扫盲 dm-crypt——多功能 Linux 磁盘加密工具（兼容 TrueCrypt 和 VeraCrypt）

　　很抱歉，又拖了好几天才更新博文。最近实在太忙了 :( 而且这篇博文的内容比较杂，整理起来也有点费时。
　　（本文发出后，俺顺便清理了博客管理界面的“留言垃圾箱”，里面有30多条“被 Google 误判为垃圾广告的留言”，刚才都已经恢复了）

★引子

　　9月底，TrueCrypt 曝光了高危安全漏洞。于是俺在10月初写了一篇教程，介绍 VeraCrypt 这个替代品——它可以完全覆盖 TrueCrypt 原有的功能，并且在安全方面还所有增强（比如用 PIM 来对抗“抗暴力破解”）。
　　那篇博文发出后，有些读者担心这个 VeraCrypt 本身是否可靠，是否会有后门。从目前 VeraCrypt 的口碑来看，这款工具应该还是比较靠谱滴！当然，俺无法向你担保 VeraCrypt 一定没有后门（谁都没法打这个包票）。
　　为了照顾那些“对安全性要求【特别高】的同学”，今天来介绍另一款磁盘加密工具——Linux 内核自带的“dm-crypt”。
　　另外，在本文的结尾部分，俺还会聊到：如何在【不使用】TrueCrypt/VeraCrypt 软件的情况下，挂载它们的加密盘。

★本文的目标读者

　　既然是“扫盲”，本文主要面向那些不太懂技术的读者（技术菜鸟）。如今 Linux 已经比较普及了，有些技术菜鸟也开始玩 Linux。
　　如果你属于此类用户，并且你还比较关注隐私保护，希望用上磁盘加密工具。那么 Linux 内核自带的 dm-crypt 是一个不错的选择。
　　本文的主题，就是向技术菜鸟介绍 dm-crypt 的基本用法。

★“dm-crypt/cryptsetup”是啥玩意儿？

　　在某些技术文章中，“dm-crypt”和“cryptsetup”经常被混用或并用。或者说，这两者常常被用来指代同一个东西。如果要细说的话，“dm-crypt”是 Linux 内核提供的一个磁盘加密功能，而“cryptsetup”是一个命令行的前端（通过它来操作“dm-crypt”）。
　　“dm-crypt”在 Linux Kernel 2.6 的早期版本就被整合到内核中，距今已经10多年了。经过这么多年发展，至少能说明如下几点：
1. 它的开源代码足够成熟
2. 它提供的功能足够通用
3. 它在安全方面足够靠谱

★“dm-crypt”的功能和特色

　　先大致描述一下 dm-crypt 支持的功能以及相关特色。

◇支持多种加密格式

　　目前 dm-crypt 支持如下几种加密格式（模式）。
　　1. LUKS（Linux Unified Key Setup）
　　这是 dm-crypt 最常用的一种模式。在本文后续章节，俺会详细介绍。

　　2. Plain
　　Plain 模式是提供给技术老手用的。如果你是技术菜鸟，就不用关心这个模式了；如果你是技术老鸟，请自己去查 dm-crypt 相关手册。

　　3. loop-AES
　　loop-AES 是一款比较陈旧的 Linux 磁盘加密工具。dm-crypt 提供了对它的支持。
　　通常情况下，大伙儿【不需要】用到该模式。

　　4. TCRYPT
　　在 cryptsetup 的【1.6.0】版本之后，开始提供对 TrueCrypt 加密盘的支持。“TCRYPT”就是“TrueCrypt”的缩写。
　　在该模式下，可以打开 TrueCrypt 和 VeraCrypt 的加密盘，并对盘中的文件进行读写。
　　请注意：这个模式并【没有】实现 TrueCrypt 和 VeraCrypt 的所有功能。比如修改密码和 keyfiles 的功能就没有。具体欠缺哪些功能，参见下一章节的对照表。

◇【无需】额外安装软件

　　由于 dm-crypt 早已被整合到 Linux Kernel 中。因此，你无需额外安装它。
　　至于它的命令行前端（cryptsetup），大部分主流的发行版都会内置 cryptsetup 的软件包。

