开发Linux系统下的磁盘加密方法详解

随着智能手机的计算能力和存储能力的提高，手机中将会存放越来越多的私有数据，这些数据的泄密可能造成严重后果。手机信息安全一直是我们的重点之一，对于一些重要的功能我们要求鉴权后才能使用，但这只能挡住初级的黑客，只能防君子不能防小人，所以我们希望把重要的数据进行加密后再保存。为此，今天花了一点时间去了解Linux 磁盘加密的方法。

方法一： 下载并编译util-linux
http://www.paranoiacs.org/~sluskyb/hacks/util-linux/losetup-combined.patch
http://ftp.cwi.nl/aeb/util-linux/util-linux-2.12.tar.gz
http://hydra.azilian.net/util-linux-2.12-kernel-2.6.patch
tar zxvf util-linux-2.12.tar.gz
cd util-linux-2.12
patch -p1 < ../losetup-combined.patch
patch -p1 < ../util-linux-2.12-kernel-2.6.patch
(如果有_syscall5之类编译错误，将它换成新的调用方式syscall)
make;make install
编译内核(已经支持cryptoloop则跳过此步)
make menuconfig
Device Drivers >Block Devices>Loopback device support
BLK_DEV_CRYPTOLOOP
加载模块
modprobe cryptoloop
(以及加密模块)
创建loop设备
dd if=/dev/zero of=~/cryptoloop.image bs=1M count=10
losetup -e aes-256 /dev/loop0 ~/cryptoloop.image
(提示输入密码)
创建文件系统并加载
mkfs.ext3 /dev/loop0
mkdir /mnt/crypto
mount -t ext3 ~/cryptoloop.image /mnt/crypto/ -oencryption=aes-256
(提示输入密码)
卸载
umount /mnt/crypto
losetup -d /dev/loop0
重新加载
losetup -e aes-256 /dev/loop0 ~/cryptoloop.image
mount -t ext3 ~/cryptoloop.image /mnt/crypto/ -oencryption=aes-256

cryptoloop就是一种transfer的实现。至于使用哪种transfer及transfer的参数(如密码)，这可以通过LOOP_SET_STATUS64的ioctrl系统调用来完成(mount命令就是这样实现的)。

cryptoloop的缺点是只能针对loop设备，而且对日志型文件系统无效。
 

方法二：device-mapper crypto

下载并编译cryptsetup（已经有了就跳过） wget http://www.saout.de/misc/dm-crypt/cryptsetup-0.1.tar.bz2
cd cryptsetup-0.1
./configure;make;make install
编译内核（已经支持则跳过此步）
make menuconfig
Device Drivers > Multi-device support (RAID and LVM)
CONFIG_BLK_DEV_DM
CONFIG_DM_CRYPT
加载模块
modprobe dm-crypt
(以及加密模块)
创建loop设备
dd if=/dev/zero of=~/dm-crypt.image bs=1M count=10
losetup /dev/loop0 ~/dm-crypt.image
建立device-mapper
cryptsetup -y create dm-crypt /dev/loop0
(提示输入密码)
创建文件系统并加载
mkfs.ext3 /dev/mapper/dm-crypt
mount /dev/mapper/dm-crypt /mnt/crypto
卸载
umount /mnt/crypto/
cryptsetup remove dm-crypt
losetup -d /dev/loop0
重新加载
cryptsetup -y create dm-crypt /dev/loop0
mount /dev/mapper/dm-crypt /mnt/crypto



device-mapper crypto 的实现在drivers/md目录下，相对来说要复杂得多，没有来得及仔细阅读。

方法三：ecryptfs

下载并编译
http://people.redhat.com/~dhowells/keyutils/keyutils-1.2.tar.bz2
tar jxf keyutils-1.2.tar.bz2
cd keyutils-1.2
make;make install
tar jxf ecryptfs-20070306.tar.bz2
cd ecryptfs-20070306/ecryptfs-util
./configure;make;make install
编译内核
make menuconfig
File systems>Miscellaneous filesystems
CONFIG_ECRYPT_FS
加载模块
modprobe ecryptfs
(以及加密模块)
加载
mkdir /root/crypt
mkdir /mnt/crypt
mount -t ecryptfs /root/crypt /mnt/crypt
(提示输入密码和算法)
卸载
umount /mnt/crypt
重新加载
mount -t ecryptfs /root/crypt /mnt/crypt
(提示输入密码和算法)



看来ecryptfs的特点是能够对目录进行加密，而不必加密整个磁盘。直接读取原始目录中的文件，只能读到加密后的数据，要正确读取数据，只有先把该目录用ecryptfs文件系统格式加载到另外一个目录，之后才能读取。而在加载时要指定密码和加密算法，这就起到保密作用。如果加载时指定错误的密码或加密算法，仍然可以加载而不会出错，但读出的数据是无效的。

ecryptfs的代码在fs/ecryptfs目录下，只有比较新的kernel版本才有，我用的是linux-2.6.21。它的实现与前面两种方法不同，它完全是按文件系统的方式来实现的。

以上几种加密方法，在加载时都要输入密码，为了使用上的方便，可以与PAM+libpam-mount插件集成起来，用当前用户的密码作为加密的密码，这样就只需要在登录时输入一次就够了。