какой алгоритм применяется в windows по умолчанию при шифровании файлов и папок на томе ntfs
Шифрование файлов и папок в Windows: BitLocker и EFS
В этой статье мы расскажем о том, как зашифровать файлы и папки стандартными методами Windows 10, а также рассмотрим две утилиты для шифрования: BitLocker и EFS.
Содержание:
Операционная система Windows имеет встроенные утилиты, предназначенные для шифрования данных. С их помощью можно защитить данные от третьих лиц и скрыть содержимое от тех, кто не знает пароль.
Стоит отметить, что встроенные шифровальщики Windows имеют достаточно простые алгоритмы работы, поэтому при умении и наличии хакерского ПО такое шифрование можно обойти, но для обычных пользователей данные все равно останутся недоступными, что можно применять, к примеру, для компьютеров, которыми пользуется сразу несколько различных пользователей.
Стандартные средства шифрования Windows и их различия
Windows снабжен встроенными средствами для шифрования данных: BitLocker и EFS.
Данные утилиты позволяют быстро провести шифрование данных и устанавливать собственные пароли на файлы.
Шифровальщик BitLocker является узкоспециализированной программой, предназначенной для шифрования дисков. С её помощью можно защитить данные на всем жестком диске или его разделе, без возможности шифрования отдельных каталогов и файлов.
Утилита EFS – заполняет пробел BitLocker и шифрует как отдельные папки, так и всевозможные файлы. Функционал EFS позволяет простым и быстрым способом сделать данные недоступными для других пользователей.
Шифрование при помощи EFS
Сразу стоит отметить, что домашняя версия ОС Windows не подходит для шифрования данных встроенными средствами, поскольку алгоритмы работы утилиты являются неэффективными при данной версии системы. Помимо этого, пользователю следует обзавестись съемным носителем, где можно хранить специальный ключ, способный расшифровать информацию в случае утери доступа к профилю ОС.
Для начала работы с утилитой EFS следует выбрать необходимые для шифрования данные и поместить их в одну папку.
Теперь необходимо выделить папку и нажать по выделенной области правой кнопкой мыши, где следует выбрать пункт «Свойства» и в открывшемся окне перейти во вкладку «Общие». На вкладке общее кликаем по кнопке «Другие», как показано на скриншоте.
В открывшемся окне выбираем самый нижний пункт «Шифровать содержимое для защиты данных» и нажимаем «Ок».
После нажатия кнопки «Применить» пользователю будет предложено два варианта шифрования. Выбираем один из них, нажимаем «Ок».
Теперь папка станет недоступной для других пользователей, использующих иную учетную запись. Стоит отметить, что текущий пользователь сможет открыть данные в любой момент, поэтому для своего профиля Windows следует придумать надежный пароль.
Как использовать ключи шифровальщика?
После проведенного шифрования система автоматически предупредит о создании специального ключа, при помощи которого можно расшифровать указанную папку в экстренной ситуации.
Как правило, оповещение будет показано в правом нижнем углу, где зачастую находятся настройки громкости.
Нажимаем по оповещению и видим окно с возможными действиями с ключом. Если необходимо создать резервную копию ключа, нажимаем по пункту «Архивировать сейчас».
После этого откроется окно мастера экспорта сертификатов. Нажимаем «Далее» и переходим к окну с установками. Указываем необходимые или оставляем текущие параметры и нажимаем «Далее».
В открывшемся окне указываем метод создания с паролем и устанавливаем собственный пароль.
Следующим шагом будет сохранение ключа на любой внешний накопитель. При создании ключа появляется гарантия того, что необходимую папку можно будет открыть и просмотреть даже в случае утери доступа к своей учетной записи.
Шифрование диска при помощи BitLocker
При необходимости шифрования дисков или съемных накопителей следует воспользоваться встроенной утилитой BitLocker, которая позволит провести шифрование большого объема данных. Чтобы начать работу с BitLocker, необходима максимальная, профессиональная или корпоративная версия Windows.
Для доступа к BitLocker следует нажать ПКМ по кнопке «Пуск», выбрать пункт «Панель управления» и зайти в первый раздел «Система и безопасность».
В открывшемся окне переходим к пункту «Шифрование диска Bitlocker».