◇可以跟 LVM 无缝整合

　　LVM（Logical Volume Manager）是 Linux 内核提供的另一个很有用的工具。比如用它来创建分区，将来可以随时调整分区大小；比如现有的硬盘空间用完了，可以另外加一块硬盘并且新加硬盘可以用来扩展现有分区。
　　LVM 和 dm-crypt 都是基于 Linux 内核的 device mapper 机制。因此两者可以很好地整合。比如你既可以玩“LVM over LUKS”；也可以玩“LUKS over LVM”。
　　有空的话，俺再单独写一篇关于 LVM 的扫盲（又是一个坑）

★dm-crypt VS TrueCrypt/VeraCrypt

　　为了让大伙儿有个直观的认识，俺整理了如下的对照表。通过对比，你可以大致了解 dm-crypt 相对于“TrueCrypt和VeraCrypt”的优缺点。
　　再次提醒：dm-crypt 的 TCRYPT 模式，需要 cryptsetup 的版本号大于等于【1.6.0】才行。

	LUKS 加密盘格式	TC 加密盘格式
功能特性	dm-crypt 的 LUKS 模式	dm-crypt 的 TCRYPT 模式	TrueCrypt	VeraCrypt
支持的操作系统	Linux	Linux	Windows Linux Mac OS	Windows Linux Mac OS
支持的加密算法类型	（内核 Crypto API）	AES Twofish Serpent	AES Twofish Serpent	AES Twofish Serpent Camellia Kuznyechik
支持多重加密算法（多算法级联）	NO	AES–Twofish Serpent–AES Twofish–Serpent AES–Twofish–Serpent Serpent–Twofish–AES	AES–Twofish Serpent–AES Twofish–Serpent AES–Twofish–Serpent Serpent–Twofish–AES	AES–Twofish AES–Twofish–Serpent Camellia–Kuznyechik Camellia–Serpent Kuznyechik–AES Kuznyechik–Serpent–Camellia Kuznyechik–Twofish Serpent–AES Serpent–Twofish–AES Twofish–Serpent
支持的哈希算法	RIPEMD-160 SHA1 SHA256 SHA512	RIPEMD-160 SHA-512 Whirlpool	RIPEMD-160 SHA-512 Whirlpool	RIPEMD-160 SHA-256 SHA-512 Whirlpool Streebog
【创建】加密的物理分区	YES	NO	YES	YES
【挂载】加密的物理分区	YES	YES	YES	YES
【创建】虚拟加密盘（virtual volume）	YES	NO	YES	YES
【挂载】虚拟加密盘（virtual volume）	YES	YES	YES	YES
加密系统分区（引导时自解密）	YES（仅 Linux 系统分区）	NO	YES（仅 Windows 系统分区）	YES（仅 Windows 系统分区）
支持“密码”的认证方式	YES	YES	YES	YES
支持“Keyfiles”的认证方式	YES	YES	YES	YES
加密系统分区支持 Keyfiles	YES（仅 Linux 系统分区）	NO	NO	NO
修改密码或 Keyfiles	YES	NO	YES	YES
【创建】隐藏卷（hidden volume）	NO	NO	YES	YES
【挂载】隐藏卷（hidden volume）	NO	YES	YES	YES
操作外层卷时，对隐藏卷写保护	NO	NO	YES	YES
自定义“生成密钥的迭代次数”	YES	YES（cryptsetup ≥ 2.0.0）	NO	YES（PIM 功能，版本 ≥ 1.12）
加密格式的模糊性	NO	YES	YES	YES

★预备知识

　　在使用 cryptsetup 命令行进行操作之前，建议你先掌握如下的技能：

如何对硬盘分区（相关的命令行是 fdisk）
如何创建文件系统（相关的命令行是 mkfs.ext4 等）
如何挂载/卸载文件系统（相关的命令行是 mount umount）
如何显示已挂载的文件系统（相关的命令行是 df）

　　上述这几个命令都比较简单，可以自己用 man 命令查一下帮助。会洋文的话，应该能看懂；就算你不懂洋文，Google 一下也可以查到这几个常用命令的语法。

★cryptsetup 命令行概述

　　说完预备知识，开始来介绍 cryptsetup 的基本用法。
　　提醒一下：需要使用管理员权限（比如 root）来运行 cryptsetup 相关命令。

◇查看版本号

　　使用如下命令行查看版本号。

cryptsetup --version

　　因为 dm-crypt/cryptsetup 的某些新功能，只有新版本才提供。比如 cryptsetup 的版本号必须大于等于【1.6.0】才能支持 TrueCrypt 的加密盘格式。
　　如果你要用到这些新功能，先看一下版本号，以确保已经支持。

