lunes, 11 de septiembre de 2017

Recomendacion para Disco Duro Cifrado en FreeBSD

Si estamos usando FreeBSD y queremos cifrar todo nuestro disco duro no duden en preguntar sus dudas.

El comando geli para inicializar la criptografia en nuestro disco duro es el siguiente:

Code:
geli init -a hmac/sha256 -b -e AES-XTS -l 256 -s 4096 -i 524288 -B /tmp/USBTEMP/backup_metadata.eli -K /tmp/USBTEMP/da1p1.key da1p1

Obviamente hablamos de una instalacion nueva. No se puede en una instalacion preexistente, a no ser que vallamos a mover toda nuestra informaacion  de un disco duro sin cifrar a algun disco duro cifrado.

Previamente necesitamos crear un archivo "llave" de manera aleatoria con DD

Code:
dd if=/dev/random of=/tmp/USBTEMP/da1p1.key bs=4096 iseek=128 count=32

Esto nos genera un archivo de 128 Kilobytes (bs=4096 * count=32) de informacion aleatoria, pasandole este archivo a geli, necesitaremos este archivo cada vez que iniciemos nuestro ordenador, y mas nos vale tener al menos otras 3 copias de seguridad de dicho archivo.

Sumado al archivo en la memoria USB para poder cargar nuestro sistema tendremos:

  • Disco Duro cirado con  AES-XTS y una clave de 256 bits
  • Autenticacion de sectores del disco usando hmac/sha256
  • La Autenticacion con hmac/sha256 Envita que nos ataquen usando Replay
  • Peticion de passphrase Antes de montar el Disco Duro principal
  • El passphare es juntado con el salt y nuestro archivo de 128 Kilobytes y derivado 524288 veces para poder descifrar la clave maestra previamente cifrada y guardada en la metadata

La unica desventaja que le veo a esta implementacion es:

  • Disminucion del Performance al momento de Leer/Escribir informacion en el disco ya que todo es cifrado.
  • Lo anterior pordria ser mitigado Teniendo algun Hardware acelarador para operaciones criptograficas y un Disco Duro de Estado solido.
  • Disminucion de Capacidad de almacenamiento, Dado que estamos usando un sistema de Autenticacion, este necesita guardar los checksum de cada sector de disco para determinar que no han sido modificados por terceros
  • Ejemplo de lo Anterior un Disco Duro de 22 Gigabytes termina con capacidad de 19 GB. Pierde al rededor de 14% de Almacenamiento dedicado para la Autenticacion de la información

Saludos!

jueves, 7 de septiembre de 2017

Extraer informacion de Cifrado en DiscoDuro de FreeBSD

FreeBSD ofrece la opcion de cifrar completamente el disco duro. La principal herramienta es Geli[2].

Para ver la información sobre el cifrado del disco, OJO no la información cifrada, sino la información relacionada con el tipo y modo de cifrado usado para el disco duro en cuestion, es necesario primero obtener acceso fisco al disco, una en otra instalación con FreeBSD podemos extraer el sector que tiene la meta-data a analizar, este sector del disco duro (512 Bytes) se encuentra en el ultimo sector de la particion cifrada.

Si no sabemos cual particion es la particion cifrada podemos extraer el ultimo sector de todas la particiones de el disco duro.

Ejemplo:

Discoduro a analizar /dev/da1

Si listamos /dev/da1* podremos ver que tiene 2 particiones para este caso en particular

# ls /dev/da1*
/dev/da1p1
/dev/da1p2

Para extraer la informacion tenemos que usar el comando dd.

Tambien necesitamos saber cuanto espacio tiene el disco duro

# geom disk list
o
# gpart list

Ejemplo de salida:

Providers:
1. Name: da1p1
   Mediasize: 20401094656 (19G)
   Sectorsize: 512
   Stripesize: 0
   Stripeoffset: 32768
   Mode: r1w1e1
   rawtype: 7
   length: 20401094656
   offset: 0
   type: freebsd-ufs
   index: 1
   end: 39845887
   start: 0
2. Name: da1p2
   Mediasize: 1073708032 (1.0G)
   Sectorsize: 512
   Stripesize: 0
   Stripeoffset: 3221258240
   Mode: r1w1e0
   rawtype: 1
   length: 1073708032
   offset: 20401094656
   type: freebsd-swap
   index: 2
   end: 41942973
   start: 39845888


Para este ejemplo la particion tiene 20401094656 con lo cual si dividimos entre 512 nos da un total 39845888 Sectores con lo cual el ultimo sector valido es 39845887 que el que tenemos que leer, entonces el comando para extraer dicho sector es:

# dd if=/dev/da1p1 of=./sector.backup bs=512 iseek=39845887 count=1

Si nuestros calculos fueron acertados tendremos un archivo llamado sector.backup de 512 bytes.

El contenido de ese archivo puede variar mucho dependiendo del estado previo del disco duro.

