fscrypt ========= 目录 ---- - `文件加密 <#文件加密>`__ - `fscrypt <#fscrypt>`__ - `支持的加密算法 <#支持的加密算法>`__ - `使用fscrypt加密文件 <#使用fscrypt加密文件>`__ - `前置条件 <#前置条件>`__ - `step1 给文件系统enable encrypt 属性 <#step1--给文件系统enable--encrypt-属性>`__ - `step2 fscrypt 初始化 <#step2-fscrypt-初始化>`__ - `step3 加密目录 <#step3-加密目录>`__ - `step4 lock/unlock 目录 <#step4--lockunlock--目录>`__ - `PAM 模块 <#PAM-模块>`__ 文件加密 -------- 通常我们会以文件作为数据载体，使用磁盘，USB 闪存，SD卡等存储介质进行数据存储，即便数据已经离线存储， 仍然不能保证该存储介质不会丢失，如果丢失那么对于我们来说有可能是灾难性的事件。因此对这些离线存储的重 要数据文件进行加密是非常有必要的。 fscrypt ------- 内核中的 fscrypt 是一个库，文件系统可以使用它以支持文件和目录的透明加密。 与 dm-crypt 不同，fscrypt 在文件系统级别而不是块设备级别运行。 这允许它使用不同的密钥加密不同的文件，并在同一文件系统上拥有未加密的文件。 这对于多用户系统非常有用，在该系统中，每个用户的静态数据都需要与其他用户进行加密隔离。 除了文件名，fscrypt 不加密文件系统的元数据。 与作为栈式文件系统的 eCryptfs 不同，fscrypt 是直接集成到支持的文件系统中，目前支持 fscrypt 的文件系统是\ **ext4、F2FS 和 UBIFS** fscrypt 允许读取和写入加密文件，而无需在页面缓存中同时缓存解密和加密页面，从而将使用的内存几乎减半并使其与未加密文件保持一致。 同样，需要一半的 dentry 和 inode。 eCryptfs 还将加密文件名限制为 143 字节，从而导致应用程序兼容性问题； fscrypt 允许完整的 255 个字节 (NAME_MAX)长度的文件名。 最后，与 eCryptfs 不同，fscrypt API 可以由非特权用户使用，而无需依赖其它任何组件。 fscrypt 不支持就地加密文件。 相反，它支持将空目录标记为已加密。 然后，在用户空间提供密钥后，在该目录树中创建的所有常规文件、目录和符号链接都将被透明地加密。 支持的加密算法 ---------------- fscrypt 允许为文件内容指定一种加密模式，为文件名指定一种加密模式。 不同的目录树允许使用不同的加密方式。 目前支持以下几种加密方式对： AES-256-XTS for contents and AES-256-CTS-CBC for filenames AES-128-CBC for contents and AES-128-CTS-CBC for filenames Adiantum for both contents and filenames AES-256-XTS for contents and AES-256-HCTR2 for filenames (v2 policies only) SM4-XTS for contents and SM4-CTS-CBC for filenames (v2 policies only) If unsure, you should use the (AES-256-XTS, AES-256-CTS-CBC) pair. AES-128-CBC 仅为具有不支持 XTS 模式的加速器的低功耗嵌入式设备使用。 要使用 AES-128-CBC，必须启用 CONFIG_CRYPTO_ESSIV 和 CONFIG_CRYPTO_SHA256（或其他 SHA-256 实现）以便使用 ESSIV。 Adiantum 是一种基于流密码的模式，即使在没有专用加密指令的 CPU 上也很快。 与 XTS 不同，它也是真正的宽块模式。 它还可以消除派生每个文件加密密钥的需要。 要使用 Adiantum，必须启用 CONFIG_CRYPTO_ADIANTUM。 此外，应启用 ChaCha 和 NHPoly1305 的快速实现，例如 ARM 架构上的 CONFIG_CRYPTO_CHACHA20_NEON 和 CONFIG_CRYPTO_NHPOLY1305_NEON。 AES-256-HCTR2 是另一种真正的宽块加密模式，旨在用于具有专用加密指令的 CPU。 AES-256-HCTR2 具有明文中的位翻转会更改整个密文的属性。 由于初始化向量在目录中重复使用，因此此属性使其成为文件名加密的理想选择。 要使用 AES-256-HCTR2，必须启用 CONFIG_CRYPTO_HCTR2。 此外，应启用 XCTR 和 POLYVAL 的快速实现，例如 用于 ARM64 的 CRYPTO_POLYVAL_ARM64_CE 和 CRYPTO_AES_ARM64_CE_BLK。 最后是 SM4 算法，目前仅在 fscrypt v2 策略中启用。 :: fscrypt v2 版本只在5.4 以上内核支持 https://www.kernel.org/doc/html/latest/filesystems/fscrypt.html#encryption-modes-and-usage 使用fscrypt加密文件 ----------------------------- 前置条件 ---------------- 内核配置 - CONFIG_EXT4_FS_ENCRYPTION=y - CONFIG_F2FS_FS_ENCRYPTION=y - CONFIG_FS_ENCRYPTION=m 文件系统 - ext4 step1 给文件系统enable encrypt 属性 ----------------------------------- 对于ext4，要在其上使用加密的文件系统必须启用加密功能标志。