centos7基於luks對磁盤進行加密

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所屬分類： linux

LUKS(Linux Unified Key Setup)為Linux硬盤加密提供了一種標准，它不僅能通用於不同的Linux發行版本，還支持多用戶/口令。因為它的加密密鑰獨立於口令，所以如果口令失密，我們可以迅速改變口令而無需重新加密真個硬盤。通過提供一個標准的磁盤上的格式，它不僅方便之間分布的兼容性，而且還提供了多個用戶密碼的安全管理。必須首先對加密的卷進行解密,才能掛載其中的文件系統。

工具：cryptsetup（默認已經安裝）

[root@node1 ~]# cryptsetup --help
cryptsetup 1.7.4
用法: cryptsetup [選項…] <動作> <動作特定參數>
 --version 打印軟件包版本
 -v, --verbose 顯示更詳細的錯誤信息
 --debug 顯示調試信息
 -c, --cipher=STRING 用於加密磁盤的密文（參見 /proc/crypto）
 -h, --hash=STRING 用於從密碼創建加密密鑰的哈希值
 -y, --verify-passphrase 兩次詢問密碼以進行驗證
 -d, --key-file=STRING 從文件讀取密鑰。
 --master-key-file=STRING 從文件讀取卷（主）密鑰。
 --dump-master-key 轉儲卷（主）密鑰而不是鍵槽信息。
 -s, --key-size=位 加密密鑰大小
 -l, --keyfile-size=字節 限制從密鑰文件讀取
 --keyfile-offset=字節 要從密鑰文件跳過的字節數
 --new-keyfile-size=字節 限制從新增密鑰文件的讀取
 --new-keyfile-offset=字節 要從新增密鑰文件跳過的字節數
 -S, --key-slot=INT 新密鑰的槽號（默認為第一個可用的）
 -b, --size=扇區 設備大小
 -o, --offset=扇區 后端設備的起始偏移量
 -p, --skip=扇區 從開頭要跳過的加密數據扇區數量
 -r, --readonly 創建只讀映射
 -i, --iter-time=毫秒 LUKS 默認 PBKDF2 迭代時間（毫秒）
 -q, --batch-mode 不要請求確認
 -t, --timeout=秒 交互式密碼提示符超時長度（秒）
 -T, --tries=INT 輸入密碼的最大重試頻率
 --align-payload=扇區 於 <n> 個扇區邊界處對其載荷數據 - 供 luks 格式用
 --header-backup-file=STRING 帶有 LUKS 數據頭和密鑰槽備份的文件。
 --use-random 使用 /dev/random 生成卷密鑰。
 --use-urandom 使用 /dev/urandom 生成卷密鑰。
 --shared 與另一個不重合的加密段共享設備。
 --uuid=STRING 設備使用的 UUID 已占用。
 --allow-discards 允許設備的 discard（或稱 TRIM）請求。
 --header=STRING 帶有分離 LUKS 數據頭的設備或文件。
 --test-passphrase 不要激活設備，僅檢查密碼。
 --tcrypt-hidden 使用隱藏數據頭（隱藏 TCRYPT 設備）
 --tcrypt-system 設備為系統 TCRYPT 驅動器（帶有引導器）。
 --tcrypt-backup 使用備份（次級）TCRYPT 標頭。
 --veracrypt 同時掃描 VeraCrypt 兼容的設備。
 -M, --type=STRING 設備元數據類型：luks, 純粹 (plain), loopaes, tcrypt.
 --force-password 禁用密碼質量檢查 (如果已啟用)。
 --perf-same_cpu_crypt 使用 dm-crypt same_cpu_crypt 性能兼容性選項。
 --perf-submit_from_crypt_cpus 使用 dm-crypt submit_from_crypt_cpus 性能兼容性選項。

