Запустите инструмент шифрования в Windows, введя в строке поиска «Bit­Locker» и выбрав пункт «Управление BitLocker». В следующем окне вы можете активировать шифрование, нажав на «Включить BitLocker» рядом с обозначением жесткого диска (если появится сообщение об ошибке, прочитайте раздел «Использование BitLocker без TPM»).

Теперь вы можете выбрать, хотите ли вы при деблокировании зашифрованного диска использовать USB-флеш-на­копитель или пароль. Вне зависимости от выбранной опции, в процессе настройки вам нужно будет сохранить или распечатать ключ восстановления. Он вам понадобится, если вы забудете пароль или потеряете флешку.

Использование BitLocker без TPM

Настройка BitLocker.
BitLocker также функционирует без чипа TPM - правда, для этого нужно произвести некоторые настройки в редакторе локальной групповой политики.

Если на вашем компьютере не используется чип TPM (Trusted Platform Mo­dule), вам, возможно, необходимо будет произвести кое-какие настройки, чтобы активировать BitLocker. В строке поиска Windows наберите «Изменение групповой политики» и откройте раздел «Редактор локальной групповой политики». Теперь откройте в левой колонке редактора «Конфигурация компьютера | Административные шаблоны | Компоненты Windows | Шифрование диска BitLocker | Диски операционной системы», а в правой колонке отметьте запись «Обязательная дополнительная проверка подлинности при запуске».

Затем в средней колонке нажмите на ссылку «Изменить параметр политики». Поставьте кружочек напротив «Включить» и галочку напротив пункта «Разрешить использование BitLocker без совместимого TPM» ниже. После нажатия на «Применить» и «ОК» вы можете использовать BitLocker, как описано выше.

Альтернатива в виде VeraCrypt

Чтобы зашифровать системный раздел или весь жесткий диск с помощью преемника программы TrueCrypt под названием VeraCrypt, выберите в главном меню VeraCrypt пункт «Create Volume», а затем - «Encrypt the system partition or entire system drive». Чтобы зашифровать весь жесткий диск вместе с разделом Windows, выберите «Encrypt the whole drive», после чего следуйте пошаговой инструкции по настройке. Внимание: VeraCrypt создает диск аварийного восстановления на случай, если вы забудете пароль. Так что вам потребуется пустая CD-болванка.

После того как вы зашифровали свой диск, при начальной загрузке вам нужно будет после пароля указать PIM (Personal Iterations Multiplier). Если при настройке вы не установили PIM, то просто нажмите Enter.

Здравствуйте читатели блога компании КомСервис (г. Набережные Челны). В этой статье мы продолжим изучать встроенные в Windows системы призванные повысить безопасность наших данных. Сегодня это система шифрования дисков Bitlocker. Шифрование данных нужно для того что бы вашей информацией не воспользовались чужие люди. Как она к ним попадет это уже другой вопрос.

Шифрование - это процесс преобразования данных таким образом что бы получить доступ к ним могли только нужные люди. Для получения доступа обычно используют ключи или пароли.

Шифрование всего диска позволяет исключить доступ к данным при подключении вашего жесткого диска к другому компьютеру. На системе злоумышленника может быть установлена другая операционная система для обхода защиты, но это не поможет если вы используете BitLocker.

Технология BitLocker появилась с выходом операционной системы Windows Vista и была усовершенствована в . Bitlocker доступен в версиях Максимальная и Корпоративная а так же в Pro. Владельцам других версий придется искать .

Структура статьи

1. Как работает шифрование диска BitLocker

Не вдаваясь в подробности выглядит это так. Система шифрует весь диск и дает вам ключи от него. Если вы шифруете системный диск то без вашего ключа не загрузится. Тоже самое как ключи от квартиры. У вас они есть вы в нее попадете. Потеряли, нужно воспользоваться запасными (кодом восстановления (выдается при шифровании)) и менять замок (сделать шифрование заново с другими ключами)

Для надежной защиты желательно наличие в компьютере доверенного платформенного модуля TPM (Trusted Platform Module). Если он есть и его версия 1.2 или выше, то он будет управлять процессом и у вас появятся более сильные методы защиты. Если же его нет, то возможно будет воспользоваться только ключом на USB-накопителе.