要启用它，请运行： > tune2fs -O encrypt /dev/DEVICE 如果是新建的一个文件系统， 可以使用 mkfs.ext4 -O encrypt step2 fscrypt 初始化 -------------------- > fscrypt setup 这个命令会创建文件 /etc/fscrypt.conf 还有一个目录/.fscrypt 如果要加密的文件不是根文件系统， 运行： > mount /dev/DEVICE /home/uos/mnt .. > fscrypt setup /home/uos/mnt 这个命令会创建文件 /home/uos/mnt/.fscrypt /etc/fscrypt.conf 配置文件内容如下： .. code:: json { "source": "custom_passphrase", //默认保护原 pam_passphrase、custom_passphrase、raw_key "hash_costs": { // 描述密封hash的难度 "time": "52", "memory": "131072", "parallelism": "32" }, "options": { // 加密选项 "padding": "32", //加密文件的填充字节数 32、16、8、4 "contents": "AES_256_XTS", //加密文件内容的算法 "filenames": "AES_256_CTS", // 加密文件目录名字的算法 "policy_version": "2" // 加密策略的版本， 只有5.4 以上的内核才支持2 }, "use_fs_keyring_for_v1_policies": false, //此设置的目的是允许人们利用与较旧内核兼容的加密目录上Linux V5.4的一些改进 "allow_cross_user_metadata": false //指定FSCRYPT是否允许阅读其他非根本用户的保护者和策略，例如fscrypt加密作为选项提供 } step3 加密目录 -------------- .. code:: bash > mkdir /home/uos/mnt/dir > fscrypt encrypt /home/uos/mnt/dir > sudo fscrypt encrypt /home/uos/mnt/dir --user=uos The following protector sources are available: 1 - Your login passphrase (pam_passphrase) # 使用用户登录的口令，需要配置相应的pam 模块 2 - A custom passphrase (custom_passphrase) # 使用用户自定义的口令 3 - A raw 256-bit key (raw_key) # 其他256位的key Enter the source number for the new protector [2 - custom_passphrase]: 2 Enter a name for the new protector: fish Enter custom passphrase for protector "fish": Confirm passphrase: "/home/uos/test/fscrypt_mnt/dir" is now encrypted, unlocked, and ready for use. **Tip : 被加密的目录必须为空, 如果要加密已有内容的目录， 需要先移出去** .. code:: bash > mkdir new_dir > fscrypt encrypt new_dir > cp -a -T old_dir new_dir > find old_dir -type f -print0 | xargs -0 shred -n1 --remove=unlink > rm -rf old_dir step4 lock/unlock 目录 ---------------------- 准备工作： .. code:: bash > cd /home/uos/mnt/dir > mkdir aaa > echo "hello world" > aaa/a.txt > cd .. > tree . . └── dir └── aaa └── a.txt 2 directories, 1 file lock .. code:: bash > sudo fscrypt lock ./dir/ --user=uos Encrypted data removed from filesystem cache. "./dir/" is now locked. > tree . . └── dir └── FlXWBy9XVFYB3+EXd9tsBX7kNGpj4Vz0RGhmw4QfJ4K └── tCJi0VMPGkfLM6iPnqbi9YAYnErm2nPMvJLMrYtwxwB 2 directories, 1 file > cd dir/FlXWBy9XVFYB3+EXd9tsBX7kNGpj4Vz0RGhmw4QfJ4K/ > cat tCJi0VMPGkfLM6iPnqbi9YAYnErm2nPMvJLMrYtwxwB cat: tCJi0VMPGkfLM6iPnqbi9YAYnErm2nPMvJLMrYtwxwB: 需要的关键字不存在 > cd - status .. code:: bash > fscrypt status dir "dir" is encrypted with fscrypt. Policy: e7f93b6219638134 Options: padding:32 contents:AES_256_XTS filenames:AES_256_CTS policy_version:1 Unlocked: No Protected with 1 protector: PROTECTOR LINKED DESCRIPTION 575642ae2964c6d4 No custom protector "fish" unlock .. code:: bash > sudo fscrypt unlock dir --user=uos Enter custom passphrase for protector "fish": "dir" is now unlocked and ready for use. > tree . . └── dir └── aaa └── a.txt 2 directories, 1 file > cat dir/aaa/a.txt hello world PAM 模块 -------- 要在登录时自动解锁受登录密码短语保护的目录，并使受登录密码保护的目录与登录密码短语的更改保持同步，请调整系统PAM配置以启用PAM_fscrypt。 .. code:: bash /etc/pam.d/login auth option pam_fscrypt.so 代码地址 https://github.com/google/fscrypt https://www.kernel.org/doc/html/latest/filesystems/fscrypt.html https://openanolis.github.io/whitebook-shangmi/kernel_fscrypt.html