Теперь необходимо активировать утилиту напротив системного диска или необходимого тома.
Программа автоматически проведет анализ диска и предложит выбрать способ разблокировки.
Если материнская плата обладает модулем TPM, можно выбрать дополнительные способы разблокировки. Также в утилите доступна возможность защитить диск паролем или создать специальную флешку с ключом, который сможет разблокировать диск при подключении.
Независимо от выбора способа разблокировки, программа BitLocker предоставит специальный ключ для разблокировки диска. Им можно воспользоваться при утере флешки или пароля.
Данный ключ можно распечатать, сохранить в виде документа на съемный носитель или сохранить на сервере Microsoft. Стоит отметить, что этот этап является очень важным, поскольку без экстренного ключа и при утере других средств разблокировки диск останется заблокированным.
После выполнения всех действий утилита предложит выбрать метод шифрования, из которых следует выбрать предпочтительный.
После этого компьютер будет перезагружен, а при новой загрузке в системе будет присутствовать указатель процесса шифрования.
Ошибка BitLocker
В некоторых случаях вместо выбора способа разблокировки может появиться сообщение об ошибке. Это означает, что данный компьютер не оборудован TPM модулем, расположенным на материнской плате. Модуль TPM является специальным микрочипом, в котором могут храниться зашифрованные ключи, используемые при разблокировке дисков.
Если модуль не подключен, существует способ обхода данной ошибки. Для этого следует выполнить следующие шаги:
Шаг 1. Нажимаем ПКМ по кнопке «Пуск», выбираем команду «Выполнить» и в открывшемся окне вводим команду «gpedit.msc».
Шаг 2. В редакторе групповой политики следует перейти по следующему пути: «Локальный компьютер», «Конфигурация компьютера», «Административные шаблоны», «Компоненты Windows», «Шифрование диска BitLocker», «Диски операционной системы».
Зайдя в последний раздел, в окне справа можно увидеть отображение множества пунктов. Среди них необходимо выбрать «Этот параметр политики позволяет настроить требование дополнительной проверки подлинности при запуске».
Шаг 3. В левой части появившегося окна следует выбрать пункт «Включено», а также проверить наличие галочки возле параметра «Разрешить использование BitLocker…». Выполненные действия следует подтвердить кнопкой «Применить».
Как разблокировать зашифрованный диск?
Разблокировка зашифрованного диска происходит соответственно с выбранным методом разблокировки. Это может быть специальный пин-код, который необходимо ввести в начале работы, либо подключение флешки-ключа. После разблокировки пользователь может настроить работу BitLocker, изменить пароль или убрать шифрование.
Стоит отметить, что BitLocker – достаточно требовательная утилита, которая тратит ресурсы компьютера во время работы. При включенном шифровальщике дисков производительность системы может падать вплоть до десяти процентов.
Как защитить паролем отдельные папки и файлы?
Функционал шифровальщика данных EFS может показаться слега ограниченным и не очень удобным при использовании в сети, поэтому многие пользователи прибегают к шифрованию данных при помощи встроенного архиватора данных WinRAR. Запаковав файлы в архив, можно добавить к нему пароль, защищающий файлы от просмотра третьими лицами.
Чтобы зашифровать папку или файл, следуйте шагам:
Шаг 1. Выбираем нужную папку или файл и нажимаем по нему правой кнопкой мыши. В открывшемся списке следует выбрать «Добавить в архив».
Шаг 2. В открывшемся окне выбираем пункт «Установить пароль». В следующем окне следует дважды ввести свой пароль и нажать «Ок».
Шаг 3. Финальным этапом будет выбор метода сжатия, имени и других параметров будущего архива с паролем. Данные параметры можно выбирать по своему усмотрению.
Теперь при открытии архива понадобиться вводить пароль.
Шифрование файлов
Зашифрованная файловая система (EFS) обеспечивает дополнительный уровень безопасности для файлов и каталогов. Он обеспечивает криптографическую защиту отдельных файлов на томах файловой системы NTFS с помощью системы с открытым ключом.
как правило, управление доступом к объектам файлов и каталогов, предоставляемым моделью безопасности Windows, достаточно для защиты несанкционированного доступа к конфиденциальным сведениям. Однако в случае утери или кражи ноутбука, содержащего конфиденциальные данные, защита этих данных может быть скомпрометирована. Шифрование файлов повышает безопасность.
