Ковбойская стратегия:

[A] блочное системное шифрование Windows 7 установленной системы;
[B] блочное системное шифрование GNU/Linux (Debian) установленной системы (включая /boot);
[C] настройка GRUB2, защита загрузчика цифровой подписью, защита аутентификацией;
[D] зачистка — уничтожение нешифрованных данных;
[E] универсальное резервное копирование зашифрованных ОС;
[F] атака <на п.[C]> на загрузчик GRUB2;
[G] полезная документация.

Схема <BIOS/MBR/1HDD без lvm>:

* шифрование не скрытое;
* Windows 7 установленная — шифрование полное системное;
* GNU/Linux установленная (Debian и производные дистрибутивы) — шифрование полное системное (/, включая /boot; swap);
* независимые загрузчики: загрузчик VeraCrypt установлен в MBR, загрузчик GRUB2 установлен в расширенный раздел;
* установка/переустановка ОС не требуется;
* используемое криптографическое ПО: VeraCrypt, Cryptsetup, GnuPG, Seahorse, GRUB2 – свободное/бесплатное.

Вышеописанная схема частично решает проблему «выносной boot на флэшку», позволяет наслаждаться зашифрованными Windows/Linux и обмениваться данными по «зашифрованному каналу» из одной ОС в другую.

Порядок загрузки ПК:

• включение машины;
• загрузка загрузчика VeraCrypt (верный ввод пароля продолжит загрузку Windows 7);
• нажатие клавиши «Esc» загрузит загрузчик GRUB2;
• загрузчик GRUB2 (выбор дистрибутива/ GNU/Linux/CLI), затребует аутентификацию GRUB2-суперпользователя <логин/пароль>;
• после успешной аутентификации и выбора дистрибутива, потребуется ввод парольной фразы для разблокировки "/boot/initrd.img";
• после ввода безошибочных паролей в GRUB2 «потребуется» ввод пароля (третьего по счету, пароль BIOS или пароль учетки пользователя GNU/Linux – not consider) для разблокирования и загрузки ОС GNU/Linux, или автоматическая подстановка секретного ключа (два пароля + ключ);
• внешнее вторжение в конфигурацию GRUB2 заморозит процесс загрузки GNU/Linux.

При разметке жесткого диска (таблица MBR) ПК может иметь не более 4-х главных разделов, или 3-х главных и одного расширенного, а также не размеченную область. Расширенный раздел в отличие от главного может содержать подразделы (логические диски=расширенный раздел). Иными словами, «расширенный раздел» на HDD заменяет LVM для текущей задачи: полного системного шифрования. Если ваш диск размечен на 4 главные раздела, вам необходимо использовать lvm, либо трансформировать (с форматированием) раздел с главного на расширенный, либо грамотно воспользоваться всеми четырьмя разделами и оставить всё, как есть, получив желаемый результат. Даже если у вас на диске один раздел, Gparted поможет разбить HDD (на дополнительные разделы) без потери данных, но все же с небольшой расплатой за такие действия.

Схема разметки жесткого диска, относительно которой пойдет вербализация всей статьи, представлена в таблице ниже.


Таблица (№1) разделов 1Тб.

Что-то подобное должно быть и у вас.
Sda1 — главный раздел №1 NTFS (зашифрованный);
sda2 — расширенный раздел маркер;
sda6 — логический диск (на него установлен загрузчик GRUB2);
sda8 — swap (зашифрованный файл подкачки);
sda9 — тестовый логический диск;
sda5 — логический диск для любопытных;
sda7 — ОС GNU/Linux (перенесенная ОС на зашифрованный логический диск);
sda3 — главный раздел №2 с ОС Windows 7 (шифрованный);
sda4 — главный раздел №3 (в нем располагалось незашифрованная GNU/Linux, используется под бэкап).

