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LUKS

Hinweis: Dies ist ein statischer Snapshot unseres Wikis vom März 25, 2017 und kann daher nicht bearbeitet werden. Der aktuelle Artikel ist unter wiki.ubuntuusers.de zu finden.

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LUKS

Achtung!

Ohne ein sicheres Kennwort nutzt die stärkste Verschlüsselung nichts! Wie man Passwörter am besten wählt, steht hier: Sicherheits 1x1

Dieser Artikel wurde für die folgenden Ubuntu-Versionen getestet:

Zum Verständnis dieses Artikels sind folgende Seiten hilfreich:

  1. Installation von Programmen

  2. Ein Terminal öffnen

  3. Partitionierung

  4. Formatieren eines Datenträgers

  5. Einen Editor mit Root-Rechten öffnen

  6. Gerät mit Pseudozufallszahlen überschreiben

Inhaltsverzeichnis
  1. Vorbereitung
  2. Verwendung
    1. Erstellen
    2. Öffnen von LUKS-Geräten mit Passwortabfr...
    3. Öffnen von LUKS-Geräten beim Start ohne ...
      1. LVM
      2. Schlüsselableitung
      3. Schlüsseldatei
      4. Bei der Anmeldung
      5. Schließen
    4. Passwörter verwalten
      1. Passwort hinzufügen
      2. Passwort löschen
      3. Passwort ändern
    5. Header sichern
    6. Automatisiertes Verschlüsseln mit Altern...
  3. Links

./logo.png Diese Anleitung geht auf die Erstellung und Wartung von verschlüsselten Datenträgern mittels LUKS - Linux Unified Key Setup {en} - ein. Es handelt sich um das Standardverfahren zur Festplattenverschlüsselung unter Linux. Dabei werden alle nötigen Informationen zum Öffnen einer verschlüsselten Partition oder Container-Datei in dieser gespeichert. Das erlaubt es auch, beim Anschließen eines externen Datenträgers mit verschlüsselten Partitionen diese nach Passwortabfrage automatisch einzubinden.

Es wird hier nur auf die Verwendung von LUKS eingegangen. Für eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Verschlüsseln des Systems bitte die Artikel Daten verschlüsseln und System verschlüsseln hinzuziehen.

Hinweis:

Alle folgenden Befehle benötigen Root-Rechte. Wenn man nicht sudo vor das betreffende Kommando setzen möchte, kann man temporär mit sudo -s eine Root-Shell öffnen. Diese wird nach Abschluss der Arbeiten mit dem Befehl exit wieder geschlossen.

Vorbereitung

Zuerst wird dieses Paket installiert [1]:

  • cryptsetup

Wiki/Vorlagen/Installbutton/button.png mit apturl

Paketliste zum Kopieren: 

sudo apt-get install cryptsetup 

sudo aptitude install cryptsetup

Anschließend wird das benötigte Kernelmodul mittels des folgenden Befehls [2] geladen: 

sudo modprobe dm-crypt

Damit sollte die Vorbereitung abgeschlossen sein. Zukünftig werden alle benötigen Module automatisch geladen.

Verwendung

Hier wird ein Auszug der wichtigsten LUKS-Funktionen dargestellt. Für weitere Informationen sei auf die entsprechenden Dokumentationen wie u.a. die Manpage von cryptsetup {en} verwiesen.

Erstellen

Achtung!

Sollte nicht das gesamte System verschlüsselt werden, besteht die Gefahr, dass persönliche Daten in unverschlüsselten Bereichen gespeichert werden. Um dieses Risiko zu minimieren, sollte der Artikel Vorbereitung zur Teilverschlüsselung durchgearbeitet werden. Ohne diese Maßnahmen ist die Verschlüsselung möglicherweise wirkungslos.

Außerdem ist aus Sicherheitsgründen empfehlenswert, die Partition ein mal mit Zufallszahlen zu überschreiben, vor allen Dingen, wenn auf dieser vorher unverschlüsselte Daten gespeichert waren [6]. Ansonsten sind unter Umständen viele Dateien nach dem Verschlüsseln noch auslesbar.

Zum Erstellen eines LUKS-Geräts wird eine zu überschreibende Partition erzeugt oder ausgewählt [3]. Daraufhin werden diese Befehle ausgeführt, wobei GERÄTEDATEI durch den entsprechenden Namen ersetzt werden muss, z.B /dev/sde9:

Hinweis:

Bereits bei der Installation kann auch bei der manuellen Partitionierung eine zu verschlüsselnde Datenpartition unter "Benutzen als:" mit dem Eintrag "physikalisches Volume für Verschlüsselung" zur Verschlüsselung ausgewählt werden. Danach kann man ein Passwort festlegen. In der Übersicht erscheint dann das neue Laufwerk, welches man z.B. als /cryptodaten wie ein unverschlüsseltes Laufwerk ins System einbinden und formatieren lassen kann. /mnt sowie Unterordner sind für temporär eingehängte Partitionen freizuhalten und daher hier eher nicht zu benutzen.

