Szyfrowanie systemu przy instalacji Ubuntu (własny podział partycji; bez czyszczenia dysku)

Standardowy instalator Ubuntu pozwala na szyfrowanie partycji jedynie wtedy, gdy zdecydujemy się na wyczyszczenie całego dysku.

Przeglądałem na szybko Internet i znalazłem taki oto poradnik https://help.ubuntu.com/community/Full_Disk_Encryption_Howto_2019, który mówi o używaniu czegoś, co nazywa się LUKS (Linux Unified Key Setup).

Zacząłem przeglądać uwagi tam podane i zdecydowałem się przygotować krótki wyciąg dla dysku używanego z UEFI - czystego / z zainstalowanym już Windows.

Nie zajmę się tutaj takimi kwestiami jak siła szyfrowania albo zmiana rozmiaru partycji, tylko konkretnymi najprostszymi wymaganymi krokami.

Co jest potrzebne?

Partycja UEFI (jest już założona na dysku, jeśli mamy Windows) + szyfrowana partycja systemowa na Linuxa (najczęściej ext4) zawierająca klucz do odszyfrowania tejże partycji + partycja LUKS powiązana ze wspomnianą partycją szyfrowaną (można się przez nią odwoływać do odszyfrowanej partycji systemowej po podaniu hasła).

W skrócie - po starcie komputera odpowiednio skonfigurowany GRUB z partycji UEFI po podaniu hasła dostaje się do klucza na partycji systemowej i odblokowywuje dostęp do niej z poziomu LUKS.

Przykładowy podział partycji został pokazany na rysunku:

Elementem odszyfrowanym jest partycja UEFI (Partition 1), reszta (Partition 2) pozostaje zaszyfrowana.

Dysk instalacyjny

Przygotowywujemy nośnik instalacyjny z Ubuntu (np. pobieramy plik ISO i zapisujemy go na karcie pamięci / pendrive z użyciem Rufusa), następnie startujemy z niego komputer (w menu startowym wybieramy "Try Ubuntu without installing", następnie "Try Ubuntu").

Przygotowanie partycji

W uruchomionym środowisku możemy posługiwać się np. terminalem albo narzędziem GParted albo Gnome Disc Utility ("disks" z listy aplikacji).

W moim przypadku używany został dysk NVME dostępny jako urządzenie /dev/nvme0n1. Był on wcześniej wyczyszczony funkcją Secure Erase i pierwszym krokiem okazało się założenie tabeli partycji typu gpt.

Następnie (o ile jej nie mamy) tworzymy nową partycję dla UEFI z systemem FAT - w moim wypadku wielkości ok. 100 MB.

Następnie w analogiczny sposób tworzymy sobie partycję dla systemu - będzie niesformatowana (File system "unformatted"), żeby oszczędzić ilość zapisów na dysku.

Po tych operacjach Gnome Disks Utility będzie pokazywać dwie partycje:

Kolejnym krokiem jest dodanie informacji, że partycja 1 jest związana z UEFI - otwieramy terminal i wykonujemy komendę:

sgdisk --typecode=1:ef00 /dev/nvme0n1

gdzie /dev/nvme0n1 to nazwa naszego urządzenia, a 1 po typecode to numer partycji.

Następnie dodajemy partycję LUKS powiązaną z partycją 2:

# sudo cryptsetup luksFormat --type=luks1 /dev/nvme0n1p2

WARNING!
========
This will overwrite data on /dev/nvme0n1 irrevocably.

Are you sure? (Type uppercase yes): YES
Enter passphrase for /dev/nvme0n1: 
Verify passphrase:

gdzie /dev/nvme0n1p2 to połączenie nazwy urządzenia, litery "p" i numeru partycji.

Kolejnym krokiem jest podanie hasła do zaszyfrowanej partycji i jej otwarcie:

# sudo cryptsetup open /dev/nvme0n1p1 main
Enter passphrase for /dev/nvme0n1:

Partycja powinna być obecnie dostępna w formie odszyfrowanej jako /dev/mapper/main.

