Файловая система NTFS Механизм EFS (стр. 3 из 4)
После этого Lsasrv генерирует для файла FEK, обращаясь к средствам шифрования RSA, реализованным в Microsoft Base Cryptographic Provider 1.0.
К этому моменту Lsasrv уже получил FEK и может сгенерировать информацию EFS, сохраняемую вместе с файлом, включая зашифрованную версию FEK. Lsasrv считывает из параметра реестра HKEY_CURRENT _USER\Software\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\EFS\CurrentKeys\CertificateHash значение, присвоенное пользователю, который затребовал операцию шифрования, и получает сигнатуру открытого ключа этого пользователя. Этот раздел не появляется в реестре, если ни один файл или каталог не зашифрован. Lsasrv использует эту сигнатуру для доступа к открытому ключу пользователя и для шифрования FEK.
Теперь Lsasrv может создать информацию, которую EFS сохранит вместе с файлом. EFS хранит в зашифрованном файле только один блок информации, в котором содержаться записи для всех пользователей этого файла. Данные записи называются элементами ключей (key entries); они хранятся в области сопоставленных с файлом данных EFS, которая называется Data Decryption Field (DDF2). Совокупность нескольких элементов ключей называется связкой ключей (key ring), поскольку EFS позволяет нескольким лицам совместно использовать шифрованный файл.
Формат данных EFS, сопоставленных с файлом, и формат элемента ключа показан на рисунке. В первой части элемента ключа EFS хранит информацию, достаточную для точного описания открытого ключа пользователя. В нее входит пользовательский идентификатор защиты (SID), имя контейнера, в котором хранится ключ, имя компонента доступа к криптографическим сервисам и хеш сертификата криптографической пары. Во второй части элемента ключа содержится шифрованная версия FEK. Lsasrv шифрует FEK через CryptoAPI по алгоритму RSA с применением открытого ключа данного пользователя.
| Пользовательский SID (S-1-5-21-…) |
| Имя контейнера (ее341-2144-55ba…) |
| Имя компонента доступа (Microsoft Base Cryptographic Provider 1.0) |
| Хэш сертификата EFS (cb3e4e…) |
| Зашифрованный FEK (03fe4f3c…) |
| Версия |
| Контрольная сумма |
| Число элементов ключей DDF |
 DDF-элемент ключа 1 |
| DDF-элемент ключа 2 |
| Число элементов ключей DRF |
| DRF-элемент ключа 1 |
 |
Допустим, сотрудник компании использовал CryptoAPI для хранения своего закрытого ключа на смарт-карте, а потом потерял ее. В этом случае восстановить его зашифрованные данные можно только с помощью агентов восстановления.
Агенты восстановления (Recovery Agents) определяются в политике безопасности Encrypted Data Recovery Agents (Агенты восстановления шифрованных данных) на локальном компьютере или в домене. Эта политика доступна через оснастку Group Policy (Групповая политика) консоли ММС. Можно добавить агенты восстановления и указать, какие криптографические пары (обозначенные их сертификатами) могут использовать эти агенты для восстановления шифрованных данных. Lsasrv интерпретирует политику восстановления в процессе своей инициализации или при получении уведомления об изменении политики восстановления. EFS создает DRF-элементы ключей для каждого агента восстановления, используя компонент доступа к криптографическим сервисам, зарегистрированный для EFS-восстановления. Компонентом по умолчанию служит Base Cryptographic Provider 1.0.
На завершающем этапе создания информации EFS для файла Lsasrv вычисляет контрольную сумму для DDF и DRF по механизму хеширования MD5 из Base Cryptographic Provider 1.0. Lsasrv хранит вычисленную контрольную сумму в заголовке данных EFS. EFS ссылается на эту сумму при расшифровке, чтобы убедиться в том, что сопоставленные с файлом данные EFS не повреждены и не взломаны.
После создания всех данных, необходимых для шифруемого пользователем файла, Lsasrv приступает к шифрованию файла и создает его резервную копию, Efs0.tmp (если есть другие резервные копии, Lsasrv просто увеличивает номер в имени резервного файла). Резервная копия помещается в тот каталог, где находится шифруемый файл. Lsasrv применяет к резервной копии ограничивающий дескриптор защиты, так что доступ к этому файлу можно получить только по учетной записи System. Далее Lsasrv инициализирует файл журнала, созданный им на первом этапе процесса шифрования и регистрирует в нем факт создания резервного файла. Lsasrv шифрует исходный файл только после его резервирования.
