Z okazji zbliżającego się końca roku, postanowiłem nieco ogarnąć swojego Debiana, tj. postawić go na nowo. Jakby nie patrzeć 4 lata korzystania z tego linux'a z włączonymi gałęziami unstable i experimental sprawiło, że trochę syfu się nazbierało. Nie chciałem też czyścić całego kontenera LUKS czy samej struktury LVM z systemowymi voluminami logicznymi na starym dysku HDD, bo zainstalowany tam system zawsze może się do czegoś przydać, np. do odratowania tego nowego linux'a. Dlatego też postanowiłem zakupić niedrogi dysk SSD (MLC, używany) i to na nim postawić świeżego Debiana z wykorzystaniem narzędzia debootstrap. Sama instalacja linux'a na dysku SSD nie różni się zbytnio od instalacji na dysku HDD, za wyjątkiem skonfigurowania w takim systemie mechanizmu trim/discard. Standardowi użytkownicy linux'a nie muszą zbytnio nic robić, aby ten mechanizm został poprawnie skonfigurowany. Sprawa się nieco komplikuje, gdy wykorzystywany jest device-mapper, który mapuje fizyczne bloki urządzenia na te wirtualne, np. przy szyfrowaniu dysku z wykorzystaniem LUKS/dm-crypt, czy korzystaniu z voluminów logicznych LVM. Dlatego też postanowiłem przyjrzeć się nieco bliżej zagadnieniu konfiguracji mechanizmu trim/discard na dysku SSD w przypadku zaszyfrowanego systemu na bazie LUKS+LVM.

W poprzednim artykule, który traktował o odszyfrowaniu kontenera LUKS przez SSH z poziomu initramfs/initrd na Raspberry Pi, została poruszona kwestia adresacji IP, która w opisanym tam rozwiązaniu miała pewne ograniczenia. Chodziło o to, że połączenie SSH do RPI mogło być realizowane jedynie przez przewodowy interfejs sieciowy eth0 . Trzeba było zatem się zastanowić nad rozwiązaniem, które umożliwiłoby korzystanie również z bezprzewodowego interfejsu WiFi, tj. wlan0 . Celem niniejszego wpisu jest pokazanie w jaki sposób można dorobić wsparcie dla połączeń WiFi w naszej malinie, tak by szło odszyfrować kontener LUKS przez SSH, w sytuacji gdy z jakiegoś powodu nie chcemy lub też nie możemy korzystać z przewodowego interfejsu sieciowego tego minikomputera z zainstalowanym system RasPiOS/Raspbian.

Od paru dni bawię się swoim Raspberry Pi w kontekście zaszyfrowania jego systemu RasPiOS/Raspbian. O ile samo zaszyfrowanie tego minikomputera przy pomocy mechanizmu LUKS nie było jakoś specjalnie trudne, to trzeba było pomyśleć nad rozwiązaniami mającymi ułatwić otworzenie takiego zaszyfrowanego kontenera przy starcie systemu. Póki co udało się wypracować w miarę zadowalające rozwiązanie wykorzystujące dedykowane urządzenia USB w roli klucza, bez którego system się nie uruchomi. Są jednak i inne rozwiązania, które mogą nam pomóc odszyfrować system RPI bez potrzeby fatygowania się do pomieszczenia i wtykania w jej port USB jakiegoś pendrive. Mowa o zaprzęgnięciu usługi SSH, która by została uruchomiona w fazie initramfs/initrd, chwilę przed wpisaniem hasła do kontenera LUKS. Takie rozwiązanie wymaga jednak zainstalowania innego serwera SSH, tj. Dropbear, pogodzenia go z serwerem OpenSSH oraz też trzeba odpowiednio przygotować sam obraz initramfs/initrd. Po pomyślnym skonfigurowaniu systemu, będziemy się logować do Raspberry Pi przez SSH i wpisywać hasło do kontenera LUKS, a jeśli to hasło będzie prawidłowe, to system zostanie odszyfrowany i uruchomiony.

