Защита важной информации от злоумышленников и просто от посторонних глаз – первостепенная задача любого пользователя, ведущего активную деятельность в интернете. Зачастую данные лежат на жестких дисках в открытом виде, что повышает риск их хищения с компьютера. Последствия могут быть самые разные – от потери паролей к различным сервисам до расставания с внушительной суммой денег, хранящейся на электронных кошельках.

В этой статье рассмотрим несколько специализированных программ, которые позволяют зашифровать и защитить паролем файлы, каталоги и съемные носители.

Этот софт, пожалуй, один из самых известных шифровальщиков. TrueCrypt позволяет создавать зашифрованные контейнеры на физических носителях, защищать флешки, разделы и целые жесткие диски от несанкционированного доступа.

PGP Desktop

Это программа-комбайн для максимальной защиты информации на компьютере. PGP Desktop умеет шифровать файлы и каталоги, в том числе и в локальной сети, защищать почтовые вложения и сообщения, создавать закриптованные виртуальные диски, безвозвратно удалять данные путем многопроходной перезаписи.

Folder Lock

Folder Lock – наиболее дружелюбный к пользователю софт. Программа позволяет скрывать из видимости папки, шифровать файлы и данные на флешках, хранить пароли и другую информацию в защищенном хранилище, может бесследно затирать документы и свободное место на дисках, имеет встроенную защиту от взлома.

Dekart Private Disk

Данная программа предназначена исключительно для того, чтобы создавать зашифрованные образы дисков. В настройках можно указать, какие программы, содержащиеся в образе, будут запускаться при монтировании или демонтировании, а также включить брандмауэр, отслеживающий приложения, которые пытаются получить доступ к диску.

R-Crypto

Еще один софт для работы с закриптованными контейнерами, которые выступают в качестве виртуальных носителей данных. Контейнеры R-Crypto можно подключать как флешки или обычные жесткие диски и отключать их от системы при выполнении условий, указанных в настройках.

Crypt4Free

Crypt4Free – программа для работы с файловой системой. Она позволяет шифровать обычные документы и архивы, прикрепленные к письмам файлы и даже информацию в буфере обмена. В состав программы также входит генератор сложных паролей.

RCF EnCoder/DeCoder

Этот маленький шифровальщик дает возможность защищать каталоги и содержащиеся в них документы с помощью создаваемых ключей. Основной особенностью RCF EnCoder/DeCoder является возможность зашифровки текстового содержимого файлов, а также то, что он поставляется только в портативной версии.

Запретный файл

Самый крошечный по объему участник данного обзора. Программа скачивается в виде архива, содержащего один единственный исполняемый файл. Несмотря на это, софт умеет шифровать любые данные с помощью алгоритма IDEA.

Это был небольшой список известных, и не очень, программ для шифрования файлов и папок на жестких дисках компьютера и съемных носителях. Все они имеют разные функции, но выполняют одну задачу – скрывать информацию пользователя от посторонних глаз.

Выбор редакции

Программы шифрование файлов

Шифровать все!

Каждый раз, когда в интернет просачивается информация о скандале, связанном с тем, что куда-нибудь просочились важные документы, я спрашиваю себя, почему они не были зашифрованы? Защита документов должна быть везде, в конце концов.

Алгоритмы шифрования

Алгоритм шифрования похож на черный ящик. Дамп документа, изображения или другой файл, который вы загружаете в него, вы получаете обратно. Но то, что вы видите, кажется бредом.

Превратить эту тарабарщину обратно в нормальный документ можно через окно с тем же паролем, который вы вводили при шифровании. Только так вы получите оригинал.

Правительство США признали Расширенный стандарт шифрования (AES) в качестве стандарта, и все продукты, которые здесь собраны, поддерживают стандарт шифрования AES.

Даже те, кто поддерживает другие алгоритмы, как правило, рекомендуют использовать AES.

Если вы эксперт шифрования, вы можете предпочесть другой алгоритм, Blowfish, и возможно, даже алгоритм Советского правительства по ГОСТу.