Работает BitLocker следующим образом. Каждый сектор диска шифруется отдельно с помощью ключа (full-volume encryption key, FVEK). Используется алгоритм AES со 128 битным ключом и диффузором. Ключ можно поменять на 256 битный в групповых политиках безопасности.

Когда шифрование будет завершено увидите следующую картинку

Закрываете окошко и проверяете в надежных ли местах находятся ключ запуска и ключ восстановления.

3. Шифрование флешки - BitLocker To Go

Почему нужно приостанавливать шифрование? Что бы BitLocker не заблокировал ваш диск и не прибегать к процедуре восстановления. Параметры системы ( и содержимое загрузочного раздела) при шифровании фиксируются для дополнительной защиты. При их изменении может произойти блокировка компьютера.

Если вы выберите Управление BitLocker, то можно будет Сохранить или напечатать ключ восстановление и Дублировать ключ запуска

Если один из ключей (ключ запуска или ключ восстановления) утерян, здесь можно их восстановить.

Управление шифрованием внешних накопителей

Для управления параметрами шифрования флешки доступны следующие функции

Можно изменить пароль для снятия блокировки. Удалить пароль можно только если для снятия блокировки используется смарт-карта. Так же можно сохранить или напечатать ключ восстановления и включить снятие блокировки диска для этого автоматически.

5. Восстановление доступа к диску

Восстановление доступа к системному диску

Если флешка с ключом вне зоны доступа, то в дело вступает ключ восстановления. При загрузке компьютера вы увидите приблизительно следующую картину

Для восстановления доступа и загрузки Windows нажимаем Enter

Увидим экран с просьбой ввести ключ восстановления

С вводом последней цифры при условии правильного ключа восстановления автоматически пойдет загружаться операционная система.

Восстановление доступа к съемным накопителям

Для восстановления доступа к информации на флешке или нажимаем Забыли пароль?

Выбираем Ввести ключ восстановления

и вводим этот страшный 48-значный код. Жмем Далее

Если ключ восстановления подходит то диск будет разблокирован

Появляется ссылочка на Управление BitLocker, где можно изменить пароль для разблокировки накопителя.

Заключение

В этой статье мы узнали каким образом можно защитить нашу информацию зашифровав ее с помощью встроенного средства BitLocker. Огорчает, что эта технология доступна только в старших или продвинутых версиях ОС Windows. Так же стало ясно для чего же создается этот скрытый и загрузочный раздел размером 100 МБ при настройке диска средствами Windows.

Возможно буду пользоваться шифрованием флешек или . Но, это маловероятно так как есть хорошие заменители в виде облачных сервисов хранения данных таких как , и подобные.

Благодарю за то, что поделились статьей в социальных сетях. Всего Вам Доброго!

Зашифровать жесткий диск или один из его разделов без программ и особых усилий

Сегодня рассмотрим вопрос, как можно зашифровать жёсткий диск или его отдельные разделы, не применяя сложные программы и особые усилия.

Ну, вопрос о том, зачем шифровать жёсткий диск (винчестер) - риторический.

Цели для шифрования могут немного разниться у пользователей, но, в общем, все стремятся запретить доступ к разделу или ко всему винчестеру, посторонних людей.

Оно и понятно в наше время разгула кибер преступности, да и вообще мелких компьютерных пакостников, можно потерять важные личные файлы.

Так, что давайте рассмотрим самый несложный способ, как можно зашифровать жёсткий диск или один из его разделов.