◇查看性能指标

　　使用如下命令查看 dm-crypt/cryptsetup 针对不同“加密算法”和“散列算法”的性能指标。

cryptsetup benchmark

◇创建加密盘

　　前面提到 dm-crypt/cryptsetup 支持的几种加密盘格式。作为扫盲教程，本文只介绍如何创建 LUKS 格式加密盘。
　　另外，dm-crypt/cryptsetup 只能用来打开 TrueCrypt 或 VeraCrypt 的加密盘，但是【无法】创建。

　　创建（格式化） LUKS 加密盘的命令，大致写法如下：

cryptsetup 命令参数 luksFormat 物理设备或逻辑设备

　　运行该命令之后，首先警告你，格式化会导致原有数据被覆盖。如果你确实要格式化，需要输入【大写】的 YES 进行确认。
　　然后会提示你输入两次密码（passphrase）。
　　输入完密码，还要再稍等片刻（创建加密盘需要时间，具体的时长取决于加密盘的大小以及相关的加密参数）。

　　上述写法中的【相关参数】是可以不写的。如果不写，则 cryptsetup 会采用相应的默认值。对于安全性要求较高的同学，【不要】使用默认值，要根据自己的需求指定相关的参数。
　　当你使用 luksFormat 进行格式化的时候，下面是几个常用参数以及俺推荐的参数值：

参数名称	含义	推荐值	备注
--cipher	加密方式	aes-xts-plain64	AES 加密算法搭配 XTS 模式 关于 XTS 模式，可以参见之前的博文： 《TrueCrypt 使用经验[1]：关于加密算法和加密盘的类型》
--key-size	密钥长度	512	因为 XTS 模式需要两对密钥，每个的长度是256
--hash	散列算法	sha512	N/A
--iter-time	迭代时间	最好大于10000	单位是毫秒。该值越大，暴力破解越难；但是你在打开加密盘时也要等待更久

　　下面给一个具体的例子——用 LUKS 方式创建（格式化）加密盘，该加密盘位于 /dev/sda2 分区

cryptsetup --cipher aes-xts-plain64 --key-size 512 --hash sha512 --iter-time 10000 luksFormat /dev/sda2

◇打开加密盘

　　dm-crypt/cryptsetup 可以打开前面提及的各种格式的加密（只要是它支持的格式，就可以打开）。
　　命令行大致的写法如下：

cryptsetup open --type 类型名 已加密的物理设备或逻辑设备 映射名

　　上述命令行中的 open --type 类型名，也可以改用某种简写形式。
　　比如下面这个命令：

cryptsetup open --type luks 已加密的物理设备或逻辑设备 映射名

　　其实等价于如下：

cryptsetup luksOpen 物理设备或逻辑设备 映射名

　　下面举个具体的例子：
　　假设物理分区 /dev/sda2 采用 LUKS 加密，那么你可以用如下命令打开（命令中的 xxx 是映射名，你可以换成其它单词）

cryptsetup luksOpen /dev/sda2 xxx

　　执行上述命令后，原有的加密分区 /dev/sda2 就被解密并映射到 /dev/mapper/xxx
　　打开加密盘之后，你就【不要】再去操作 /dev/sda2 了，而应该去操作 /dev/mapper/xxx

◇查看加密盘状态

　　当你已经打开某个加密盘之后，可以用如下命令查看该加密盘的状态。

cryptsetup status 映射名

◇关闭加密盘

　　当你已经打开某个加密盘之后，可以用如下命令关闭该加密盘。

cryptsetup close 映射名

　　与 open 类似，cryptsetup 也对 close 提供了相应的别名（比如：luksClose 和 tcryptClose）
　　实际上 cryptsetup 是根据已经打开的加密盘的 header 来判断该加密盘的类型。所以上述别名的意义不大。比如说，你对某个 TrueCrypt 的加密盘使用 luksClose，依然可以正确关闭，不会出错。

★用 cryptsetup 创建 LUKS 的物理加密盘（加密物理分区）

◇准备一个物理分区

　　首先，你要准备一个物理分区，用来加密。
　　【你必须确保该分区上的数据是没用的】。因为待会儿要对该分区进行格式化操作，该分区上原有的数据会被破坏掉。
　　在下面的介绍中，俺以 /dev/sda2 来进行举例。你实际使用的分区，可能会有所差异（具体取决于你的分区情况）。