Si el disco duro esta cifrado con mediante geli el archivo empezara con la siguiente leyenda:

GEOM::ELI, lo restante es informacion en binario con el siguiente orden

struct g_eli_metadata {
char md_magic[16]; /* Magic value. */
uint32_t md_version; /* Version number. */
uint32_t md_flags; /* Additional flags. */
uint16_t md_ealgo; /* Encryption algorithm. */
uint16_t md_keylen; /* Key length. */
uint16_t md_aalgo; /* Authentication algorithm. */
uint64_t md_provsize; /* Provider's size. */
uint32_t md_sectorsize; /* Sector size. */
uint8_t md_keys; /* Available keys. */
int32_t md_iterations; /* Number of iterations for PKCS#5v2. */
uint8_t md_salt[G_ELI_SALTLEN]; /* Salt. */
/* Encrypted master key (IV-key, Data-key, HMAC). */
uint8_t md_mkeys[G_ELI_MAXMKEYS * G_ELI_MKEYLEN];
u_char md_hash[16]; /* MD5 hash. */

} __packed;

Me tome la molestia de Generar una herramienta en C que lee la informacion y le pasa las funciones existentes en el codigo fuente de geli para organizar el buffer acorde al formato de la estructura.

El programa puede ser visto en mi cuenta de github[3] si lo compilamos y ejecutamos pasandole como parametro el archivo de 512 bytes tendremos una salida similar a la siguiente [Algunos datos fuero cambiados]:

albertobsd@XHGC-VMBox:~ % ./eli_metadata sector.backup
Magic: GEOM::ELI
Version: 7
Flags: 2
E ALGO: 22
Key Length: 128
A Algo: 0
P Size: 23622320128
Sector Size: 4096
Avaible Keys: 1
Iterations: 218830
Salt: E8CF4BB53DA62DC60B8CAD36119D62B806D95524828286533728C4045E319DBBA1486522EA0454887E1094AD3FAFA0295E9350F1259AAC4B791D42A02F3A6BF2
Master Key: 3F4E170DAFF6539E9301EEF2840ED233BA3B84D02EB96
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

MD5: BD5DA8BAE0C0C6AAC7503769A3CE9110

Datos interesantes de la salida:

E ALGO: 22

Podemos ver en
/usr/src/sys/opencrypto/cryptodev.h

#define CRYPTO_AES_XTS 22

Que esta cifrado usando AES_XTS que segun [4] es el estandar recomenado para el cifrado de disco.


Key Length: 128

El cifrado usa una Llave de 128 bits, se podria configurar a 256 para un mejor cifrado.

A Algo: 0

El sistema no tiene Autenticacion, esto quiere decir que no se tiene forma de saber si la informacion que leemos del disco a sido modificada o sobreescirta por terceros, esto tambien da lugar a un ataque tipo replay para poder calcular la clave maestra

Avaible Keys: 1

El sistema solo tiene una llave maestra lo cual si se nos olvida nuestra "passphrase" o se nos pierden nuestras llaves tendremos muy pocas (NULAS) posibilidades de recuperar nuestra informacion

Iterations: 218830

Nuestra "passphrase" junto con el Salt y nuestros Keyfiles si existen es derivada 218830 veces mediante pkcs5v2_genkey en g_eli.c y el resultado de esta operacion se usa para desencriptar la llave encripada en.

Master Key: 3F4E170DAFF6539E9301EEF2840ED233BA3B84D02EB96
3AEBB0CA1EED891034A85A3BB325F7B09398706944DFE84CE4748D2C4F0E1FEA4FD601CC18A922ADE51C9D7DC740292A979153B744FC49F47956E24E23D64BFF854F04E3AD41C39215D834DF5E317FF9C1661D9B3300E40D85CE4C270BF57DD1AA82489A97F6741A119AF25D1987ED584E1585FD7ADAE7406D9119AC7AEE654DA2B9C28D2D39599593E1B751BAE614C921E814660E240D18B7650477E935941299F7D34C91350BD289902B7F7DF23D7523C1B6FC0AB33CAB3AF07E5EA0E97835EF13F31B1F56004A552F074951D8B490FEA605D449E2AEA774574BDFEE9153392E4084DF934FCA40638B676A868E3BAB8CA0E0A1912B348C645F74BCA3AB7D697053DD25107981086284F687D1D5EF1DA16280EE7CD0920A92CDAFAF7970D084C4C344FAB3117D0993A591AA43B1D09BE6D5AFB12C82C375BD980AC60F7E0A65C146F8E54E1D84FA0D73933EC26341E5B1D11BA14AF8FA3990F834C4FA39BEF17EECCE206670E5E854B

El archivo termina con un MD5 Checksum de los valores en binario previamente mostrados, solo para validar que la información sea correcta.

Si es posible usar la información contenida en el archivo para Atacar por fuerza bruta y obtener la Clave Maestra decifrada pero en computacionalmente casi imposible de realizar.


[2] Man page of Elihttps://www.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=geli&apropos=0&sektion=8&manpath=FreeBSD+11.1-RELEASE&arch=default&format=html
[3] Herramienta Utilizada: https://github.com/albertobsd/geli_metadata
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Disk_encryption_theory

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