Разреженные файлы могут быть зашифрованы.
TxF не поддерживает большинство операций с файлами шифрованной файловой системы (EFS). Единственными операциями, поддерживаемыми TxF, являются операции чтения, такие как реаденкриптедфилерав.
В этом разделе
| Раздел | Описание |
|---|---|
| Обработка зашифрованных файлов и каталогов | Файл, помеченный как зашифрованный, шифруется файловой системой NTFS с использованием текущего драйвера шифрования. |
| Зашифрованные файлы и ключи пользователей | Список функций, используемых для создания нового ключа, добавления ключа в зашифрованный файл, запроса ключей для зашифрованного файла и удаления ключей из зашифрованного файла. |
| Резервное копирование и восстановление зашифрованных файлов | Функции необработанного шифрования обеспечивают резервное копирование зашифрованных файлов. |
Дополнительные сведения о шифровании см. в разделе Криптография.
Шифрующая файловая система (EFS)
Шифрующая файловая система это тесно интегрированная с NTFS служба, располагающаяся в ядре Windows 2000. Ее назначение: защита данных, хранящихся на диске, от несанкционированного доступа путем их шифрования. Появление этой службы не случайно, и ожидалось давно. Дело в том, что существующие на сегодняшний день файловые системы не обеспечивают необходимую защиту данных от несанкционированного доступа.
Внимательный читатель может возразить мне: а как же Windows NT с ее NTFS? Ведь NTFS обеспечивает разграничение доступа и защиту данных от несанкционированного доступа! Да, это правда. Но как быть в том случае, когда доступ к разделу NTFS осуществляется не с помощью средств операционной системы Windows NT, а напрямую, на физическом уровне? Ведь это сравнительно легко реализовать, например, загрузившись с дискеты и запустив специальную программу: например, весьма распространенную ntfsdos. В качестве более изощренного примера можно указать продукт NTFS98. Конечно, можно предусмотреть такую возможность, и задать пароль на запуск системы, однако практика показывает, что такая защита малоэффективна, особенно в том случае, когда за одним компьютером работают сразу несколько пользователей. А если злоумышленник может извлечь жесткий диск из компьютера, то здесь уже не помогут никакие пароли. Подключив диск к другому компьютеру, его содержимое можно будет прочитать с такой же легкостью, что и эту статью. Таким образом, злоумышленник свободно может овладеть конфиденциальной информацией, которая хранится на жестком диске.
Единственный способ защиты от физического чтения данных это шифрование файлов. Простейший случай такого шифрования — архивирование файла с паролем. Однако здесь есть ряд серьезных недостатков. Во-первых, пользователю требуется каждый раз вручную шифровать и дешифровать (то есть, в нашем случае архивировать и разархивировать) данные перед началом и после окончания работы, что уже само по себе уменьшает защищенность данных. Пользователь может забыть зашифровать (заархивировать) файл после окончания работы, или (еще более банально) просто оставить на диске копию файла. Во-вторых, пароли, придуманные пользователем, как правило, легко угадываются. В любом случае, существует достаточное количество утилит, позволяющих распаковывать архивы, защищенные паролем. Как правило, такие утилиты осуществляют подбор пароля путем перебора слов, записанных в словаре.
Система EFS была разработана с целью преодоления этих недостатков. Ниже мы рассмотрим более подробно детали технологии шифрования, взаимодействие EFS с пользователем и способы восстановления данных, познакомимся с теорией и реализацией EFS в Windows 2000, а также рассмотрим пример шифрования каталога при помощи EFS.
Технология шифрования
EFS использует архитектуру Windows CryptoAPI. В ее основе лежит технология шифрования с открытым ключом. Для шифрования каждого файла случайным образом генерируется ключ шифрования файла. При этом для шифрования файла может применяться любой симметричный алгоритм шифрования. В настоящее же время в EFS используется один алгоритм, это DESX, являющийся специальной модификацией широко распространенного стандарта DES.
Ключи шифрования EFS хранятся в резидентном пуле памяти (сама EFS расположена в ядре Windows 2000), что исключает несанкционированный доступ к ним через файл подкачки.