Ostatnio udało mi się zaszyfrować swojego Raspberry Pi 4B przez wdrożenie kontenera LUKS i upchnięcie w nim wszystkich danych z partycji / zainstalowanego w tym urządzeniu systemu RasPiOS/Raspbian. To jednak nie był koniec pracy, bo taki zaszyfrowany system na RPI ma szereg wad. Tym główniejszym uniedogodnieniem jest wpisywanie hasła na początku fazy boot, by pełny start systemu był w ogóle możliwy. Sytuacja się komplikuje, gdy do naszego minikomputera nie mamy podłączonego monitora i/lub klawiatury. Ten zaistniały problem można rozwiązać na kilka sposobów, np. przez zaprzęgnięcie do pracy dodatkowego nośnika USB w celu umieszczenia na nim pliku klucza (keyfile). Niemniej jednak, można pójść o krok dalej i wykorzystać samo urządzenie jako klucz i gdy takiego pendrive nie podłączymy do portu USB naszej maliny, to system nam się nie uruchomi. Te dwa rozwiązania są bardzo podobne do siebie ale to drugie jest nieco bardziej odporne na ewentualne problemy ze skasowaniem pliku klucza, co może nam się przytrafić, gdy taki pendrive jest wykorzystywany w roli regularnego nośnika danych przechowującego dla niepoznaki jakieś pliki. Tak czy inaczej oba te sposoby zostaną opisane w niniejszym artykule.

Ostatnio napisał do mnie pewien osobnik, który miał dość spory problem z zaszyfrowaniem swojego Raspberry Pi. Po wymianie kilku maili zacząłem tracić rozeznanie w całej tej sytuacji i doszedłem do wniosku, że najwyraźniej zaszyfrowanie systemu maliny nie jest rzeczą trywialną. Postanowiłem zatem rzucić okiem na swojego RPI i sprawdzić czy są tutaj faktycznie jakieś odstępstwa od tradycyjnego szyfrowania na bazie LUKS w stosunku do szyfrowania spotykanego w pierwszej lepszej dystrybucji linux'a, takiej jak Debian czy Ubuntu. Pobrałem więc ze strony Raspberry Pi najnowszy obraz systemu RasPiOS/Raspbian, wrzuciłem go na kartę SD przy pomocy dd i okazało się, że w zasadzie większych problemów z zaszyfrowaniem mojej maliny nie było. Przyznać trzeba, że informacje na temat szyfrowania RPI, które można spotkać na internetach, są w przeważającej większości bardzo słabej jakości i mam wrażenie, że pisane przez osoby, które nie do końca się zainteresowały poruszanym przez siebie zagadnieniem. Postanowiłem zatem na przykładzie mojego Raspberry Pi 4B opisać w miarę dokładny sposób od początku do końca jak przeprowadzić cały ten proces szyfrowania danych na karcie SD, którą podpinamy do naszego minikomputera.

Zaszyfrowane systemy (desktopy/laptopy) mają jeden poważny problem, gdy chodzi o zapewnianie bezpieczeństwa chronionym plikom przechowywanym na dyskach twardych. Gdy siedzimy obok naszej maszyny, możemy czuć się bezpiecznie, bo przecież nikt nie może się włamać do jej systemu bez naszej wiedzy. Nawet jeśli ktoś będzie próbował się dostać do naszego PC, to istnieje spora szansa, że takie działanie zostałoby natychmiast przez nas wykryte, przez co moglibyśmy w odpowiedni sposób zareagować na zaistniałe zagrożenie. Co jednak w przypadku, gdy zostawiamy przykładowo naszego laptopa samego? Nawet jeśli zablokujemy mu ekran, wyłączymy go albo zahibernujemy, to ta maszyna wciąż nie jest odpowiednio zabezpieczona, by uniemożliwić osobom postronnym dostęp do naszych wrażliwych danych. Problem leży w fizycznym dostępie do sprzętu, który ludzie mogą uzyskać, gdy nas nie ma w pobliżu naszego komputera. W taki sposób osoby trzecie mogą wykorzystać fakt, że tracimy maszynę z oczu i być w stanie zastawić na nas różne pułapki. By uniknąć zagrożenia związanego z zostawieniem laptopa/desktopa bez nadzoru, nie możemy w zasadzie pozostawiać tego urządzenia samego, co jest zadaniem praktycznie nie do wykonania. Komputery stacjonarne czy nawet laptopy nie są urządzeniami o małych gabarytach i zwykle nie możemy ich wszędzie zabrać ze sobą, w przeciwieństwie do smartfonów. Postanowiłem zatem tak skonfigurować swojego linux'a, by jego zaszyfrowany dysk (LUKS + LVM) można było odszyfrować jedynie przy pomocy mojego telefonu z Androidem, z którym w zasadzie się nie rozstaję.

