TrueCrypt 使用经验[4]：关于隐藏卷的使用和注意事项

　　前阵子比较忙，十一长假又有事情，导致10多天没发博文也没回复读者留言，害得不少热心读者以为俺被跨省了。今天赶紧发篇博文，向列位看官报个平安。
　　刚才扫了一眼这几天的留言，非常感激大伙儿对俺的关心！看来俺得多努力，以示回报。
　　关于 TrueCrypt 的高级话题，第4篇咱们来聊一下“隐藏卷”的技术细节和注意事项。

★啥是“隐藏卷”？

　　所谓的“隐藏卷”，就是在一个加密卷内部再创建一个加密卷。外层的那个加密卷是【明】的（也叫“宿主卷”、“外层卷”）；内层的那个，是【暗】的（叫“隐藏卷”、“内层卷”）。这两个加密卷必须使用不同的认证因素（不同的口令或不同的 KeyFiles）。在物理上，你只能看到外层的加密文件或加密分区，内层的卷，是没有独立文件或独立分区的。
　　当你要打开加密卷的时候，如果输入的是外层的认证因素（口令、KeyFiles），那就打开外层的卷（这时候看不到内层的数据）；反之，输入内层的认证因素，则打开内层的卷（这时候看不到外层的数据）。
　　隐藏卷的存储示意图如下（技术上就是利用外层卷的剩余空间来存储内层卷的数据）：


（隐藏卷的存储示意图）

★隐藏卷有啥用？

　　隐藏卷最大的好处在于：可以做到【Plausible Deniability】。这个洋文找不到贴切的中文对应。有人翻译为：“冠冕堂皇地拒绝”，俺觉得不够贴切。为了便于大伙儿理解，稍微解释一下使用“Plausible Deniability”的场景。

　　首先大伙儿应该明白一点——TrueCrypt 的加密卷是非常牛逼滴（本系列前面几篇已经聊过了）。只要你设置的口令够复杂，尤其再配合 KeyFiles，TrueCrypt 的加密卷是无法破解滴！TrueCrypt 之强悍，连美国佬的 FBI 都没辙（前几年有活生生的案例）。
　　但是别忘了安全界的一句老话——越是安全的系统，【人】越成为主要的弱点（如果你看过俺写的“社会工程学”系列博文，对这句话应该有体会）。
　　虽然 TrueCrypt 加密盘很牛逼，但某些攻击者（比如天朝的公安）可以采用某些手段（比如威胁你家人，比如刑讯逼供）逼迫你交出加密盘的口令/KeyFiles。那么，该如何应对“胁迫”捏？这时候，TrueCrypt 的隐藏卷就派上用场啦。
　　当你一开始制作加密盘（加密卷）的时候，可以在加密卷中设置一个隐藏卷。按照通常的经验，你要把最敏感最重要的数据放在内层卷（隐藏卷），把相对不太重要的数据放在外层卷。一旦遭遇胁迫，你就装出一副很无奈的样子，很不情愿地把外层卷的口令告诉对方。这时候，外层卷虽然暴露了，但是内层的隐藏卷并没有暴露。这就是“Plausible Deniability”的使用场景。

★隐藏卷 VS 嵌套卷

　　这两个概念，可能某些同学会混淆，俺稍微澄清一下。
　　所谓的“嵌套卷”，就是把一个小的加密卷存放到另一个大的加密卷内部。打个比方，如同一个大的压缩文件中还包含一个小的压缩文件。

　　从表面上看，“嵌套卷”跟“隐藏卷”很相似；但其实捏，两者有【本质差异】。最关键的差别是——
对于【嵌套卷】，只要能打开外层卷，就可以看到内层卷；
对于【隐藏卷】，即使能打开外层卷，也【无法】判断是否存在隐藏卷。

　　上述差异导致——
“嵌套卷”【无法】做到“Plausible Deniability”，而“隐藏卷”可以（这也是“隐藏卷”相比“嵌套卷”的最大优点）。

　　设想一下，如果你遭到胁迫，攻击者知道你使用了 TrueCrypt 加密，并且逼迫你打开加密卷——
如果你用的是【嵌套卷】
打开外层卷之后，攻击者可能会找到存放在“外层卷”里面的“内层卷”。就可以继续胁迫你开启“内层卷”。
如果你用的是【隐藏卷】
打开外层卷之后，（除非你的设置有缺陷，否则）攻击者【无法判断】该加密卷内部是否存在隐藏卷（至于“如何避免配置的缺陷”，俺在后续章节会聊）