In der Regel möchte man jedoch einfach das System verschlüsseln oder die Homeverzeichnis-Verschlüsselung im Installer (auch bei manueller Partitionierung) aktivieren und keine extra Datenpartition zur Verschlüsselung - für speziell gewünschte Fälle ist dies jedoch möglich.

Achtung!

Alle bisherigen Daten auf dem betreffenden Gerät gehen verloren! Der Datenträger muss vorher ausgehängt werden, da ansonsten die Partition unbrauchbar wird!

  1. Zuerst den Anfang der zu verschlüsselnden Partition mit Zufallsbytes überschreiben: 

    sudo dd if=/dev/urandom bs=1M count=8 of=GERÄTEDATEI

    Hinweis:

    GERÄTEDATEI kann statt etwa einer Partition auch eine gewöhnliche Datei sein, welche dann als Container (Image) ebenfalls in den weiteren Schritten verschlüsselt, mit einem Dateisystem formatiert wird und danach geöffnet und mit beliebigen Dateien befüllt werden kann. Dazu gibt man an dieser Stelle für count die gewünschte Größe in MiB an.

    Experten-Info:

    Bei sehr großen Containerdateien können sehr große bs-Werte wie 200M bei count=1 je nach System die Erzeugung der Datei in der gewünschten Größe stark beschleunigen. In diesem Beispiel wäre die Datei 200 * 1 = 200 MiB groß. Alternativ beschleunigt auch die Verwendung von if=/dev/zero durch Nullen anstelle von Zufallszahlen wie bei urandom. Um einen Container von 1000 GiB anzulegen, welcher nicht erst mehrere Stunden überschrieben wird (dadurch unter Umständen unsicherer), sondern sofort verfügbar ist, eignet sich der Befehl fallocate -l 1000G DATEI. Soll dagegen die Datei zwar sofort 1000 GiB Platz bieten und als Platzverbrauch (mit ls) anzeigen, aber erst tatsächlich wachsen und Platz belegen (mit df überprüfbar), wenn der Container auch tatsächlich gefüllt wird, so eignet sich der Befehl truncate -s 1000G DATEI.

  2. Danach die Partition verschlüsseln: 

    sudo cryptsetup luksFormat -c aes-xts-plain64 -s 512 -h sha512 -y GERÄTEDATEI

    Dieser Befehl erstellt eine verschlüsselte Partition im Gerät GERÄTEDATEI. Der Parameter -c bestimmt den Algorithmus, -y lässt cryptsetup das Passwort zweimal abfragen (was in Verbindung mit Key-Files sinnlos wäre) und -s bestimmt die Länge des Schlüssels. luksFormat legt fest, dass der Header nach dem LUKS-Standard erstellt wird. Zur Sicherheitsbestätigung wird die Eingabe von YES gefordert. Also wirklich YES in Großbuchstaben (engl. uppercase) und nicht y, Y oder yes.

    Experten-Info:

    XTS unterstützt Verwaltungsschlüssel von 128 oder 256 Bit. 512 heißt in dem Fall, dass sowohl AES als auch XTS die maximale Schlüssellänge von 256 Bit verwenden.

    Um eine höhere Lese-/Schreibgeschwindigkeit zu erzielen, kann auch stattdessen 256 eingesetzt werden - das entspricht einer 128 Bit Verschlüsselung. Dies ist z.B. für langsamere Systeme empfehlenswert. Einen Anhaltspunkt über die Verschlüsselungsleistung des Systems liefert cryptsetup benchmark.

    Alternativ zu AES ist es möglich, den Verschlüsselungsalgorithmus Twofish oder Serpent zu verwenden. Dazu wird aes-xts-plain64 durch twofish-xts-plain64 bzw. serpent-xts-plain64 ersetzt.