Szukając informacji na temat uruchamiania mojego zaszyfrowanego Debiana (LUKSv2+LVM) na laptopie z EFI/UEFI, natrafiłem na dość ciekawy mechanizm zwany kernel EFI boot stub, czasem też zwany kernel EFISTUB. Zadaniem tego mechanizmu jest uruchomienie linux'a bezpośrednio z poziomu firmware EFI z pominięciem czy też bez potrzeby stosowania dodatkowych menadżerów rozruchu (rEFInd) czy bootloader'ów (grub/grub2/syslinux/extlinux). Jakby nie patrzeć bardzo ciekawa alternatywa, która wymaga, by się z nią zapoznać i ocenić jej przydatność pod kątem użyteczności.

Mając możliwość skonfigurowania EFI/UEFI na moim laptopie, postanowiłem jak najbardziej się za to przedsięwzięcie zabrać. Okazało się jednak, że w przypadku takiej dystrybucji linux'a jak Debian, to zadanie może być nieco problematyczne, zwłaszcza gdy chce się korzystać jedynie z menadżera rozruchu jakim jest rEFInd, czyli bez dodatkowego bootloader'a (grub/grub2/syslinux/extlinux) instalowanego bezpośrednio na dysku twardym i jednocześnie posiadając w pełni zaszyfrowany system (LUKSv2 + LVM). Rzecz w tym, że w takiej sytuacji w konfiguracji rEFInd trzeba podawać ścieżki bezpośrednio do plików initrd.img oraz vmlinuz (obecnych na partycji /boot/ ). W Debianie nazwy tych plików mają format initrd.img-x.x.x-x-amd64 i vmlinuz-x.x.x-x-amd64 . Za każdym razem, gdy wypuszczany jest nowy kernel, to ten numerek ( x.x.x-x ) ulega zmianie, co pociąga za sobą potrzebę ręcznego dostosowania konfiguracji rEFInd. Może i aktualizacje kernela w Debianie nie są jakoś stosunkowo częste ale może istnieje sposób, by ten problem z dostosowaniem konfiguracji rozwiązać?

Podczas rutynowego skanu powierzchni dysków HDD w moim laptopie, S.M.A.R.T wykrył w jednym z nich podejrzany blok, który zdawał się wyzionąć już ducha, przez co proces weryfikacji integralności powierzchni dysku twardego nie był w stanie zakończyć się z powodzeniem. Komunikat zwracany przy czytaniu padniętego sektora też był nieco dziwny: bad/missing sense data, sb[] . Jakiś czas temu już opisywałem jak realokować uszkodzony sektor dysku HDD i w zasadzie wszystkie informacje zawarte w tamtym artykule można by wykorzystać do próby poprawienia zaistniałego problemu, gdyby tylko nie fakt, że w tym przypadku badblock znalazł się w obszarze voluminu logicznego LVM na partycji zaszyfrowanej przy pomocy mechanizmu LUKS. Taki schemat układu partycji sprawia, że do realokowania błędnego bloku trzeba podejść nieco inaczej uwzględniając w tym procesie kilka offset'ów, bez których w zasadzie nic nie da się zrobić. Postanowiłem zatem napisać na konkretnym przykładzie jak realokować badsector dysku, gdy do czynienia mamy z zaszyfrowanym linux'em zainstalowanym na voluminach LVM.

Gdy w grę wchodzi poufność informacji, to przeciętny użytkownik komputera od razu zaczyna rozważać szyfrowanie danych. Są różne narzędzia, które te kwestię realizują w mniejszym lub większym stopniu. Kiedyś wszyscy korzystali z TrueCrypt ale po jego dziwnych przygodach ludzie stopniowo zaczęli od tego oprogramowania odchodzić. W jego miejscu zaczęły pojawiać się różne forki, np. VeraCrypt. Abstrahując od tych ww. narzędzi, w każdym linux'ie mamy również dostępny mechanizm szyfrujący na bazie LUKS i jego gołą wersję wykorzystującą dm-crypt. Przy pomocy każdego z tych narzędzi jesteśmy w stanie zaszyfrować dysk komputera, pendrive, czy nawet kartę SD, w taki sposób, by nikt inny nie uzyskał dostępu do danych zgromadzonych na tych nośnikach informacji. Problem w tym, że w dalszym ciągu ktoś może nas torturować, by wydobyć od nas hasło czy keyfile i uzyskać dostęp do tych zaszyfrowanych danych bez większego trudu. Dlatego też pojawiło się coś nazwanego Plausible Deniability, gdzie wykorzystywane są tak naprawdę dwa nośniki z czego jeden robi za przykrywkę, a na drugim mamy zgromadzone poufne pliki. W ten sposób agresorowi podajemy hasło do trefnego kontenera i wszyscy są zadowoleni. Czy aby na pewno?