★如何创建隐藏卷

　　大致需要如下几个步骤：

◇步骤1

　　先创建一个普通的加密卷（这个应该不用俺再教了吧？）这个加密卷是用来作为外层卷（也就是“幌子”）。
　　外层卷可以是物理加密盘（某个加密分区），也可以是虚拟加密盘（某个加密文件）。
　　关于“物理加密盘”和“虚拟加密盘”的差异、优缺点，本系列前面的博文已经聊过，这里就不再浪费口水了。

◇步骤2

　　创建好外层卷之后，你需要在外层卷放置一些【相对不重要】的文件作为幌子以掩人耳目。
　　怎样才算是“相对不重要”捏？下面的“注意事项”章节会提到。

◇步骤3

　　在刚才那个普通加密卷的基础上，再创建一个“隐藏加密卷”。这个隐藏加密卷，就隐藏在普通加密卷的空闲磁盘空间里面。
　　TrueCrypt 提供一个比较傻瓜化的向导，可以帮你一步步地在普通加密卷（外层卷）中创建一个隐藏加密卷（内层卷）。
　　这个步骤其实不难，大伙儿应该能搞定。这里就不放界面截图了。搞不定的同学，可以到俺博客留言。如果很多人搞不定，俺再补上界面截图。
　　有必要提醒一下：
　　“隐藏卷”和“外层卷”必须使用【不同的】认证因素。说具体点就是——要么“口令”不同，要么“KeyFiles”不同（两个都不同当然更好）。

★隐藏卷的三种【使用模式】

　　如果某个加密卷包含有隐藏卷，那么该加密卷就会有【三种】不同的使用模式。
　　很多使用 TrueCrypt 的同学都没彻底搞明白隐藏卷的这三种操作模式。所以俺特地用一个章节的篇幅，来说明这三种模式的差异和应用场景。

◇模式1：只打开内层的隐藏卷，外层卷不可见

　　认证过程
　　打开加密卷的时候，【仅输入】内层卷的认证因素（口令、KeyFiles）。这时候 TrueCrypt 会自动帮你加载内层卷。

　　说明
　　这是最常用的模式。因为外层卷只是一个掩人耳目的幌子，显然，你日常的大部分操作都是在“内层的隐藏卷”中进行。

◇模式2：只打开外层卷，内层卷不可见，隐藏卷【有】写保护

　　认证过程
　　可以有两种认证方式：
　　1. 打开加密卷的时候，【仅输入】外层卷的认证因素（口令、KeyFiles），同时勾选“Read Only”选框。
　　使用这种方式，整个加密卷（包括内层和外层）都是只读模式，自然也就不会破坏内层卷的数据。但因为是只读模式，所以只能浏览外层卷的文件，无法进行修改（写操作）。

　　2. 打开加密卷的时候，【同时输入】外层卷和内层卷的认证因素（口令、KeyFiles）。
　　使用这种方式，你可以对外层卷进行写操作（比如：增加文件、删除文件、修改文件内容...）
　　因为你同时输入内外两层卷的认证因素，TrueCrypt 软件自然就知道这个加密卷是含有“隐藏卷”的。所以，在这种模式下，TrueCrypt 会暗中对隐藏卷所在的磁盘区域进行写保护。（这种写保护是在文件系统驱动的层面进行的，你使用的应用软件感觉不出来）。
　　假设说，你企图往外层卷写入大量的数据，并且写入的数据会覆盖到隐藏卷所在的磁盘区域，这时候 TrueCrypt 会屏蔽这些“磁盘写操作”，同时你会看到一个提示“写入失败”。

　　说明
　　一般情况下【无需】用这种模式。除非你想调整外层卷的数据，再使用这种模式。
　　可能有的同学会问：“外层卷的内容只是掩人耳目的幌子，难道需要经常调整吗？”关于这个问题，在后续的“注意事项”章节，俺会详细介绍——什么情况下需要调整外层卷的数据，以加强隐藏卷的隐蔽性。