Способ, которым будем пользоваться:

Bitlocker шифрование (встроено в Windows 7 Максимальная и Корпоративная)

И так, приступим. Данный способ «кодирования» винчестера встроен в Windows и имеет название Bitlocker. Плюсы этого способа:

  • Не нужно никаких сторонних программ, всё, что нам нужно уже есть в операционной системе (ОС)
  • Если винчестер был похищен, то подключив его к другому компьютеру, всё равно будет требоваться пароль

Также в конечном этапе при сохранении ключа доступа, один из способов заключается в записи его на флешку, так, что стоит заранее определиться с ней.

Сам этот метод был включён ещё в Windows Vista. В «Семёрке» он имеет усовершенствованную версию.

Многие могли наблюдать при установке ОС Windows, создаётся маленький раздел размером 100 мегабайт перед локальным диском «С», теперь Вы знаете, для чего он нужен.

Да, как раз для шифрования Bitlocker (в Vista он был размером в 1.5 гигабайта).

Чтобы его включить направляемся в «Панель управления» — «Система и безопасность» — «Шифрование диска Bitlocker».

Определяемся с диском для шифрования и выбираем - «Включить Bitlocker».

Если появилось сообщение, как на изображении внизу, то нужно внести небольшие изменения в настройках системы:

Для этого в «Пуске» в строке поиска прописываем «политика», появляются варианты поиска.

Выбираем «Изменение групповой политики»:

Попадаем в редактор, в котором нам нужно проследовать по: Конфигурация компьютера — Административные шаблоны- Компоненты Windows - Шифрование диска Bitlocker - Диски операционной системы. Справа дважды нажимаем на - «Обязательная дополнительная проверка подлинности»:

В появившемся меню выбираем «Включить», плюс нужно поставить птичку на «Разрешить использование Bitlocker без совместимого TPM» — подтверждаем наши настройки - OK.

Также нужно определиться с методом шифрования. Нам нужно поставить максимально сложный метод.

Для этого идём по тому же пути, как в предыдущем абзаце, только останавливаемся на папке «Шифрование диска Bitlocker» справа видим файл - «Выберите метод шифрования диска и стойкость шифра».

Наиболее надёжным здесь является AES с 256-битным шифрованием, выбираем его, наживаем - «Применить» и «ОК».

Всё теперь можно беспрепятственно воспользоваться шифрованием.

Как в начале статьи переходим в «Панель управления» — «Система и безопасность» — «Шифрование диска Bitlocker». Нажимаем «Включить».

Нам будет доступен единственный способ, при котором требуется ключ. Он будет находиться на флешке.

Полученный ключ записан в обычном текстовом файле. Потом будет предложено включить проверку, отмечаем галочкой и «продолжаем».

Делаем перезагрузку. Если всё прошло успешно, то при следующем включении, начнётся процесс шифрования раздела жёсткого диска.

По времени, процесс будет длиться в зависимости от мощности системы - обычно от нескольких минут до нескольких часов (если это несколько сот гигабайт раздел).

По завершении получаем сообщение - Шифрование завершено. Не забываем про ключи доступа, проверяем их.

Мы рассмотрели очень простой способ, как можно зашифровать жёсткий диск без каких-либо сторонних программ и глубоких знаний в области криптографии.

Данный способ очень эффективен и удобен, также с помощью него можно зашифровать флешку, этот вопрос рассмотри в следующей статье.

Читайте, как защитить жесткий или внешний диск от доступа к нему посторонних зашифровав его . Как настроить и использовать встроенную функцию Windows – BitLocker шифрование. Операционная система позволяет шифровать локальные диски и съемные устройства с помощью встроенной программы-шифровальщика BitLocker . Когда команда TrueCrypt неожиданно закрыла проект, они рекомендовали своим пользователям перейти на BitLocker.


Содержание:

Как включить Bitlocker

Для работы BitLocker для шифрования дисков и BitLocker To Go требуется профессиональная, корпоративная версия Windows 8, 8.1 или 10, или же Максимальная версия Windows 7. Но “ядро” ОС Windows версии 8.1 включает в себя функцию “Device Encryption” для доступа к зашифрованным устройствам.