[А] Блочное системное шифрование Windows 7

[B] LUKS. Шифрование GNU/Linux (~Debian) установленной ОС. Алгоритм и Шаги

Для того чтобы зашифровать установленный Debian/производный дистрибутив, требуется сопоставить подготовленный раздел с виртуальным блочным устройством, перенести на сопоставленный диск GNU/Linux, и установить/настроить GRUB2. Если у вас не голый сервер, и вы дорожите своим временем, то пользоваться необходимо GUI, а большинство терминальных команд, описанных ниже, подразумевается водить в «режиме Чак-Норрис».

B1. Загрузка ПК с live usb GNU/Linux"

«Провести криптотест на производительность железа»

lscpu && сryptsetup benchmark

Если вы счастливый владелец мощной тачки с аппаратной поддержкой AES, то цифры будут похожи на правую часть терминала, если вы счастливый, но с античным железом — на левую часть.

B2. Разметка диска. монтирование/форматирование фс логического диска HDD в Ext4 (Gparted)






B3. Перенос ОС GNU/Linux (sda4) на зашифрованный раздел (sda7)

Создаем папку /mnt2 (Примечание — мы все еще работаем с live usb, в точку /mnt смонтирован sda7_crypt), и монтируем наш GNU/Linux в /mnt2, который необходимо зашифровать.

mkdir /mnt2
mount /dev/sda4 /mnt2

Осуществляем корректный перенос ОС с помощью ПО Rsync

rsync -avH --progress /mnt2/ /mnt

Опции Rsync описаны в п.E1.
Перенос и синхронизация [GNU/Linux > GNU/Linux-зашифрованная] на этом шаге закончены.

В4. Настройка GNU/Linux на зашифрованном разделе sda7

После успешного переноса ОС /dev/sda4 > /dev/sda7 необходимо войти в GNU/Linux на зашифрованном разделе, и осуществить дальнейшую настройку (без перезагрузки ПК) относительно зашифрованной системы. То есть находиться в live usb, но команды выполнять «относительно корня шифрованной ОС». Симулировать подобную ситуацию будет «chroot». Чтобы оперативно получать информацию с какой ОС вы в данный момент времени работаете (в шифрованной или нет, так как данные в sda4 и sda7 синхронизированы), рассинхронизируйте ОС-ы. Создайте в корневых каталогах (sda4/sda7_crypt) пустые файлы-маркеры, например, /mnt/шифрованнаяОС и /mnt2/дешифрованнаяОС. Быстрая проверка в какой ОС вы находитесь (в том числе и на будущее):

ls /<Tab-Tab>

[С] Установка и настройка GRUB2

[D] Зачистка — уничтожение нешифрованных данных

Удалите свои личные файлы так полностью, что «даже Бог не может их прочитать», по словам представителя Южной Каролины Трей Гауди.

Как обычно существуют разные «мифы и легенды», о восстановлении данных после их удаления с жесткого диска. Если вы верите в киберколдоство, или являетесь прихожанином Dr web сообщества и никогда не пробовали восстановление данных после их удаления/перезаписи (например, восстановление с помощью R-studio), тогда предложенный способ вряд ли вам подойдет, пользуйтесь тем, чем вам ближе.
После успешного переноса GNU/Linux на зашифрованный раздел, старую копию необходимо удалить без возможности восстановления данных. Универсальный способ очистки: софт для Windows/Linux свободное GUI ПО BleachBit.
Быстро форматируем раздел, данные на котором нужно уничтожить (с помощью Gparted), запускаем BleachBit, выбираем «Очистка свободного пространства» – выбираем раздел (ваш sdaX с прошлой копией GNU/Linux), запустится процесс зачистки. BleachBit — протирает диск в один проход — это то, что «нам нужно».
На этом шаге «зачистка диска» завершена.

[E] Универсальное резервное копирование зашифрованных ОС

У каждого пользователя свой метод резервного копирования данных, но зашифрованные данные «Системных ОС» требуют чуть иной подход к задаче. Унифицированное ПО, как например «Clonezilla» и подобный софт не могут работать напрямую с зашифрованными данными.