  3. Zuweisung der verschlüsselten Partition einem virtuellen Gerät (nach Passworteingabe wird eine Gerätedatei /dev/mapper/usb-crypt angelegt, über die der verschlüsselte Inhalt zugänglich ist): 

    sudo cryptsetup luksOpen GERÄTEDATEI usb-crypt

  4. Die Partition steht jetzt unter dem virtuellen Gerät /dev/mapper/usb-crypt zur Verfügung und kann mit einem Dateisystem beschrieben werden (z.B. ext4): 

    sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/usb-crypt

    Optional kann dem Dateisystem ein Label zugewiesen werden, das beim späteren Einhängen der Partition mithilfe der GUI des Systems automatisch als Name verwendet wird (LABEL durch eine eindeutige Bezeichnung ersetzen): 

    sudo tune2fs -L LABEL /dev/mapper/usb-crypt

    oder: 

    sudo e2label /dev/mapper/usb-crypt LABEL

  5. Nun kann man sie ganz normal einhängen: 

    sudo mount /dev/mapper/usb-crypt /mnt

  6. Neu angelegte Linux-Dateisysteme gehören erst einmal ausschließlich root. Wenn es für den regulären Benutzer gedacht ist, sind die Rechte mit chown anzupassen: 

    sudo chown $USER:$USER /mnt

  7. Das Aushängen und Beenden der Verschlüsselung funktioniert dann in folgenden Schritten: 

    sudo umount /mnt

    und Freigabe des virtuellen Gerätes: 

    sudo cryptsetup luksClose usb-crypt

Informationen

Möchte man Informationen über eine verschlüsselte Partition, kann folgender Befehl verwendet werden: 

sudo cryptsetup luksDump /dev/sde9

Eine ausführliche Info über ein Dateisystem läßt sich mit folgender Eingabe anzeigen: 

sudo dumpe2fs -h /dev/mapper/usb-crypt

oder alternativ: 

sudo tune2fs -l /dev/mapper/usb-crypt

Eine Auflistung aller Blockgeräten im Baumformat: 

lsblk

Öffnen von LUKS-Geräten mit Passwortabfrage

Nach der Anmeldung kann man LUKS-Geräte über die Kommandozeile einhängen und aushängen, wie es oben beschrieben ist (luksOpen, mount, umount, luksClose). Beispiel: Ein per 

sudo cryptsetup luksOpen /dev/sdXY mnt

geöffnetes LUKS-Gerät /dev/sdXY (XY passend auswählen, z.B. /dev/sda2) ist danach in /dev/mapper/mnt entschlüsselt und im Falle einer Partition (anstatt LVM) von dort aus direkt mountbar: 

sudo mount /dev/mapper/mnt /mnt

Danach ist der Inhalt im Verzeichnis /mnt entschlüsselt.

Leider ist es ziemlich umständlich und man braucht Root-Rechte dazu.

LUKS-Geräte können aber in GUI komfortabel per Maus-Klick eingebunden werden. Das Passwort kann dabei im Falle von GNOME im Schlüsselbund, bei KDE in der KDE Brieftasche hinterlegt werden, sodass LUKS-Geräte ohne extra Abfrage eingehängt werden können.

Unter GNOME kann man LUKS-Geräte mittels des GVFS (Gnome Virtual File System) einbinden. Das Einbinden ins GVFS erfolgt entweder über einen Dateimanager (z. B. Nautilus, Thunar oder PCManFM), über das graphische Tool Gigolo oder über die Kommandozeile mit dem Befehl gvfs-mount. Hierzu sind keine Root-Rechte und kein Eintrag in /etc/fstab erforderlich, und es muss auch nirgends ein SUID-Bit gesetzt werden. Die so eingebundenen LUKS-Geräte lassen sich auch ohne Root-Rechte wieder aushängen. Mehr dazu s. im Artikel gvfs-mount

Öffnen von LUKS-Geräten beim Start ohne Passwortabfrage

Es gibt drei mehr oder minder geeignete Varianten zum Öffnen von LUKS-Geräten beim Start ohne extra Passworteingabe.

LVM

Es ist möglich, eine große Partition mit LUKS zu verschlüsseln und in dieser ein LVM-Gerät anzulegen. In diesem können beliebig viele logische Partitionen erstellt werden, die alle mittels einer Passworteingabe freigeschaltet werden.

Der Einrichtungsvorgang bei einer Neuinstallation ist im Artikel System verschlüsseln beschrieben.

Schlüsselableitung

Seit Ubuntu 8.04 gibt es das sogenannte Decrypted-Derived-Script, das den Schlüssel aus einem bereits geöffneten LUKS-Gerät berechnen kann. Mit diesem können nach der Freischaltung des Ursprungsgeräts beliebig viele geöffnet werden.

Auf die generelle Verwendung geht der Artikel LUKS/Schlüsselableitung und auf den Einrichtungsvorgang bei einer Neuinstallation System verschlüsseln/Schlüsselableitung ein.

Schlüsseldatei

Des Weiteren ist es möglich, LUKS-Geräte mit einer Schlüsseldatei zu öffnen. Da diese jedoch das Passwort im Klartext enthält, wird von dieser Variante abgeraten. Dabei kann man sich an der Ableitung von Schlüsseln in Bestehendes LUKS-Gerät sowie dem Öffnen im Abschnitt Manuell orientieren. Das Öffnen lässt sich z.B. in der Datei rc.local automatisiert aufrufen, allerdings sollte man dort nur ein externes Skript mit Leserechten für ausschließlich den Benutzer root eintragen (chmod 700).