幫助選項：
 -?, --help 顯示此幫助
 --usage 顯示簡短用法

<動作> 為其中之一：
 open <設備> [--type <類型>] [<名稱>] - 以映射 <名稱> 打開設備
 close <名稱> - 關閉設備（移除映射）
 resize <名稱> - 改變活動設備大小。
 status <名稱> - 顯示設備狀態
 benchmark [--cipher <cipher>] - 測試密文
 repair <設備> - 嘗試修復磁盤上的元數據
 erase <設備> - 清空所有密鑰槽（移除加密密鑰）
 luksFormat <設備> [<新密鑰文件>] - 格式化一個 LUKS 設備
 luksAddKey <設備> [<新密鑰文件>] - 向 LUKS 設備添加密鑰
 luksRemoveKey <設備> [<密鑰文件>] - 移除 LUKS 設備中指定的密鑰或密鑰文件
 luksChangeKey <設備> [<密鑰文件>] - 更改 LUKS 設備中指定的密鑰或密鑰文件
 luksKillSlot <設備> <密鑰槽> - 從 LUKS 設備清理標號為 <key slot> 的密鑰
 luksUUID <設備> - 輸出 LUKS 設備的 UUID（唯一標識符）
 isLuks <設備> - 從 <device> 探測 LUKS 分區標頭
 luksDump <設備> - 調出 LUKS 分區信息
 tcryptDump <設備> - 調出 TCRYPT 設備信息
 luksSuspend <設備> - 掛起 LUKS 設備並清除密鑰（凍結所有 IO 操作）。
 luksResume <設備> - 恢復已暫停的 LUKS 設備。
 luksHeaderBackup <設備> - 備份 LUKS 設備標頭和密鑰槽
 luksHeaderRestore <設備> - 恢復 LUKS 設備標頭和密鑰槽

你亦可使用老的 <動作> 語法別名：
 open: create (plainOpen), luksOpen, loopaesOpen, tcryptOpen
 close: remove (plainClose), luksClose, loopaesClose, tcryptClose

<name> 為要在 /dev/mapper 創建的設備
<device> 為加密設備
<key slot> 為需要更改的 LUKS 密鑰槽
<key file> 提供給 luksAddKey 動作的密鑰文件

默認集成的密鑰和密碼參數：
 密鑰文件的最大大小：8192kB, 交互式密碼的最大長度：512 (字符)
LUKS 的默認 PBKDF2 迭代時間：2000 (毫秒)

默認集成的設備密文參數：
 loop-AES：aes, 256 位密鑰
 plain：aes-cbc-essiv:sha256, 密鑰：256 位, 密碼哈希：ripemd160
 LUKS1：aes-xts-plain64, 密鑰：256 bits, LUKS 數據頭哈希：sha256, RNG：/dev/urandom

1. 環境

OS: centos7
Kernel: 3.10.0-693.el7.x86_64
tools: cryptsetup.x86_64 0:1.7.4-4.el7

2. 創建加密分區

首先，我們添加一塊硬盤/dev/sdb作為測試用，如下：

[root@node1 ~]# fdisk -l
磁盤 /dev/sdb：8589 MB, 8589934592 字節，16777216 個扇區
Units = 扇區 of 1 * 512 = 512 bytes
扇區大小(邏輯/物理)：512 字節 / 512 字節
I/O 大小(最小/最佳)：512 字節 / 512 字節

磁盤 /dev/sda：8589 MB, 8589934592 字節，16777216 個扇區
Units = 扇區 of 1 * 512 = 512 bytes
扇區大小(邏輯/物理)：512 字節 / 512 字節
I/O 大小(最小/最佳)：512 字節 / 512 字節
磁盤標簽類型：dos
磁盤標識符：0x000bfe7f

設備 Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 2099199 1048576 83 Linux
/dev/sda2 2099200 16777215 7339008 8e Linux LVM

磁盤 /dev/mapper/centos-root：6652 MB, 6652166144 字節，12992512 個扇區
Units = 扇區 of 1 * 512 = 512 bytes
扇區大小(邏輯/物理)：512 字節 / 512 字節
I/O 大小(最小/最佳)：512 字節 / 512 字節

磁盤 /dev/mapper/centos-swap：859 MB, 859832320 字節，1679360 個扇區
Units = 扇區 of 1 * 512 = 512 bytes
扇區大小(邏輯/物理)：512 字節 / 512 字節
I/O 大小(最小/最佳)：512 字節 / 512 字節