Постановка задачи резервного копирования зашифрованных блочных устройств:

1. универсальность — одинаковый алгоритм/ПО резервного копирования для Windows/Linux;
2. возможность работать в консоли с любой live usb GNU/Linux без необходимости дополнительного скачивания ПО (но все же рекомендую GUI);
3. безопасность резервных копий — хранимые «образы» должны быть зашифрованы/запаролены;
4. размер зашифрованных данных должен соответствовать размеру реальных копируемых данных;
5. удобное извлечение нужных файлов из резервной копии (отсутствие требования расшифровать сперва весь раздел).

Например, резервная копия/восстановление через утилиту «dd»

dd if=/dev/sda7 of=/путь/sda7.img bs=7M conv=sync,noerror
dd if=/путь/sda7.img of=/dev/sda7 bs=7M conv=sync,noerror

Соответствует почти всем пунктам поставленной задачи, но по п.4 не выдерживает критики, так как копирует весь раздел диска целиком, в том числе и свободное пространство. Не интересно.

Например, резервная копия GNU/Linux через архиватор «tar» удобно, но для бэкапа Windows нужно искать другое решение. Не интересно.

[F] Атака на загрузчик GRUB2

Если вы защитили свой загрузчик цифровой подписью и/или аутентификацией (см п.C6.), то от физического доступа это никак не защитит. Зашифрованные данные будут по-прежнему недоступны, но обход защиты (сброс защиты цифровой подписи) GRUB2 позволяет киберзлодею внедрить свой код в загрузчик, не вызывая подозрений (если только пользователь вручную не отслеживает состояние загрузчика, или не придумает свой прочный произвольный-скрипт-код для grub.cfg).

Алгоритм атаки. Злоумышленник

* Загружает ПК с live usb. Любое изменение (нарушителем) файлов приведет к оповещению реального хозяина ПК о вторжении в загрузчик. Но простая переустановка GRUB2 с сохранением grub.cfg (и последующей возможностью его редактирования) позволит злоумышленнику редактировать любые файлы (при таком раскладе, при загрузке GRUB2, оповещение реальному пользователю не последует. Статус тот же <0>)
* Монтирует незашифрованный раздел, сохраняет у себя "/mnt/boot/grub/grub.cfg".
* Переустанавливает загрузчик (выбрасывая «perskey» из образа core.img)

grub-install --force --root-directory=/mnt /dev/sda6

* Возвращает «grub.cfg» > "/mnt/boot/grub/grub.cfg", при необходимости его редактирует, например, добавляя свой модуль «keylogger.mod» в папку с модулями загрузчика, в «grub.cfg» > строчку «insmod keylogger». Или, например, если враг коварен, то после переустановки GRUB2 (все подписи остаются на месте) он собирает основной образ GRUB2, используя «grub-mkimage с опцией (-с).» Опция «-с» позволит загружать свой конфиг до загрузки основного «grub.cfg». Конфиг может состоять всего лишь из одной строчки: перенаправление на любой «modern.cfg», смешанный, например, с ~400 файлами (модули+подписи) в папке "/boot/grub/i386-pc". При этом нарушитель может вносить произвольный код и подгружать модули, не затрагивая "/boot/grub/grub.cfg", даже если пользователь применил «hashsum» к файлу и временно выводил его на экран.
Взламывать логин/пароль суперпользователя GRUB2 атакующему не потребуется, нужно будет просто скопировать строки (отвечающие за аутентификацию) "/boot/grub/grub.cfg" в свой «modern.cfg»

set superusers=«root»
password_pbkdf2 root grub.pbkdf2.sha512.10000.DE10E42B01BB6FEEE46250FC5F9C3756894A8476A7F7661A9FFE9D6CC4D0A168898B98C34EBA210F46FC10985CE28277D0563F74E108FCE3ACBD52B26F8BA04D.27625A4D30E4F1044962D3DD1C2E493EF511C01366909767C3AF9A005E81F4BFC33372B9C041BE9BA904D7C6BB141DE48722ED17D2DF9C560170821F033BCFD8

И для хозяина ПК по-прежнему будет действовать проверка подлинности суперпользователя GRUB2.