Но это уже совсем для любителей экстремальных развлечений. Для рядового пользователя AES - это просто отличное решение.

Криптография с открытым ключом и обмен

Пароли важны, и вы должны держать их в тайне, верно? Ну, не при использовании инфраструктуры открытых ключей (PKI), которая используется при криптографии.

Если я хочу послать вам секретный документ, я просто шифрую его с помощью открытого ключа. Когда вы его получите, вы сможете его использовать, чтобы расшифровать документ. Все просто!

Используя эту систему в обратном направлении, можно создать цифровую подпись, которая подтверждает, что ваш документ пришел от вас и не был изменен. Как? Просто зашифруйте его своим закрытым ключом.

Тот факт, что ваш открытый ключ расшифровывает его, является доказательством, что у вас есть право на его редактирование.

Поддержка PKI является менее распространенной, чем поддержка традиционных симметричных алгоритмов.

Многие продукты позволяют создание саморасшифровывающихся исполняемых файлов.

Также вы можете обнаружить, что получатель может использовать бесплатно определенный инструмент только для расшифровки.

Что лучше?

Сейчас есть огромный выбор продуктов, доступный в области шифрования.

Каждый просто должен выбрать то решение, которое будет удобно по функционалу, практично и стильно с точки зрения интерфейса основного окна программы.

Цифровой CertainSafe сейф проходит через многоступенчатый алгоритм безопасности, которая идентифицирует вас на сайте. Вам придется каждый раз проходить несколько проверок подлинности.

Ваши файлы зашифрованы, если их попытаются взломать, они рассыпятся на части, и никто не сможет их воссоздать. В этом случае существует определенный риск, но при этом, и уровень надежности очень достойный.

Затем каждый кусок файла хранится на другом сервере. Хакер, который смог взломать один из серверов, не сможет сделать ничего полезного.

Блокировка может зашифровать файлы или просто запереть их, чтобы никто не мог их открыть. Она также предлагает зашифрованные шкафчики для безопасного хранения личной конфиденциальной.

Среди многих других полезных функций можно отметить возможность измельчения, шинковки свободного пространства, безопасное сетевое резервное копирование и саморасшифровывающиеся файлы.

VeraCrypt (Windows/OS X/Linux)

VeraCrypt поддерживает шифрование на truecrypt, которое прекратило свое развитие в прошлом году.

Команда разработчиков утверждает, что они уже рассмотрели вопрос, поднятый в ходе первоначального аудита truecrypt, и считают, что его до сих пор можно использовать как доступную версию для , OS X и .

Если вы ищете инструмент шифрования файла, который действительно работает, то это он. VeraCrypt поддерживает AES (наиболее часто используемый алгоритм).

Также он поддерживает TwoFish и Serpent encryption ciphers, поддерживает и создание скрытых зашифрованных томов.

Программный код открыт, большая часть кодовой базы состоит из Truecrypt.

Программа также постоянно развивается, выходят регулярные обновления безопасности и независимого аудита на стадии планирования (по словам разработчиков).

Те из вас, кто уже ее пробовали, хвалили ее за то, что отлично работает инструмент шифрования на лету, а в ваши файлы расшифровываются только тогда, когда они нужны. Так остальное время они хранятся в зашифрованном виде.

Особенно пользователи отмечают, что программа является мощным инструментом, который прост в использовании и всегда к месту. Да, ему не хватает симпатичного интерфейса или тонны наворотов.

AxCrypt (Windows)

AxCrypt - это бесплатная программа, с открытым исходным кодом лицензии GNU.

GPL-лицензированный инструмент шифрования для Windows, который гордится тем, что является простым, эффективным и надежным в использовании.

Он прекрасно интегрируется с оболочкой Windows, так что вы можете щелкнуть правой кнопкой мышки на файле, который требуется зашифровать и дать команду.

Или можно просто настроить исполняемый код, так что файл будет заблокирован, если не будет использоваться в течение определенного периода времени. Его можно будет расшифровать позже, или когда получатель известит о получении.