◇用 LUKS 方式加密（格式化）物理分区

　　使用前面章节提及的参数，对上述物理分区进行加密。得到一个加密分区。

cryptsetup --cipher aes-xts-plain64 --key-size 512 --hash sha512 --iter-time 10000 luksFormat /dev/sda2

◇打开加密之后的文件容器

　　使用如下命令打开上述的加密分区，使用的映射名是 xxx（你也可以改用其它单词）。

cryptsetup luksOpen /dev/sda2 xxx

　　打开之后，该虚拟盘会被映射到 /dev/mapper/xxx
　　你可以用如下命令看到：

ls /dev/mapper/

◇创建文件系统

　　由于加密分区已经打开并映射到 /dev/mapper/xxx 你可以在 /dev/mapper/xxx 之上创建文件系统。命令如下（文件系统类型以 ext4 为例）

mkfs.ext4 /dev/mapper/xxx

◇挂载文件系统

　　创建完文件系统之后，你还需要挂载该文件系统，才能使用它。挂载的步骤如下。
　　首先，你要先创建一个目录，作为【挂载点】。俺把“挂载点”的目录设定为 /mnt/xxx（当然，你可以用其它目录作为挂载点）。

mkdir /mnt/xxx

　　创建好“挂载点”对应的目录，下面就可以进行文件系统的挂载。

mount /dev/mapper/xxx /mnt/xxx

　　挂载好文件系统，用如下命令查看，就可以看到你刚才挂载的文件系统。

df -hT

　　接下来，你就可以通过 /mnt/xxx 目录去访问该文件系统。当你往 /mnt/xxx 下面创建下级目录或下级文件，这些东东将被存储到加密分区上。

◇退出

　　当你使用完，要记得退出。包括下面两步：
　　卸载文件系统

umount /mnt/xxx

　　关闭加密盘

cryptsetup close xxx

★用 cryptsetup 创建 LUKS 的虚拟加密盘（逻辑卷）

　　在前一个章节，已经介绍了“对物理分区的加密”。其实 cryptsetup 也可以支持虚拟加密盘（逻辑加密盘）——类似于 TrueCrypt 那样。

◇何为“虚拟加密盘”？

　　考虑到某些读者没有看过《TrueCrypt 使用经验[1]：关于加密算法和加密盘的类型》，俺再次唠叨一下：所谓的“虚拟加密盘”，就是说这个盘并【不是】对应物理分区，而是对应一个虚拟分区（逻辑卷）。这个虚拟分区，说白了就是一个大文件。虚拟分区有多大，这个文件就有多大。
　　“虚拟加密盘”的一个主要好处在于——可以拷贝复制。比如你可以在不同的机器之间复制这个虚假分区对应的大文件。甚至可以把这个大文件上传到云端（网盘）进行备份——这么干的好处参见《文件备份技巧：组合“虚拟加密盘”与“网盘”》。

◇创建一个文件作为容器

　　下面用 dd 命令创建 1GB（1024MB）的大文件，该文件位于 /root/luks.vol 路径。当然，你也可以指定其它的文件大小或其它的文件路径。

dd if=/dev/zero of=/root/luks.vol bs=1M count=1024

　　（dd 命令是一个牛逼命令，之前在《如何用 ISO 镜像制作 U 盘安装盘（通用方法、无需 WinPE）》介绍过该命令）

　　经某个热心读者提醒，还可以使用 fallocate 命令创建容器文件。对于特别大的容器文件，性能【高于】dd 命令。
　　以下示例通过 fallocate 【瞬间】创建一个 64GB 的大文件。

fallocate -l 64G /root/luks.vol

◇用 LUKS 方式加密（格式化）该文件容器

　　使用前面章节提及的参数，对上述文件容器进行加密。得到一个虚拟的加密盘。

cryptsetup --cipher aes-xts-plain64 --key-size 512 --hash sha512 --iter-time 10000 luksFormat /root/luks.vol