Взаимодействие с пользователем
По умолчанию EFS сконфигурирована таким образом, что пользователь может сразу начать использовать шифрование файлов. Операция шифрования и обратная поддерживаются для файлов и каталогов. В том случае, если шифруется каталог, автоматически шифруются все файлы и подкаталоги этого каталога. Необходимо отметить, что если зашифрованный файл перемещается или переименовывается из зашифрованного каталога в незашифрованный, то он все равно остается зашифрованным. Операции шифрования/дешифрования можно выполнить двумя различными способами — используя Windows Explorer или консольную утилиту Cipher.
Для того чтобы зашифровать каталог из Windows Explorer, пользователю нужно просто выбрать один или несколько каталогов и установить флажок шифрования в окне расширенных свойств каталога. Все создаваемые позже файлы и подкаталоги в этом каталоге будут также зашифрованы. Таким образом, зашифровать файл можно, просто скопировав (или перенеся) его в «зашифрованный» каталог.
Зашифрованные файлы хранятся на диске в зашифрованном виде. При чтении файла данные автоматически расшифровываются, а при записи — автоматически шифруются. Пользователь может работать с зашифрованными файлами так же, как и с обычными файлами, то есть открывать и редактировать в текстовом редакторе Microsoft Word документы, редактировать рисунки в Adobe Photoshop или графическом редакторе Paint, и так далее.
Необходимо отметить, что ни в коем случае нельзя шифровать файлы, которые используются при запуске системы — в это время личный ключ пользователя, при помощи которого производится дешифровка, еще недоступен. Это может привести к невозможности запуска системы! В EFS предусмотрена простая защита от таких ситуаций: файлы с атрибутом «системный» не шифруются. Однако будьте внимательны: это может создать «дыру» в системе безопасности! Проверяйте, не установлен ли атрибут файла «системный» для того, чтобы убедиться, что файл действительно будет зашифрован.
Важно также помнить о том, что зашифрованные файлы не могут быть сжаты средствами Windows 2000 и наоборот. Иными словами, если каталог сжат, его содержимое не может быть зашифровано, а если содержимое каталога зашифровано, то он не может быть сжат.
В том случае, если потребуется дешифровка данных, необходимо просто снять флажки шифрования у выбранных каталогов в Windows Explorer, и файлы и подкаталоги автоматически будут дешифрованы. Следует отметить, что эта операция обычно не требуется, так как EFS обеспечивает «прозрачную» работу с зашифрованными данными для пользователя.
Восстановление данных
EFS обеспечивает встроенную поддержку восстановления данных на тот случай, если потребуется их расшифровать, но, по каким-либо причинам, это не может быть выполнено обычным. По умолчанию, EFS автоматически сгенерирует ключ восстановления, установит сертификат доступа в учетной записи администратора и сохранит его при первом входе в систему. Таким образом, администратор становится так называемым агентом восстановления, и сможет расшифровать любой файл в системе. Разумеется, политику восстановления данных можно изменить, и назначить в качестве агента восстановления специального человека, ответственного за безопасность данных, или даже несколько таких лиц.
Немного теории
EFS осуществляет шифрование данных, используя схему с общим ключом. Данные шифруются быстрым симметричным алгоритмом при помощи ключа шифрования файла FEK (file encryption key). FEK — это случайным образом сгенерированный ключ определенной длины. Длина ключа в североамериканской версии EFS 128 бит, в международной версии EFS используется уменьшенная длина ключа 40 или 56 бит.
FEK шифруется одним или несколькими общими ключами шифрования, в результате чего получается список зашифрованных ключей FEK. Список зашифрованных ключей FEK хранится в специальном атрибуте EFS, который называется DDF (data decryption field — поле дешифрования данных). Информация, при помощи которой производится шифрование данных, жестко связана с этим файлом. Общие ключи выделяются из пар пользовательских ключей сертификата X509 с дополнительной возможностью использования «File encryption». Личные ключи из этих пар используются при дешифровке данных и FEK. Личная часть ключей хранится либо на смарт-картах, либо в другом надежном месте (например, в памяти, безопасность которой обеспечивается при помощи CryptoAPI).
FEK также шифруется при помощи одного или нескольких ключей восстановления (полученных из сертификатов X509, записанных в политике восстановления зашифрованных данных для данного компьютера, с дополнительной возможностью «File recovery»).