Файлы с AxCrypt можно расшифровать по требованию или держать их расшифрованными, пока они используются, а затем автоматически они будут зашифрованы.

Он поддерживает 128-битное шифрование AES, обеспечивает защиту от попыток взлома. Он очень легкий (менее 1 Мб.)

Каждый сам для себя решает, какую программу использовать, но, если ваши данные для вас хоть что-то стоят, обязательно задумайтесь о том, что вам нужна программа для шифрования.

Шифрование файлов и папок в Windows

Программы для шифрования файлов: Какие лучше выбрать?

С помощью программы CyberSafe можно шифровать не только отдельные файлы. Программа позволяет зашифровать целый раздел жесткого диска или весь внешний диск (например, USB-диск или флешку). В этой статье будет показано, как зашифровать и скрыть от посторонних глаз зашифрованный раздел жесткого диска.

Шпионы, параноики и обычные пользователи

Кому будет полезна возможность шифрования разделов? Шпионов и параноиков отбросим сразу. Первых не так уж и много и необходимость шифрования данных у них сугубо профессиональная. Вторым лишь бы что-то зашифровать, спрятать и т.д. Хотя никакой реальной угрозы нет и зашифрованные данные не представляют ни для кого никакого интереса, они все равно их шифруют. Именно поэтому нас интересуют простые пользователи, которых, я надеюсь, будет больше, чем шпионов с параноиками.
Типичный сценарий шифрования раздела - это совместное использование компьютера. Здесь есть два варианта применения программы CyberSafe: или каждый из работающих за компьютером пользователей создает виртуальный диск или же каждый отводит себе по разделу на жестком диске для хранения личных файлов и шифрует его. О создании виртуальных дисков уже было написано , а в этой статье речь пойдет именно о шифровании всего раздела.
Допустим, есть жесткий диск на 500 Гб и есть три пользователя, которые периодически работают с компьютером. Не смотря на то, что файловая система NTFS все же поддерживает права доступа и позволяет ограничить доступ одного пользователя к файлам другого пользователя, ее защиты недостаточно. Ведь у одного из этих трех пользователей будут права администратора и он сможет получить доступ к файлам оставшихся двух пользователей.
Поэтому дисковое пространство жесткого диска можно разделить следующим образом:

• Примерно 200 Гб - общий раздел. Этот раздел также будет системным разделом. На нем будет установлена операционная система, программа и будут храниться общие файлы всех трех пользователей.
• Три раздела по ~100 Гб - думаю, 100 Гб вполне достаточно для хранения личных файлов каждого пользователя. Каждый из этих разделов будет зашифрован, а пароль доступа к зашифрованному разделу будет знать только тот пользователь, который зашифровал этот раздел. При этом администратор при всем своем желании не сможет расшифровать раздел другого пользователя и получить доступ к его файлам. Да, при желании администратор может отформатировать раздел и даже удалить его, но получить доступ он сможет только лишь в том случае, если обманом выведает у пользователя его пароль. Но, думаю, этого не произойдет, поэтому шифрование раздела - гораздо более эффективная мера, чем разграничение прав доступа с помощью NTFS.