◇打开加密之后的文件容器

　　使用如下命令打开上述的文件容器，使用的映射名是 xxx（你也可以改用其它单词）。

cryptsetup luksOpen /root/luks.vol xxx

　　打开之后，该虚拟盘会被映射到 /dev/mapper/xxx
　　你可以用如下命令看到：

ls /dev/mapper/

◇创建文件系统

　　由于加密盘已经打开并映射到 /dev/mapper/xxx 你可以在 /dev/mapper/xxx 之上创建文件系统。命令如下（文件系统类型以 ext4 为例）

mkfs.ext4 /dev/mapper/xxx

◇挂载文件系统

　　创建完文件系统之后，你还需要挂载该文件系统，才能使用它。挂载的步骤如下。
　　首先，你要先创建一个目录，作为【挂载点】。俺把“挂载点”的目录设定为 /mnt/xxx（当然，你可以用其它目录作为挂载点）。

mkdir /mnt/xxx

　　创建好“挂载点”对应的目录，下面就可以进行文件系统的挂载。

mount /dev/mapper/xxx /mnt/xxx

　　挂载好文件系统，用如下命令查看，就可以看到你刚才挂载的文件系统。

df -hT

　　接下来，你就可以通过 /mnt/xxx 目录去访问该文件系统。当你往 /mnt/xxx 下面创建下级目录或下级文件，这些东东将被存储到该虚拟加密盘上。

◇退出

　　当你使用完，要记得退出。包括下面两步：
　　卸载文件系统

umount /mnt/xxx

　　关闭加密盘

cryptsetup close xxx

★LUKS 加密盘使用 keyfile 作为认证因素

◇啥是“keyfile 认证因素”？

　　其实这个概念，在当年扫盲 TrueCrypt 的教程中（《TrueCrypt——文件加密的法宝》）已经有提及。今天俺再重复罗嗦一下。
　　传统的“密码认证”用的是一串密不示人的字符串作为认证因素。密码的缺点：
1. 当你密码设置得比较短，容易被暴力破解。
2. 不好记。尤其当你为了防范暴力破解，把密码设置得很复杂，于是就更不好记了。
　　而“keyfile 认证”就是用一个文件来替代密码，可以解决密码的上述两个缺点。

◇什么文件作“keyfile”比较合适？

　　用信息学的术语来讲就是：文件内容的“熵值”越大，越适合作 keyfile。换用通俗的人话来讲就是：文件内容越紊乱越随机，就越适合。
　　通常而言，二进制可执行文件（比如 exe）、图片文件（比如 JPG、PNG、GIF）、视频文件，都可以用来作 keyfile。
　　对于 Linux 的用户，可以用如下命令生产一个【内容完全随机】的文件，作为 keyfile 使用。

dd if=/dev/urandom of=放置keyfile的文件路径 bs=1k count=64

　　（上述命令生产的文件大小是 64KB，你可以自行设定其它尺寸，但是【不要小于】 1KB）
　　另外，【不建议】用纯文本文件作 keyfile——因为纯文本文件的“熵值”通常都不够大。

◇预备知识——关于“Key Slot”

　　在继续介绍 keyfile 之前，稍微聊点预备知识。
　　LUKS 格式的加密盘，默认会提供8个“Key Slot”（编号从0到7）。每个“Key Slot”好比是一个独立的钥匙——都可以用来打开这个 LUKS 加密盘。
　　你可以用如下命令，查看某个 LUKS 加密盘的“Key Slot”。

cryptsetup luksDump 已加密的物理设备或逻辑设备

　　如果你刚才已经尝试过创建一个 LUKS 加密盘，用了这个命令之后，你会发现8个“Key Slot”中，头一个（编号为0的那个）已经被用掉了（显示为“ENABLED”），其它7个还没用（显示为“DISABLED”）。因为你刚才创建加密盘的时候，已经设置过一次密码，所以用掉了一个“Key Slot”。