Bei der Anmeldung

Außerdem ist es möglich, mittels eines extra PAM-Plugins ein LUKS-Gerät automatisch beim Login einzuhängen, wenn einer der LUKS-Schlüssel identisch mit dem Anmeldepasswort ist. Die Anleitung dazu würde den Rahmen dieses Artikels sprengen, es ist aber am Beispiel der Home-Partition hier beschrieben.

Schließen

Sobald das enthaltene Dateisystem nicht mehr eingehängt ist oder anderweitig verwendet wird, kann das LUKS-Gerät wie folgt geschlossen werden: 

sudo cryptsetup luksClose MapperDatei

Passwörter verwalten

LUKS bietet insgesamt acht Speicherplätze (genannt "Slot" 0-7) für änderbare Passwörter, die jeweils den Zugriff auf die Daten erlauben. Die belegten Speicherplätze und Headerinformationen lassen sich mittels dieses Befehl überprüfen:

sudo cryptsetup luksDump GERÄTEDATEI

Passwort hinzufügen

Zuerst das alte Passwort eingeben, dann das neue.

sudo cryptsetup luksAddKey GERÄTEDATEI

Passwort löschen

Ein bekanntes Passwort kann mit folgendem Befehl entfernt werden:

sudo cryptsetup luksRemoveKey GERÄTEDATEI

Will man hingegen einen bestimmten Slot löschen, kann man dies mit folgendem Befehl tun:

sudo cryptsetup luksKillSlot GERÄTEDATEI SLOT

Alternativ kann ein Slot mit dem veralteten Befehl entfernt werden:

sudo cryptsetup luksDelKey GERÄTEDATEI SLOT

Für SLOT muss die Nummer des Keyslots eingegeben werden. Diesen findet man am einfachsten heraus, wenn mit cryptsetup luksOpen -v einen Container oder eine Partition einhängt. Dort ist dann auch der Slot angegeben, der, basierend auf dem Schlüssel, benutzt wurde.

Passwort ändern

Zum Ändern eines Passworts wird zuerst das neue Passwort hinzugefügt und anschließend das alte entfernt.

Header sichern

Um Informationen über die Partitionierung innerhalb des Containers und der Keyslots zu sichern, empfiehlt es sich, ein Backup vom LUKS-Header (außerhalb des verschlüsselten Containers) anzulegen. Wird dieses Backup entwendet, ist ein Zugriff auf den verschlüsselten Container trotzdem nur mit Schlüsselinformationen möglich.

Achtung!

Ein gesicherter Header hängt von den Passwörtern ab, die gerade zu dem Zeitpunkt der Sicherung aktiv sind. Das erfordert einerseits, dass man zur Nutzung der Sicherung diese noch kennen muss. Andererseits bedeutet es auch, dass bekannt gewordene Passwörter, selbst wenn sie am Gerät geändert wurden, mit der Sicherung noch für den Zugriff auf das Gerät verwendet werden können.

Entsprechend ist es empfehlenswert, die Sicherung des Headers unter Verschluss zu halten und nach jeder Änderung am Gerät unmittelbar zu aktualisieren. 

sudo cryptsetup luksHeaderBackup GERÄTEDATEI --header-backup-file BACKUP-DATEI

Zur Wiederherstellung wird folgender Befehl verwendet:

sudo cryptsetup luksHeaderRestore GERÄTEDATEI --header-backup-file BACKUP-DATEI

Automatisiertes Verschlüsseln mit Alternate-CD

Es kann auch mit Hilfe der Alternate-CD eine neue Partition im Nachhinein verschlüsselt werden. Siehe dazu Alternate Installation - Datenträger verschlüsseln.

Achtung!

Bei dieser Vorgehensweise sollte man sehr vorsichtig sein, um nicht irrtümlich eine Systempartition zu beschädigen! Eine Datensicherung ist sehr zu empfehlen.

Insbesondere "Änderungen auf die Festplatte schreiben"-Abfragen sind immer sehr genau zu lesen, damit keine unbeabsichtigten Änderungen am System vorgenommen werden!

Hinweis:

Um die Änderungen der Partitionierung übernehmen zu können, ohne zu installieren, wählt man am Schluss z. B. "Logical Volume Manager konfigurieren", womit eine Abfrage erzwungen wird, ob man die anstehenden Änderungen übernehmen möchte. Anschließend kann die Installation abgebrochen werden.

Diese Revision wurde am 16. März 2017 19:57 von frostschutz erstellt.

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