Шифрование раздела vs виртуальные зашифрованные диски

Что лучше - шифровать разделы или использовать виртуальные зашифрованные диски? Здесь каждый решает сам, поскольку у каждого способа есть свои преимущества и недостатки. Шифрование разделов также надежно, как и шифрование виртуального диска и наоборот.
Что такое виртуальный диск? Смотрите на него как на архив с паролем и степенью сжатия 0. Вот только файлы внутри этого архива зашифрованы гораздо надежнее, чем в обычном архиве. Виртуальный диск хранится на жестком диске в виде файла. В программе CyberSafe вам нужно открыть и смонтировать виртуальный диск и тогда с ним можно будет работать как с обычным диском.
Преимущество виртуального диска в том, что его можно легко скопировать на другой жесткий диск или флешку (если позволяет размер). Например, вы можете создать виртуальный диск на 4 Гб (ограничений на размер виртуального диска нет, если не считать естественных) и при необходимости скопировать файл виртуального диска на флешку или на внешний жесткий диск. С зашифрованным разделом у вас такое проделать не получится. Также файл виртуального диска можно скрыть .
Конечно, при необходимости, можно создать образ зашифрованного диска - на тот случай, если вы хотите сделать его резервную копию или переместить на другой компьютер. Но это уже отдельная история. Если у вас возникнет подобная потребность, рекомендую программу Clonezilla - уже надежное и проверенное решение. Перенос зашифрованного раздела на другой компьютер - это более сложная затея, чем перенос виртуального диска. Если есть такая необходимость, то проще использовать виртуальные диски.
В случае с шифрованием раздела физически шифруется весь раздел. При монтировании этого раздела нужно будет ввести пароль, после чего можно будет работать с разделом, как обычно, то есть читать и записывать файлы.
Какой способ выбрать? Если вы можете себе позволить зашифровать раздел, тогда можно выбрать этот способ. Также весь раздел лучше шифровать, если размер ваших секретных документов довольно большой.
Но есть ситуации, когда использовать весь раздел нельзя или нет смысла. Например, у вас есть только один раздел (диск С:) на жестком диске и по тем или иным причинам (нет прав, например, поскольку компьютер не ваш) вы не можете или не хотите изменять его разметку, тогда нужно использовать виртуальные диски. Нет смысла шифровать весь раздел, если размер документов (файлов), которые вам нужно зашифровать небольшой - несколько гигабайт. Думаю, с этим разобрались, поэтому самое время поговорить о том, какие разделы (диски) можно зашифровать.

Поддерживаемые типы дисков

Вы можете зашифровать следующие типы носителей:

• Разделы жесткого диска, отформатированные в файловых системах FAT, FAT32 и NTFS.
• Флешки, внешние USB-диски за исключением дисков, представляющих мобильные телефоны, цифровые камеры и аудио-проигрыватели.

Нельзя зашифровать:

• CD/DVD-RW-диски, дискеты
• Динамические диски
• Системный диск (с которого загружается Windows)

Начиная с Windows XP, Windows поддерживает динамические диски. Динамические диски позволяют объединять в себе несколько физических жестких дисков (аналог LVM в Windows). Такие диски зашифровать программой невозможно.

Особенности работы с зашифрованным диском

Представим, что вы уже зашифровали раздел жесткого диска. Для работы с файлами на зашифрованном разделе вам нужно его cмонтировать. При монтировании программа запросит у вас пароль к зашифрованному диску, указанный при его шифровании. Поработав с зашифрованным диском, его нужно сразу же размонтировать, иначе файлы останутся доступны пользователям, у которых есть физический доступ к вашему компьютеру.
Другими словами, шифрование защищает ваши файлы только тогда, когда зашифрованный раздел размонтирован. Когда раздел смонтирован, любой, у кого есть физический доступ к компьютеру, может скопировать с него файлы на незашифрованный раздел, USB-диск или внешний жесткий диск и файлы не будут зашифрованы. Поэтому, когда вы работаете с зашифрованным диском, возьмите в привычку всегда размонтировать его каждый раз, когда отлучаетесь от компьютера, даже ненадолго! После того, как вы размонтировали зашифрованный диск, ваши файлы будут под надежной защитой.
Что касается производительности, то при работе с зашифрованным разделом она будет ниже. Насколько ниже - зависит от способностей вашего компьютера, но система останется работоспособной и просто придется подождать чуть дольше, чем обычно (особенно, когда вы будете копировать большие файлы на зашифрованный раздел).