◇如何给 LUKS 加密盘增加 keyfile 认证？

　　明白了“Key Slot”之后，咱们可以开始给 LUKS 加密盘增加新的“Key Slot”。
　　采用如下命令，可以指定某个文件作为 keyfile，并指派为某个 LUKS 加密盘的认证因素。

cryptsetup luksAddKey 已加密的物理分区或虚拟盘 所用keyfile的路径

　　再次使用前一小节提及的 luksDump 查看一下，你会发现：又有一个“Key Slot”被用掉了。

◇如何用 keyfile 打开 LUKS 加密盘？

　　如果你执行完前一个小节的步骤（设定了 keyfile），接下来就可以用如下命令打开该 LUKS 加密盘。

cryptsetup --key-file 所用keyfile的路径 luksOpen 已加密的物理分区或虚拟盘 映射名

　　（此时，你既可以用密码打开，也可以用 keyfile 打开）

◇如何删除“Key Slot”？

　　采用如下命令，可以删除某个 LUKS 加密盘的“Key Slot”。

cryptsetup luksKillSlot 已加密的物理分区或虚拟盘 Slot的编号

　　（再次提醒：编号是从0到7，头一个 Slot 的编号是0）
　　再次使用前一小节提及的 luksDump 查看一下，你会发现：某个“Key Slot”被删除了。

★用 cryptsetup 操作 TrueCrypt/VeraCrypt 的加密盘

◇基本命令

　　在前面的“功能概述”中提及：dm-crypt 软件的 cryptsetup 命令可以用来打开 TrueCrypt/VeraCrypt 加密盘。
　　命令行的大致写法如下：

cryptsetup open --type tcrypt 已加密的物理分区或虚拟盘 映射名

　　也可以使用简写的方式如下：

cryptsetup tcryptOpen 已加密的物理分区或虚拟盘 映射名

　　（再次唠叨一下：cryptsetup 的版本号必须——大于等于【1.6.0】才能兼容 TrueCrypt/VeraCrypt 加密盘）

◇相关的命令行参数

　　在 TCRYPT 模式下，有一些相关的参数，简要说明如下：

参数名	参数值	说明
--tcrypt-hidden	无	打开隐藏卷，需要追加该参数
--tcrypt-system	无	打开加密的系统分区，需要追加该参数
--readonly	无	以“只读”方式打开加密分区，需要追加该参数
--key-file	key file 路径	如果该加密盘用到了“keyfiles”认证，需要追加该参数
--veracrypt	无	对 VeraCrypt 格式的加密盘，必须追加该参数 （cryptsetup 版本号 ≥ 1.6.7 才支持该参数）
--veracrypt-pim	PIM 值	如果 VeraCrypt 格式的加密盘设定了 PIM 值，必须追加该参数 （cryptsetup 版本号 ≥ 2.0.0 才支持该参数）

　　关于 VeraCrypt 的补充说明：
　　cryptsetup 命令的版本号必须【≥ 1.6.7】才能打开 VeraCrypt 的加密盘。截止俺写这篇博文时，还【不】支持 VeraCrypt 的 PIM 功能。
　　本文发出之后又过了4年（2019年8月），cryptsetup 命令升级到【2.0.0】版本终于支持 VeraCrypt 加密盘的 PIM 功能啦！
　　（关于 PIM 功能的详细介绍，请参见《扫盲 VeraCrypt——跨平台的 TrueCrypt 替代品》）

★用 cryptsetup 加密系统分区（root filesystem）或全盘加密

◇配置方法

　　在本文开头，俺已经说了——这篇教程面向技术菜鸟。而“加密系统分区”对技术菜鸟来讲，有一定难度。万一没搞好，可能会把系统搞坏掉（导致 Linux 系统无法启动）。
　　咋办捏？俺帮大伙儿想了一招比较简单的玩法——在安装系统的时候，就配置好“加密的系统分区”（甚至直接配置为“全盘加密”）。
　　能否使用这招，要看具体的 Linux 发行版，在安装过程中是否提供相应的配置界面。如果俺没记错的话，如下几个主流的发行版，是可以在安装过程中加密系统分区或全盘加密的。（如果你觉得俺列举的发行版，有遗漏，欢迎到博客留言进行补充）

Debian
Fedora
Ubuntu
Linux Mint
CentOS
RedHat Enterprise Linux（RHEL）

　　由于不同的发行版，安装界面各不相同，所以俺就偷懒一下，不提供截图了。
　　大体上，这些发行版的安装过程，都有一个步骤是“硬盘分区”。在这个步骤，会提供相关的“加密选项”。
　　对于想要进行全盘加密的同学，装系统过程中进行分区的时候，要把 /boot 单独分一个区。并且这个分区是【不能】加密的——因为 /boot 要用来放置引导管理器与内核。