◇模式3：只打开外层卷，内层卷不可见，隐藏卷【无】写保护

　　认证过程
　　打开加密卷的时候，光输入外层卷的认证因素（口令、KeyFiles）。
　　TrueCrypt 会自动帮你加载外层卷。这时候 TrueCrypt【不】对内层卷进行暗中保护。也就是说，【内层卷】的数据有可能被破坏。
　　为啥【内层卷】数据可能被破坏捏？
　　关键在于——如果你【不】给出隐藏卷的认证因素，连 TrueCrypt 自己也无法判断是否存在隐藏卷。

　　再次提醒
　　再罗嗦一下，处于这种模式下，TrueCrypt【不】对隐藏卷进行写保护。所以，这种操作模式是有风险滴——当你在操作外层卷的时候，可能会无意中破坏隐藏卷存储的数据。平常使用的时候，千万【别】用这种模式；只有当你遭到胁迫的时候，才使用这种模式。
　　套用一下信息安全的专业术语——当你使用这种模式，其实是通过牺牲“可用性”来换取“保密性”。对于大多数 TrueCrypt 用户而言，“保密性”显然比“可用性”重要得多。

★使用隐藏卷的【注意事项】

　　本章节大伙儿要看仔细喽。即使是某些懂安全的网友，可能也会忽略下面提到的某些细节。

◇受胁迫的时候，千万【别搞错】模式

　　当你受到胁迫的时候，务必使用第三种模式——只输入外层卷的认证因素。如果这时候你因为慌乱，搞错了，输入了内层卷的认证因素（口令、KeyFiles），内层隐藏卷的数据自然就暴露了。
　　再强调一遍：受到胁迫的时候，【绝对不能】使用第一种模式和第二种模式，【必须使用】第三种模式。
　　一旦搞错，前功尽弃！

◇关于“外层卷闲置空间”的【比例】

　　前面介绍了，隐藏卷是位于外层卷的空闲空间中。比方说，你的外层卷总共 10GB，已经用掉 8GB，空闲的只有 2GB。那么，你在这个外层卷里面创建隐藏卷，隐藏卷尺寸的【上限】就是 2GB（很多时候，上限远达不到 2GB，具体看外层卷的【文件系统类型】）。
　　如果你的外层加密卷很大，但是只使用了一丁点空间（比如 100GB 加密卷只用了 1GB），那么攻击者就会起疑心——怀疑这个加密卷包含有隐藏卷。所以，你需要适当平衡一下，在外层加密卷中放置足够多的“幌子文件”，占到一定比例的空间，才不至于引起怀疑。

◇关于“幌子文件”的【重要性】

　　前面俺提到，放置在外层卷的“幌子文件”，必须是【相对不重要】。所谓的【相对不重要】，很有讲究哦——
这些“幌子文件”必须有一定的重要性，但是重要程度【远远不如】隐藏卷中的数据。
　　为啥俺特地强调这点捏？
　　如果你放在外层卷的“幌子”是一些完全不重要的文件，那就显得太假啦。一旦你遭到胁迫，交出外层卷的密码，攻击者打开外层卷之后，发现里面全是一些鸡毛蒜皮的东西，当然会起疑心——为啥你把鸡毛蒜皮的文件用 TrueCrypt 加密？
　　所以，放在外层加密卷的文件，必须有适当的重要性；但其重要性要【远低于】放在隐藏卷里面的重要性。

◇关于【备份】的注意事项

　　大部分人放在加密盘里面的数据，都是重要数据。重要数据，自然有备份的需要（以免硬盘坏，电脑被盗、等等）。
　　如果你要备份含有隐藏卷的加密盘，要记得如下两条安全措施——
措施1：在每次备份之前，先随意地修改外层卷的文件
措施2：每次备份之前，都先【重建】一个新的加密盘，然后分别 COPY 外层卷和内层卷的文件到新的加密盘对应的内外卷

　　上述这两条措施【二选一】。前者操作简单，但安全性不够强；后者操作麻烦，但安全性更好。
　　为啥要有这两条防范措施捏？主要是为了对付【差分攻击】（注：“差分攻击”是密码学的技术行话，“差分”指的是“差异分析”）
　　为了让大伙儿明白，说一个针对加密盘进行差分攻击的场景。这个例子有点复杂，不太懂技术的同学可能要多看几遍，多动动脑筋，才能整明白。