Готовимся к шифрованию

Первым делом нужно раздобыть где-то ИБП. Если у вас ноутбук, все хорошо, если же у вас обычный стационарный компьютер и вы хотите зашифровать раздел, на котором уже есть файлы, то шифрование займет определенное время. Если за это время отключат свет, то потеря данных вам гарантирована. Посему, если ИБП, способного выдержать несколько часов автономной работы у вас нет, рекомендую сделать следующее:

• Сделайте резервную копию своих данных, например, на внешнем жестком диске. Потом от этой копии придется избавиться (желательно после удаления данных с незашифрованного диска затереть свободное пространство утилитой вроде Piriform, чтобы было невозможно восстановить удаленные файлы), поскольку при ее наличии пропадает смысл в наличии зашифрованной копии данных.
• Данные на зашифрованный диск перенесете с копии после того, как диск будет зашифрован. Отформатируйте диск и зашифруйте его. Собственно, отдельно форматировать его не нужно - за вас это сделает CyberSafe, но об этом позже.

Если у вас ноутбук и вы готовы продолжить без создания резервной копии данных (я бы рекомендовал ее на всякий случай сделать), обязательно проверьте диск на наличие ошибок, хотя бы стандартной утилитой Windows. Только после этого нужно приступать к шифрованию раздела/диска.

Шифрование раздела: практика

Итак, теория без практики бессмысленна, поэтому приступим к шифрованию раздела/диска. Запустите программу CyberSafe и перейдите в раздел Шифрование дисков, Шифровать раздел (рис. 1).

Рис. 1. Список разделов/дисков вашего компьютера

Выберите раздел, который вы хотите зашифровать. Если кнопка Создать будет неактивна, то этот раздел зашифровать нельзя. Например, это может быть системный раздел или динамический диск. Также вы не можете одновременно зашифровать несколько дисков. Если вам нужно зашифровать несколько дисков, то операцию шифрования нужно повторить поочередно.
Нажмите кнопку Создать . Далее откроется окно Крипо Диск (рис. 2). В нем нужно ввести пароль, который будет использоваться для расшифровки диска при его монтировании. При вводе пароля проверьте регистр символов (чтобы не была нажата клавиша Caps Lock) и раскладку. Если за спиной никого нет, можно включить переключатель Показать пароль .

Рис. 2. Крипто Диск

Из списка Тип шифрования нужно выбрать алгоритм - AES или ГОСТ. Оба алгоритмы надежные, но в государственных организациях принято использовать только ГОСТ. На своем собственном компьютере или в коммерческой организации вы вольны использовать любой из алгоритмов.
Если на диске есть информация и вы хотите ее сохранить, включите переключатель . Нужно учесть, что в этом случае время шифрования диска значительно возрастет. С другой стороны, если зашифрованные файлы, скажем, находятся на внешнем жестком диске, то вам все равно придется их скопировать на зашифрованный диск для их шифрования, а копирование с шифрованием «на лету» также займет некоторое время. Если вы не сделали резервную копию данных, обязательно включите флажок включите переключатель Сохранить файловую структуру и данные , иначе вы потеряете все ваши данные.
Остальные параметры в окне Крипто Диск можно оставить по умолчанию. А именно - будет использоваться весь доступный размер устройства и будет выполнено быстрое форматирование в файловую систему NTFS. Для начала шифрования нажмите кнопку Принять . Ход процесса шифрования будет отображен в основном окне программы.

Рис. 3. Ход процесса шифрования

После того, как диск будет зашифрован, вы увидите его состояние - зашифрован, скрытый (рис. 4). Это означает, что ваш диск был зашифрован и скрыт - он не будет отображаться в Проводнике и других высокоуровневых файловых менеджерах, но его будут видеть программы для работы с таблицей разделов. Не нужно надеяться, что раз диск скрыт, то его никто не найдет. Все скрытые программой диски будут отображены в оснастке Управление дисками (см. рис. 5) и других программах для разметки диска. Обратите внимание, что в этой оснастке зашифрованный раздел отображается как раздел с файловой системой RAW, то есть без файловой системы вообще. Это нормальное явление - после шифрования раздела Windows не может определить его тип. Однако сокрытие раздела необходимо по совсем иным причинам и далее вы поймете, по каким именно.