◇“全盘加密”的【弱点】

　　从理论上讲：任何一种磁盘加密工具，（在不借助外部机制的情况下）都【不可能】实现真正的“自启动全盘加密”。
　　为啥捏？因为要想【自启动】，必须要有一个引导程序，至少这个引导程序不能加密（引导程序如果被加密了，就无法引导了）。所以，凡是能够实现“自启动全盘加密”的，其【引导程序】都是明文的（无加密的）
　　比如 TrueCrypt 和 VeraCrypt 进行全盘加密，都会替换原有的主引导扇区的内容，在里面放入一段代码。这段代码会在开机启动的时候，提示你输入密码，然后用你输入的密码进行解密。
　　对于 dm-crypt 的全盘加密，除了“主引导扇区”【没有】加密，还包括 /boot 分区也【没有】加密（因为启动管理器放置在 /boot 分区）。
　　如前所述，这些【没有加密】的部分，会成为攻击者瞄准的弱点。

　　攻击举例：
　　如果某个攻击者可以物理接触你的电脑，此人完全可以把你硬盘上的引导程序替换为一个假的引导程序。当你开机启动的时候，这个【假的】引导程序照样会提示你输入解密的密码。如此一来，你的密码就泄漏了。

◇如何防范“全盘加密的【弱点】”

　　常规的防范措施有如下几种：

　　方法1——采用 BIOS 提供的“硬盘口令”功能
　　一般而言，台式机没有这个功能；大部分商用笔记本有这个功能。
　　这个功能的安全性如何，要看具体的笔记本品牌（不同厂商的实现，可能不一样，因此安全性也不一样）。如果这个功能比较靠谱，就可以防止攻击者在你不知情的情况下，替换你硬盘上的引导程序。

　　方法2——采用外部存储介质进行引导
　　简而言之，就是把引导程序放到【可引导的】外部介质（比如 U盘、SD卡、MMC卡）。先用外部介质进行引导，然后通过外部介质中的引导程序，提示你输入密码，然后解密硬盘，最后再启动硬盘上的操作系统。
　　对于“U盘/SD卡/MMC卡”而言，因为可以随身携带或隐藏在某处，被攻击者物理接触的风险会降低。
　　对于 TrueCrypt/VeraCrypt【没法】用这招。而对于 dm-crypt，可以用这招。这种玩法略显复杂，不适合菜鸟。考虑到本文是“扫盲性质”的教程，暂且不提。

　　方法3——把【整个系统】安装到外部存储介质
　　这种玩法就是把【整个操作系统】都安装到外部存储介质（比如 U盘、SD卡、MMC卡）。开机时，需要先插入外部存储介质，启动整个操作系统。然后在这个操作系统中内置的 dm-crypt 挂载加密的硬盘。
　　对于“U盘/SD卡/MMC卡”而言，因为可以随身携带或隐藏在某处，被攻击者物理接触的风险会降低。
　　很多主流的 Linux 发行版，默认提供了 Live CD 的功能（也就是用光盘直接启动出一个【可用】的 Linux 环境）
　　对这类发行版，你可以用工具把 Live CD 的 ISO 镜像文件“烧制”到 U盘/SD卡/MMC卡。然后就可以用来启动电脑。具体的教程参见《如何用 ISO 镜像制作 U 盘安装盘（通用方法、无需 WinPE）》。

★混用 dm-crypt 和 TrueCrypt/VeraCrypt

　　在本文结束前，俺最后聊一下如何混用 dm-crypt 和 TrueCrypt/VeraCrypt。

◇为啥要混用？

　　在本文开头部分给出了一个“功能对比”的清单，从中可以看出 dm-crypt 和 TrueCrypt/VeraCrypt 各有独到之处。
　　比如 dm-crypt 可以用来加密 Linux 的系统分区（root filesystem），而 TrueCrypt 和 VeraCrypt 都做不到；
　　反之，TrueCrypt 和 VeraCrypt 提供了“隐藏卷”的功能。可以用该功能来实现“Plausible Deniability”（介绍参见“这里”），而 dm-crypt 做不到这点。
　　因此，有必要组合这两者。

◇“dm-crypt + TrueCrypt” VS “dm-crypt + VeraCrypt”