Для включения BitLocker откройте Панель управления и перейдите в Систему и безопасность – Шифрование диска с помощью BitLocker. Вы также можете открыть Проводник Windows, кликнуть правой кнопкой на диске и выбрать Включить BitLocker. Если такой опции нет в меню, значит у вас не поддерживаемая версия Windows.


Кликните на опцию Включить BitLocker на против системного диска, любого логического раздела или съемного устройства для включение шифрования. Динамические диски не могут быть зашифрованы с помощью BitLocker.

Доступно два типа шифрования BitLocker для включения:

  • Для логического раздела . Позволяет шифровать любые встроенные диски, как системные, так и нет. При включении компьютера, загрузчик запускает Windows, из раздела System Reserved, и предлагает метод разблокировки – например, пароль. После этого BitLocker расшифрует диск и запустит Windows. Процесс шифрования / дешифрования будет проходить на лету, и вы будете работать с системой точно также, как до включения шифрования. Также можно зашифровать другие диски в компьютере, а не только диск операционной системы. Пароль для доступа необходимо будет ввести при первом обращении к такому диску.
  • Для внешних устройств : Внешние накопители, такие как USB флэш-накопители и внешние жесткие диски, могут быть зашифрованы с помощью BitLocker To Go. Вам будет предложено ввести пароль для разблокировки при подключении накопителя к компьютеру. Пользователи, у которых не будет пароля не смогут получить доступ к файлам на диске.

Использование BitLocker без TPM

Если на вашем отсутствует Trusted Platform Module (TPM), то при включении BitLocker вы увидите сообщение:

«Это устройство не может использовать доверенный платформенный модуль (TPM). Администратор должен задать параметр – Разрешить использовать BitLocker без совместимого TPM» в политике – Обязательная дополнительная проверка подлинности при запуске для томов ОС.


Шифрование диска с Bitlocker по умолчанию требует наличие модуля TPM на компьютере для безопасности диска с операционной системой. Это микрочип, встроенный в материнскую плату компьютера. BitLocker может сохранять зашифрованный ключ в TPM, так как это гораздо надежнее чем хранить его на жестком диске компьютера. TPM чип предоставит ключ шифрования только после проверки состояния компьютера. Злоумышленник не может просто украсть жесткий диск вашего компьютера или создать образ зашифрованного диска и затем расшифровать его на другом компьютере.

Для включения шифрования диска без наличия модуля TPM необходимо обладать правами администратора. Вы должны открыть редактор Локальной группы политики безопасности и изменить необходимый параметр.

Нажмите клавишу Windows + R для запуска команды выполнить, введите gpedit.msc и нажмите Enter. Перейдите в Политика «Локальный компьютер» – «Конфигурация компьютера» – «Административные шаблоны» – «Компоненты Windows» – «Шифрование диска BitLocker» – «Диски операционной системы». Дважды кликните на параметре «Этот параметр политики позволяет настроить требование дополнительной проверки подлинности при запуске». Измените значение на включено и проверьте наличие галочки на параметре «Разрешить использование BitLocker без совместимого TPM», затем нажмите Ок для сохранения.


Выберите метод разблокировки

Далее необходимо указать способ разблокировки диска при запуске. Вы можете выбрать различные пути для разблокировки диска. Если ваш компьютер не имеет TPM, вы можете разблокировать диск с помощью ввода пароля или вставляя специальную USB флешку, которая работает как ключ.

Если компьютер оснащен TPM, вам будут доступны дополнительные опции. На пример вы можете настроить автоматическую разблокировку при загрузке. Компьютер будет обращаться за паролем к TPM модулю и автоматически расшифрует диск. Для повышения уровня безопасности Вы можете настроить использование Пин кода при загрузке. Пин код будет использоваться для надежного шифрования ключа для открытия диска, который храниться в TPM.