Рис. 4. Состояние диска: зашифрован, скрыт. Раздел E: не отображается в Проводнике

Рис. 5. Оснастка Управление дисками

Теперь cмонтируем раздел. Выделите его и нажмите кнопку Восстан. , чтобы вновь сделать раздел видимым (состояние диска будет изменено на просто "зашифрован "). Windows увидит этот раздел, но поскольку она не может распознать тип его файловой системы, она предложит его отформатировать (рис. 6). Этого нельзя ни в коем случае делать, поскольку вы потеряете все данные. Именно поэтому программа скрывает зашифрованные диски - ведь если за компьютером работаете не только вы, другой пользователь может отформатировать якобы не читаемый раздел диска.

Рис. 6. Предложение отформатировать зашифрованный раздел

От форматирования, понятное дело, отказываемся и нажимаем кнопку Монтиров . в основном окне программы CyberSafe. Далее нужно будет выбрать букву диска, через которую вы будете обращаться к зашифрованному разделу (рис. 7).

Рис. 7. Выбор буквы диска

После этого программа попросит ввести пароль, необходимый для расшифровки ваших данных (рис. 8). Расшифрованный раздел (диск) появится в области Подключенные расшифрованные устройства (рис. 9).

Рис. 8. Пароль для расшифровки раздела

Рис. 9. Подключенные расшифрованные устройства

После этого с расшифрованным диском можно будет работать, как с обычным. В Проводнике будет отображен только диск Z: - именно эту букву я назначил расшифрованному диску. Зашифрованный диск E: отображаться не будет.

Рис. 10. Проводник - просмотр дисков компьютера

Теперь можете открыть cмонтированный диск и скопировать на него все секретные файлы (только не забудьте потом их удалить с оригинального источника и затереть на нем свободное пространство).
Когда нужно завершить работу с нашим разделом, то или нажмите кнопку Демонтир. , а затем - кнопку Скрыть или просто закройте окно CyberSafe. Как по мне, то проще закрыть окно программы. Понятное дело, закрывать окно программы во время операции копирования/перемещения файлов не нужно. Ничего страшного и непоправимого не произойдет, просто часть файлов не будет скопирована на ваш зашифрованный диск.

О производительности

Понятно, что производительность зашифрованного диска будет ниже, чем обычного. Но насколько? На рис. 11 я скопировал папку своего профиля пользователя (где есть множество мелких файлов) с диска С: на зашифрованный диск Z:. Скорость копирования показана на рис. 11 - примерно на уровне 1.3 МБ/с. Это означает, что 1 ГБ мелких файлов будет копироваться примерно 787 секунд, то есть 13 минут. Если же скопировать эту же папку на незашифрованный раздел, то скорость будет примерно 1.9 МБ/с (рис. 12). Под конец операции копирования скорость выросла до 2.46 МБ/с, но с такой скоростью было скопировано совсем немного файлов, поэтому считаем, что скорость была на уровне 1.9 МБ/с, а это на 30% быстрее. Тот самый 1 ГБ мелких файлов в нашем случае будет скопирован за 538 секунд или почти 9 минут.

Рис. 11. Скорость копирования мелких файлов с незашифрованного раздела на зашифрованный

Рис. 12. Скорость копирования мелких файлов между двумя незашифрованными разделами

Что же касается крупных файлов, то никакой разницы вы не почувствуете. На рис. 13 приведена скорость копирования крупного файла (видео-файл размером 400 Мб) с одного незашифрованного раздела на другой. Как видите, скорость составила 11.6 МБ/с. А на рис. 14 показана скорость копирования этого же файла с обычного раздела на зашифрованный и она составила 11.1 МБ/с. Разница небольшая и находится в пределах погрешности (все равно скорость незначительно изменяется по ходу выполнения операции копирования). Ради интереса сообщу скорость копирования этого же файла с флешки (не USB 3.0) на жесткий диск - около 8 МБ/с (скриншота нет, но уж поверьте мне).

Рис. 13. Скорость копирования крупного файла

Рис. 14. Скорость копирования крупного файла на зашифрованный раздел

Такой тест не совсем точный, но все же позволяет получить некоторые представления о производительности.
На этом все. Также я рекомендую вам ознакомиться со статьей

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.

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.