Powinniśmy ją sformatować:

# sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/main
mke2fs 1.44.6 (5-Mar-2019)
Creating filesystem with 496096 4k blocks and 89056 inodes
...

Możemy też sformatować partycję UEFI:

# sudo mkfs.vfat /dev/nvme0n1p1
mkfs.fat 4.1 (2017-01-24)

Instalacja Ubuntu Na pulpicie mamy ikonkę "Install Ubuntu" - klikamy na nią i rozpoczynamy instalację systemu.

Na ekranie "Installation type" wybieramy "Something else"

System powinien zostać zainstalowany na partycji /dev/mapper/main (ustawiamy tam mount point "/")

Po podaniu danych na kolejnych ekranach takich jak nazwa użytkownika systemu i hasła przez końcem instalacji należy dodać do pliku /target/etc/default/grub linijkę "GRUB_ENABLE_CRYPTODISK=y" (można np. użyć komendy "sudo nano /target/etc/default/grub").

Po instalacji systemu pozostajemy w środowisku (wybieramy "Continue Testing").

Ustawienie GRUB

Z terminala wydajemy serię komend:

ubuntu@ubuntu:/target$ sudo su
root@ubuntu:/target# for n in proc sys dev etc/resolv.conf; do mount --rbind /$n /target/$n; done
root@ubuntu:/target# chroot /target
root@ubuntu:/# mount -a
root@ubuntu:/# echo "KEYFILE_PATTERN=/etc/luks/*.keyfile" >> /etc/cryptsetup-initramfs/conf-hook 
root@ubuntu:/# echo "UMASK=0077" >> /etc/initramfs-tools/initramfs.conf 
root@ubuntu:/# mkdir /etc/luks
root@ubuntu:/# dd if=/dev/urandom of=/etc/luks/boot_os.keyfile bs=4096 count=1
1+0 records in u=rx,go-rwx /etc/luks
1+0 records out
4096 bytes (4.1 kB, 4.0 KiB) copied, 0.0002368 s, 17.3 MB/s
root@ubuntu:/# chmod u=rx,go-rwx /etc/luks
root@ubuntu:/# chmod u=r,go-rwx /etc/luks/boot_os.keyfile
root@ubuntu:/# cryptsetup luksAddKey /dev/nvme0n1p2 /etc/luks/boot_os.keyfile
Enter any existing passphrase: 
root@ubuntu:/# echo "main UUID=$(blkid -s UUID -o value /dev/nvme0n1p2) /etc/luks/boot_os.keyfile luks,discard" >> /etc/crypttab
root@ubuntu:/# update-initramfs -u -k all
update-initramfs: Generating /boot/initrd.img-5.3.0-18-generic

W katalogu /target mamy zamontowaną partycję z naszym zainstalowanym systemem, montujemy tam wszystkie partycje i tworzymy środowisko mające w /target katalog główny, na którym następnie operujemy:

1. zmieniamy pliki /etc/cryptsetup-initramfs/conf-hook i /etc/initramfs-tools/initramfs.conf
2. tworzymy katalog /etc/luks z plikiem boot_os.keyfile
3. ustawiamy prawa dostępu do katalogu i pliku z poprzedniego punktu
4. dodajemy klucz szyfrujący do partycji do pliku boot_os.keyfile
5. dodajemy informację o zaszyfrowanej partycji do /etc/crypttab
6. generujemy pliki do /boot

Po restarcie powinniśmy zostać poproszeni o hasło do partycji i po dłuższej chwili zobaczymy ekran logowania Linuksa.

Podsumowanie

Na pewno nie jest to bardzo trudne, ale również w 2020 oczekiwałbym czegoś znacznie bardziej cywilizowanego. Szkoda, że VeraCrypt tego nie potrafi zrobić.

Innym problemem jest to, że podana konfiguracja nie działa z SecureBoot i jest to najprawdopodobniej związane z błędem https://bugs.launchpad.net/ubuntu/+source/grub2/+bug/1401532