Как и в предыдущем случае, общая часть ключа используется для шифрования списка FEK. Список зашифрованных ключей FEK также хранится вместе с файлом в специальной области EFS, которая называется DRF (data recovery field — поле восстановления данных). Для шифрования списка FEK в DRF используется только общая часть каждой пары ключей. Для нормального осуществления файловых операций необходимы только общие ключи восстановления. Агенты восстановления могут хранить свои личные ключи в безопасном месте вне системы (например, на смарт-картах). На рисунке приведены схемы процессов шифрования, дешифрования и восстановления данных.
Процесс шифрования
Незашифрованный файл пользователя шифруется при помощи случайно сгенерированного ключа FEK. Этот ключ записывается вместе с файлом, файл дешифруется при помощи общего ключа пользователя (записанного в DDF), а также при помощи общего ключа агента восстановления (записанного в DRF).
Процесс дешифрования
Сначала используется личный ключ пользователя для дешифрации FEK — для этого используется зашифрованная версия FEK, которая хранится в DDF. Расшифрованный FEK используется для поблочного дешифрования файла. Если в большом файле блоки считываются не последовательно, то дешифруются только считываемые блоки. Файл при этом остается зашифрованным.
Процесс восстановления
Этот процесс аналогичен дешифрованию с той разницей, что для дешифрования FEK используется личный ключ агента восстановления, а зашифрованная версия FEK берется из DRF.
Реализация в Windows 2000
На рисунке показана архитектура EFS:
EFS состоит из следующих компонентов:
Драйвер EFS
Этот компонент расположен логически на вершине NTFS. Он взаимодействует с сервисом EFS, получает ключи шифрования файлов, поля DDF, DRF и другие данные управления ключами. Драйвер передает эту информацию в FSRTL (file system runtime library, библиотека времени выполнения файловой системы) для прозрачного выполнения различных файловых системных операций (например, открытие файла, чтение, запись, добавление данных в конец файла).
Библиотека времени выполнения EFS (FSRTL)
FSRTL — это модуль внутри драйвера EFS, который осуществляет внешние вызовы NTFS для выполнения различных операций файловой системы, таких как чтение, запись, открытие зашифрованных файлов и каталогов, а также операций шифрования, дешифрования, восстановления данных при записи на диск и чтении с диска. Несмотря на то, что драйвер EFS и FSRTL реализованы в виде одного компонента, они никогда не взаимодействуют напрямую. Для обмена сообщениями между собой они используют механизм вызовов NTFS. Это гарантирует участие NTFS во всех файловых операциях. Операции, реализованные с использованием механизмов управления файлами, включают запись данных в файловые атрибуты EFS (DDF и DRF) и передачу вычисленных в EFS ключей FEK в библиотеку FSRTL, так как эти ключи должны устанавливаться в контексте открытия файла. Такой контекст открытия файла позволяет затем осуществлять незаметное шифрование и дешифрование файлов при записи и считывании файлов с диска.
Служба EFS
Служба EFS является частью подсистемы безопасности. Она использует существующий порт связи LPC между LSA (Local security authority, локальные средства защиты) и работающим в kernel-mode монитором безопасности для связи с драйвером EFS. В режиме пользователя служба EFS взаимодействует с программным интерфейсом CryptoAPI, предоставляя ключи шифрования файлов и обеспечивая генерацию DDF и DRF. Кроме этого, служба EFS осуществляет поддержку интерфейса Win32 API.
Win32 API
Обеспечивает интерфейс программирования для шифрования открытых файлов, дешифрования и восстановления закрытых файлов, приема и передачи закрытых файлов без их предварительной расшифровки. Реализован в виде стандартной системной библиотеки advapi32.dll.
Немного практики
Система предлагает зашифровать также и каталог, в котором находится выбранный файл, так как в противном случае шифрование будет автоматически отменено при первой модификации такого файла. Всегда имейте это в виду, когда шифруете отдельные файлы!
На этом процесс шифрования данных можно считать законченным.
Чтобы расшифровать каталоги, просто снимите выделение в пункте «Encrypt contents to secure data». При этом каталоги, а также все содержащиеся в них подкаталоги и файлы будут расшифрованы.