между периодами обновления памяти.
Другой подход заключается в добавлении аппаратуры хранения ключевой информации, которая бы гарантированно стирала всю информацию со своих хранилищ при запуске, перезапуске и выключении. Таким образом, мы получим надёжное место для хранения нескольких ключей, хотя уязвимость, связанная с их предварительными вычислениями останется.
Другие эксперты предложили архитектуру, в рамках которой содержимое памяти будет постоянно шифроваться. Если, вдобавок к этому, реализовать стирание ключей при перезагрузке и отключении электричества, то данный способ обеспечит достаточную защищённость от описанных нами атак.
Аппаратура, соответствующая концепции «доверенных вычислений», например, в виде TPM модулей уже используется в некоторых ПК. Несмотря на свою полезность в защите от некоторых атак, в своей нынешней форме такое оборудование не помогает предотвратить описанные нами атаки.
Используемые TPM модули не реализуют полное шифрование. Вместо этого, они наблюдают за процессом загрузки для принятия решения о том, безопасно ли загружать ключ в ОЗУ или нет. Если ПО необходимо использовать ключ, то можно реализовать следующую технологию: ключ, в пригодной для использования форме не будет храниться в ОЗУ, до тех пор пока процесс загрузки не пройдёт по ожидаемому сценарию. Но, как только ключ оказывается в оперативной памяти – он сразу становиться мишенью для наших атак. TPM модули могут предотвратить загрузку ключа в память, но они не предотвращают его считывание из памяти.
Вопреки популярному мнению, модули DRAM в отключённом состоянии хранят данные в течение относительно долгого времени. Наши эксперименты показали, что данное явление позволяет реализовать целый класс атак, которые позволяют получить важные данные, такие как ключи шифрования из оперативной памяти, несмотря на попытки ОС защитить её содержимое. Описанные нами атаки реализуемы на практике, и наши примеры атак на популярные системы шифрования доказывают это.
Но и другие виды ПО также уязвимы. Системы управления цифровыми правами (DRM) часто используют симметричные ключи, хранящиеся в памяти, и их так же можно получить, используя описанные методы. Как мы показали, веб-сервера с поддержкой SSL тоже уязвимы, поскольку они хранят в памяти закрытые ключи необходимые для создания SSL сеансов. Наши способы поиска ключевой информации, скорее всего, будут эффективны для поиска паролей, номеров счетов и любой другой важной информации, хранящейся в ОЗУ.
Похоже что нет простого способа устранить найденные уязвимости. Изменение ПО скорее всего не будет эффективным; аппаратные изменения помогут, но временные и ресурсные затраты будут велики; технология «доверенных вычислений» в её сегодняшней форме так же мало эффективна, поскольку она не может защитить ключи находящиеся в памяти.
По нашему мнению, больше всего данному риску подвержены ноутбуки, которые часто находятся в общественных местах и функционируют в режимах уязвимых для данных атак. Наличие таких рисков, показывает, что шифрование дисков осуществляет защиту важных данных в меньшей степени, чем принято считать.
В итоге, возможно, придётся рассматривать DRAM память как не доверенную компоненту современного ПК, и избегать обработки важной конфиденциальной информации в ней. Но на данный момент это нецелесообразно, до тех пор, пока архитектура современных ПК не изменится, чтобы позволить ПО хранить ключи в безопасном месте.