【差分攻击】的案例分析

假设你使用了基于文件的虚拟加密盘，并且在其中设置了隐藏卷。
按照惯例，你在外层卷中放置了一些无关痛痒的文件，把机密信息放到隐藏卷。
平时，你经常需要打开隐藏卷，修改里面的内容。
由于外层卷的文件只是掩人耳目的幌子，所以你一直【没】修改外层卷的文件内容。
为了防止硬盘故障，你定期把这个虚拟加密盘备份到家中的 U 盘上。

有一天，朝廷的六扇门找到你，并且发现你在使用 TrueCrypt 加密盘。于是六扇门的人逼迫你交出加密盘的口令。
于是捏，你就假装交出外层卷的口令（反正外层卷存放的东西不重要，无所谓）。

如果故事到此为止，貌似天衣无缝。

但是，因为你曾经备份过 U 盘，六扇门搜查你家，发现了你用来“备份加密盘的 U 盘”。
这时候，六扇门里面搞“信息取证”的技术人员就可以把两个加密盘（一个是 U 盘里面的，一个是你电脑上的）拿来做比对——也就是上述所说的“差异分析”。
前面俺聊过，隐藏卷实际上是存放在外层卷的【空闲磁盘空间】。
由于你始终没有修改过外层卷，这时候就露出【破绽】啦！
啥破绽捏？
你之前交出了外层卷口令，取证人员可以打开外层卷，读取外层卷那些“幌子文件”。然后，取证人员会发现：这两个加密盘，加密密钥是一样的，里面存放的文件也是一模一样的（因为外层卷你一直没改动过）。但是空闲区域的内容却有很大的不同。这显然是很不正常滴！（破绽就在于此）
有经验的取证人员，单凭这点就可以推断——这个加密盘的空闲区域有猫腻！
这时候，虽然取证人员还无法知道隐藏卷的内容（因为他们还没拿到“password 或 KeyFiles”），但他们已经可以断定：你使用了隐藏卷。
换句话说，你的隐藏卷已经被察觉了。接下来，六扇门的人就会开始胁迫你交出隐藏卷的“口令或 KeyFiles”。

　　上述这个例子稍微有点复杂，不知你看懂了没有？不懂也没关系。反正你要记得前面提到的那两条防范措施。

◇受胁迫时的【演技】

　　俗话说得好：使用隐藏卷，演技很关键。所以，最后再聊聊【演技】这个话题——当你受到胁迫，要求你交出加密盘的密码或KeyFiles，请注意你的演技。
　　坦白说，这方面俺也没啥多经验啦——毕竟没当过演员 :) 所以暂列两条，算是抛砖引玉。
1. 不能太轻易就交出（会显得太假）
2. 必须装出一副很不情愿、很无奈的神情

◇如何对付【酷刑逼供】？

　　如果你演技不好，又不想被“胁迫”，咋办捏？还有一个绝招，就是前面博文介绍过的“KeyFiles 认证”。
　　这个绝招可以让世界上所有的酷刑逼供失效。但是有两个前提——
1. 你必须使用【随机生成】的 KeyFiles，并且用这些 KeyFiles 做加密盘的认证因素（如何随机生成 KeyFiles，俺之前介绍过）
2. 你在被胁迫之前，必须【彻底销毁】 KeyFiles（包括 KeyFiles 的备份）
　　因为随机生成的 KeyFiles，其内容连你自己也不知道。一旦彻底销毁，连你自己都无法打开加密盘。酷刑逼供自然也就失效啦。

　　后续更新
　　本文发出后又过了6年（2019），俺专门写了一篇很详细的博文（如下）
《如何用“磁盘加密”对抗警方的【取证软件】和【刑讯逼供】，兼谈数据删除技巧》

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俺博客上，和本文相关的帖子（需翻墙）：
《TrueCrypt——文件加密的法宝》
《扫盲 VeraCrypt——跨平台的 TrueCrypt 替代品》
《如何用“磁盘加密”对抗警方的【取证软件】和【刑讯逼供】，兼谈数据删除技巧》
《文件加密的扫盲介绍》
《扫盲文件完整性校验——关于散列值和数字签名》

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