Выберите ваш предпочитаемый способ разблокировки и следуйте инструкции для дальнейшей настройки.


Сохраните ключ восстановления в надежное место

Перед шифрованием диска BitLocker предоставит вам ключ восстановления. Этот ключ разблокирует зашифрованный диск в случае утери вашего пароля. На пример вы потеряете пароль или USB флешку, используемую в качестве ключа, или TPM модуль перестанет функционировать и т.д.

Вы можете сохранить ключ в файл, напечатать его и хранить с важными документами, сохранить на USB флешку или загрузить его в онлайн аккаунт Microsoft. Если вы сохраните ключ восстановления в ваш аккаунт Microsoft, то сможете получить доступ к нему позже по адресу – https://onedrive.live.com/recoverykey . Убедитесь в безопасности хранения этого ключа, если кто-то получит доступ к нему, то сможет расшифровать диск и получить доступ к вашим файлам. Имеет смысл сохранить несколько копий этого ключа в различных местах, так как если у вас не будет ключа и что-то случиться с вашим основным методом разблокировки, ваши зашифрованные файлы будут утеряна навсегда.

Расшифровка и разблокировка диска

После включения BitLocker будет автоматически шифровать новые файлы по мере их добавления или изменения, но вы можете выбрать как поступить с файлами, которые уже присутствуют на вашем диске. Вы можете зашифровать только занятое сейчас место или весь диск целиком. Шифрование всего диска проходит дольше, но оградит от возможности восстановления содержимого удаленных файлов. Если вы настраиваете BitLocker на новом компьютере, шифруйте только использованное место на диске – так быстрее. Если вы настраиваете BitLocker на компьютере, который использовали до этого, вы должны использовать шифрование всего диска целиком.


Вам будет предложено запустить проверку системы BitLocker и перезагрузить компьютер. После первой загрузки компьютера в первый раз диск будет зашифрован. В системном трее будет доступна иконка BitLocker, кликните по ней что бы увидеть прогресс. Вы можете использовать компьютер пока шифруется диск, но процесс будет идти медленнее.

После перезагрузки компьютера, вы увидите строку для ввода пароля BitLocker, ПИН кода или предложение вставить USB ключ.

Нажмите Escape если вы не можете выполнить разблокировку. Вам будет предложено ввести ключ восстановления.

Если вы выбрали шифрование съемного устройства с BitLocker To Go, вы увидите похожий мастер, но ваш диск будет зашифрован без требования перезагрузки системы. Не отсоединяйте съемное устройство во время процесса шифрования.

Когда вы подсоедините зашифрованную флешку или внешний диск к компьютеру, необходимо будет ввести пароль для его разблокировки. Защищенные BitLocker диски имеют специальную иконку в Windows проводнике.

Вы можете управлять защищенными дисками в окне контрольной панели BitLocker – изменить пароль, выключить BitLocker, сделать резервную копию ключа восстановления и другие действия. Нажмите правой кнопкой мышки на зашифрованном диске и выберите Включить BitLocker для перехода в панель управления.


Как и любое шифрование BitLocker дополнительно нагружает системные ресурсы. Официальная справка Microsoft по BitLocker говорит следующее . Если вы работаете с важными документами и шифрование вам необходимо – это будет разумный компромисс с производительностью.

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.

Предисловие

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 .

Аннотация

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.

Введение

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.

Атаки на зашифрованные диски

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

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).

FileVault

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

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).

Dm-crypt

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.

Способы защиты и их ограничения

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.

Перезапись памяти

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.

Ограничение загрузки из сети или со съёмных носителей

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.

Безопасный спящий режим

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.

Отказ от предварительных вычислений

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.

Расширение ключей

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.

Физическая защита

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.

Изменение архитектуры

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.

Доверенные вычисления

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.

Выводы

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.