Далее, Lsasrv посылает через NTFS драйверу устройства EFS команду на добавление к исходному файлу созданной информации EFS. NTFS получает эту команду, но поскольку она не понимает команд EFS, то просто вызывает драйвер EFS. Драйвер EFS принимает посланные Lsasrv данные EFS и применяет их к файлу через функции, экспортируемые NTFS. Эти функции позволяют EFS добавить к NTFS-файлу атрибут $LOGGED_UTILITY_STREAM. После этого управление возвращается к Lsasrv, который копирует содержимое шифруемого файла в резервный. Закончив создание резервной копии (в том числе скопировав все дополнительные потоки данных), Lsasrv отмечает в файле журнала, что резервный файл находится в актуальном состоянии. Затем Lsasrv посылает NTFS другую команду, требуя зашифровать содержимое исходного файла.
Получив от EFS команду на шифрование файла, NTFS удаляет содержимое исходного файла и копирует в него данные резервного. По мере копирования каждого раздела файла NTFS сбрасывает данные раздела из КЭШа файловой системы, и они записываются на диск. Так как файл помечен как шифрованный, NTFS вызывает EFS для шифрования раздела данных перед записью на диск. EFS использует незашифрованный FEK, переданный NTFS, чтобы шифровать файловые данные по алгоритму DESX порциями, равными по размеру одному сектору (512 байт).
В версиях Windows 2000, разрешенных к экспорту за пределы США, драйвер EFS реализует 56-битный ключ шифрования DESX, тогда как в версии, подлежащей использованию только в США, длина ключа DESX равна 128 битам.
После того как файл зашифрован, Lsasrv регистрирует в файле журнала, что шифрование успешно завершено, и удаляет резервную копию файла. В заключении Lsasrv удаляет файл журнала и возвращает управление приложению, запросившему шифрование файла.
Схема процесса шифрование файла через EFS
1. Загружается профиль пользователя, если это необходимо.
2. В каталоге System Volume Information создается файл журнала с именем EFSx.log, где х – уникальное целое число от 0. По мере выполнения следующих этапов в журнал заносятся записи, позволяющие восстановить файл после сбоя системы в процессе шифрования.
3. Base Cryptographic Provider 1.0 генерирует для файла случайное 128-битное число, используемое в качестве FEK.
4. Генерируется или считывается криптографическая пара ключей пользователя. Она идентифицируется в HKEY_CURRENT_USER\ Software \Microsoft\Windows NT\CurrentVersion \EFS\CurrentKeys\ CertificateHash.
5. Для файла создается связка ключей DDF с элементом для данного пользователя. Этот элемент содержит копию FEK, зашифрованную с помощью открытого EFS-ключа пользователя.
6. Для файла создается связка ключей DRF. В нем есть элементы для каждого агента восстановления в системе, и при этом в каждом элементе содержится копия FEK, зашифрованная с помощью открытого EFS-ключа пользователя.
7. Создается резервный файл с именем вида EFS0.tmp в том каталоге, где находится шифруемый файл.
8. Связка ключей DDF и DRFдобавляются к заголовку и сопоставляются с файлом как атрибут EFS.
9. Резервный файл помечается как шифрованный, и в него копируется содержимое исходного файла.
10. Содержимое исходного файла уничтожается, в него копируется содержимое резервного. В результате этой операции данные исходного файла шифруются, так как теперь файл помечен как шифрованный.
11. Удаляется резервный файл.
12. Удаляется файл журнала.
13. Выгружается профиль пользователя, загруженный на шаге 1.
При сбое системы во время шифрования согласованные данные непременно сохраняются в одном из файлов – исходном или резервном. Когда Lsasrv инициализируется после сбоя системы, он ищет файлы журнала в каталоге System Volume Information на каждом NTFS-томе в системе. Если Lsasrv находит один или несколько файлов журнала, он изучает их содержимое и определяет порядок восстановления. Если исходный файл не был модифицирован на момент аварии, Lsasrv удаляет файл журнала и соответствующий резервный файл; иначе он копирует резервный файл поверх исходного (частично шифрованного) файла, после чего удаляет журнал и резервную копию. После того как Lsasrv обработает файлы журналов, файловая система возвращается в целостное состояние без потери пользовательских данных.
Процесс расшифровки начинается, когда пользователь открывает шифрованный файл. При открытии файла NTFS анализирует его атрибуты и выполняет функцию обратного вызова в драйвере EFS. Драйвер EFS считывает атрибут $LOGGED_UTILITY_STREAM, сопоставленный с шифрованным файлом. Чтобы прочитать этот атрибут, драйвер вызывает функции поддержки EFS, которые NTFS экспортирует для EFS. NTFS выполняет все необходимые действия, чтобы открыть файл. Драйвер EFS проверяет наличие у пользователя, открывающего файл, прав доступа к данным шифрованного файла, т.е. зашифрованный FEK в связке ключей DDF и DRF должен соответствовать криптографической паре ключей, сопоставленной с пользователем. После такой проверки EFS получает расшифрованный FEK файла, применяемый для обработки данных в операциях, которые пользователь может выполнять над файлом.