　　截止俺写本文的时候，TrueCrypt 的 Linux 版本【尚未发现】高危漏洞，所以你如果要继续使用 Linux 下的 TrueCrypt，也是可以的。
　　但是考虑到 TrueCrypt 已经停止维护，长远来讲，还是建议用“dm-crypt + VeraCrypt”这个组合进行混用。
　　另外，VeraCrypt 增加了 PIM 功能来对抗暴力破解。对那些安全要求非常高的同学，这个“PIM 功能”也是有吸引力的。（关于 PIM 功能，参见《扫盲 VeraCrypt——跨平台的 TrueCrypt 替代品》）

◇混用的思路

　　首先用 dm-crypt/cryptsetup 对系统分区（root filesystem）进行加密 或者 实现全盘加密。（具体玩法参见前面的章节）
　　然后在已经加密的分区中，创建 TrueCrypt/VeraCrypt 的虚拟加密盘，并使用隐藏卷的功能。（如何使用隐藏卷，参见《TrueCrypt 使用经验[4]：关于隐藏卷的使用和注意事项》）
　　把你最敏感最重要的数据，存储在【隐藏卷】中。
　　假设将来有一天，你受到胁迫，你可以交出 dm-crypt 的加密密码。然后利用隐藏卷这个功能，来施展【Plausible Deniability】这个技巧，迷惑胁迫你的人。关于该技巧的使用场景，参见这篇博文里面的◇Plausible Deniability章节。

★如果你对 TrueCrypt/VeraCrypt 不放心，该咋办？

　　本来这个话题应该是放到之前那篇博文来聊的。但是在写前面那篇博文的时候，俺还没有扫盲“dm-crypt/cryptsetup”。于是就把这个话题留到今天这篇。

◇某些用户的担心

　　从俺博客的读者留言中，可以看出某些人对这两款工具都不太放心。
　　TrueCrypt
　　虽然历史悠久，口碑极好。但是官网已经宣布“停止维护”。而且上个月底（9月底）刚曝光了 Windows 版本的高危漏洞。
　　VeraCrypt
　　因为这个开源项目的历史比较短，有些同学担心这个项目会不会是一个蜜罐项目。

◇俺的分析

　　先不管这两个软件在【代码层面】是否有后门，咱们先来说【加密盘的格式】。
　　“加密盘格式”与“程序代码”不同。“加密盘格式”是很少变化的（基本是静态的），而“程序代码”会随着软件版本的升级，而不断发生变化——有可能这个版本没有后门，但是下一个版本就被植入后门。
　　“TrueCrypt 的加密盘格式”已经被很多安全专家研究过。包括这两年安全界发起了对 TrueCrypt 的安全审计，其中一项工作就是：评估加密盘的格式。
　　到目前为止，至少【没有】发现该格式有明显的后门或弱点。
　　综上所述，俺认为 TrueCrypt 的加密盘格式是可靠的（可信的）。

　　而 VeraCrypt 的加密盘格式，跟 TrueCrypt 的格式【几乎完全一样】——俺专门看过这两者的技术规范文档，加密盘头部（header）的结构【完全一样】，仅有的差异在于某个标志位（从 TrueCrypt 的标志改为 VeraCrypt 的标志）。
　　因此，VeraCrypt 的加密盘格式，也是可靠的（可信的）。

◇防范措施

　　基于上述分析，有一个策略可以帮你规避 TrueCrypt/VeraCrypt【软件本身】潜在的后门。具体步骤如下：

　　1.
　　你在某个操作系统虚拟机中，安装好 TrueCrypt 或 VeraCrypt。
　　2.
　　使用虚拟机中的 TrueCrypt 或 VeraCrypt 帮你创建【虚拟】加密盘。
　　3.
　　把创建好的【虚拟】加密盘 copy 到你的 Linux 环境中，用 dm-crypt 打开加密盘进行使用。
　　4.
　　如果需要修改加密盘的密码或 keyfile，再把【虚拟】加密盘 copy 回操作系统虚拟机中，用 TrueCrypt 或 VeraCrypt 修改密码或 keyfile。

　　基于上述步骤，你的 Linux 系统中完全不会运行 TrueCrypt 或 VeraCrypt，但是又可以享受这两款软件的强大功能（比如“隐藏卷”、比如“多重加密算法”）。
　　代价就是：操作步骤稍嫌繁琐（需要 copy 虚拟加密盘）。这也是没办法滴——“安全性”和“易用性”通常都是矛盾的。


俺博客上，和本文相关的帖子（需翻墙）：
《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》
《扫盲 VeraCrypt——跨平台的 TrueCrypt 替代品》
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