下來我們格式化加密分區

[root@node1 ~]# cryptsetup luksFormat /dev/sdb

WARNING!
========
這將覆蓋 /dev/sdb 上的數據，該動作不可取消。
Are you sure? (Type uppercase yes): YES  # 注意這里必須是大寫的YES
輸入密碼：
確認密碼：

5. 利用 key file 加密分區

除了密碼之外，還可以選擇使用 key file 解密你的硬盤，也就是相當於一個密鑰，當然可以也可以只使用 key file 或者同時使用密碼與 key file

5.1 生成隨機 key file

[root@node1 ~]# dd if=/dev/urandom of=/root/enc.key bs=1 count=4096
記錄了4096+0 的讀入
記錄了4096+0 的寫出
4096字節(4.1 kB)已復制，0.00967434 秒，423 kB/秒
[root@node1 ~]# ls
anaconda-ks.cfg enc.key kubernetes

5.2 添加 key file 作為密碼之一

[root@node1 ~]# cryptsetup luksAddKey /dev/sdb /root/enc.key 
輸入任意已存在的密碼：

6. 移除解密密碼

移除普通密碼

[root@node1 ~]# cryptsetup luksRemoveKey /dev/sdb
輸入要移除的密碼：

移除 key file 密碼

[root@node1 ~]# cryptsetup luksRemoveKey -d /root/enc.key /dev/sdb
WARNING!
========
這是最后一個密鑰槽。設備在清空此密鑰后將不可用。
Are you sure? (Type uppercase yes): YES

注意：千萬不要將所有密碼移除，至少需要留有一個密碼訪問設備，移除操作不可撤銷

7. 分區映射與掛載

7.1 分區映射

[root@node1 ~]# cryptsetup luksOpen /dev/sdb data2
輸入 /dev/sdb 的密碼：

7.2 key file分區映射

也可以通過key file做映射

[root@node1 ~]# cryptsetup luksOpen -d /root/enc.key /dev/sdb data2

7.3 創建文件系統

在掛載使用之前，我們仍然需要對設備創建文件系統才可以使用，可以選擇任何你喜歡的文件系統，例如 btrfs，ext4，vfat，ntfs等

[root@node1 ~]# mkfs.ext4 /dev/mapper/data2 
mke2fs 1.42.9 (28-Dec-2013)
文件系統標簽=
OS type: Linux
塊大小=4096 (log=2)
分塊大小=4096 (log=2)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
524288 inodes, 2096640 blocks
104832 blocks (5.00%) reserved for the super user
第一個數據塊=0
Maximum filesystem blocks=2147483648
64 block groups
32768 blocks per group, 32768 fragments per group
8192 inodes per group
Superblock backups stored on blocks: 
 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632

Allocating group tables: 完成 
正在寫入inode表: 完成 
Creating journal (32768 blocks): 完成
Writing superblocks and filesystem accounting information: 完成

7.4 掛載

現在可以像正常分區一樣掛載我們的加密分區設備了

[root@node1 ~]# mkdir /data2
[root@node1 ~]# mount /dev/mapper/data2 /data2
[root@node1 ~]# df -h
文件系統 容量 已用 可用 已用% 掛載點
/dev/mapper/centos-root 6.2G 1.8G 4.5G 28% /
devtmpfs 4.4G 0 4.4G 0% /dev
tmpfs 4.4G 0 4.4G 0% /dev/shm
tmpfs 4.4G 8.5M 4.4G 1% /run
tmpfs 4.4G 0 4.4G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1 1014M 143M 872M 15% /boot
tmpfs 883M 0 883M 0% /run/user/0
/dev/mapper/data2 7.8G 36M 7.3G 1% /data2

7.5 卸載掛載點並關閉加密分區

[root@node1 /]# umount /data2
[root@node1 /]# cryptsetup luksClose data2

8. 總結

在完成整個步驟以后，您現在需要做的就是妥善保管您的加密存儲，可采用同樣的方式加密多個設備進行備份，因為誰也不能保證這移動設備會不會在什么時候丟掉。