Цепочная загрузка (загрузчик загружает другой загрузчик), как писал выше, не имеет смысла (она предназначена для другой цели). Из-за BIOS нельзя загружать зашифрованный загрузчик (при цепной загрузке происходит перезапуск GRUB2 > зашифрованный GRUB2, ошибка!). Однако если все-таки воспользоваться идеей от цепочной загрузки, то можно быть уверенным, что загружается именно зашифрованный (не модернизированный) «grub.cfg» с зашифрованного раздела. И это тоже ложное чувство безопасности, потому что, всё, что указано в зашифрованном «grub.cfg» (подгрузка модулей ) складывается с модулями, которые подгружаются из незашифрованного GRUB2.

Если вы хотите это проверить, то выделите/зашифруйте еще один раздел sdaY, скопируйте на него GRUB2 (операция grub-install на зашифрованный раздел невозможна) и в «grub.cfg» (незашифрованного конфига) измените строки подобные этим

menuentry 'GRUBx2' --class parrot --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-simple-382111a2-f993-403c-aa2e-292b5eac4780' {
load_video
insmod gzio
if [ x$grub_platform = xxen ]; then insmod xzio; insmod lzopio; fi
insmod part_msdos
insmod cryptodisk
insmod luks
insmod gcry_twofish
insmod gcry_twofish
insmod gcry_sha512
insmod ext2
cryptomount -u 15c47d1c4bd34e5289df77bcf60ee838
set root='cryptouuid/15c47d1c4bd34e5289df77bcf60ee838'
normal /boot/grub/grub.cfg
}

строки
* insmod -загрузка необходимых модулей для работы с зашифрованным диском;
* GRUBx2 -название выводимой строки в меню загрузки GRUB2;
* cryptomount -u 15c47d1c4bd34e5289df77bcf60ee838 -см. fdisk -l (sda9);
* set root -установка корня;
* normal /boot/grub/grub.cfg -исполняемый файл конфигурации на зашифрованном разделе.

Уверенность в том, что загружается именно зашифрованный «grub.cfg» — это положительный отклик на ввод пароля/разблокировка «sdaY» при выборе строчки «GRUBx2» в меню GRUB.

При работе в CLI, чтобы не запутаться (и проверить сработало ли переменное окружение «set root»), создайте пустые файлы маркеры, например, в зашифрованном разделе "/shifr_grub", в незашифрованном разделе "/noshifr_grub". Проверка в CLI

cat /Tab-Tab

Как было отмечено выше, это не поможет от загрузки вредоносных модулей, если такие модули окажутся на вашем ПК. Например, кейлогер, который сможет сохранять нажатия клавиш в файл и смешиваться с другими файлами в "~/i386", пока его не скачает атакующий с физическим доступом к ПК.

Самый простой способ проверить, что защита цифровой подписи активно работает (не сброшена), и никто не вторгся в загрузчик, в CLI набираем команду

list_trusted

в ответ получаем слепок нашего «perskey», или ничего не получаем, если нас атаковали (также необходимо проверить «set check_signatures=enforce»).
Существенный минус такого шага, набивать команды вручную. Если добавить эту команду в «grub.cfg» и защитить цифровой подписью конфиг, то предварительный вывод слепка ключа на экран слишком короткий по таймингу, и можно не успеть разглядеть вывод, получив загрузку GRUB2.
Предъявлять претензии особо не к кому: разработчик в своей документации п.18.2 официально заявляет

«Note that even with GRUB password protection, GRUB itself cannot prevent someone with physical access to the machine from altering that machine’s firmware (e.g., Coreboot or BIOS) configuration to cause the machine to boot from a different (attacker-controlled) device. GRUB is at best only one link in a secure boot chain».

GRUB2 — слишком перегружен функциями, которые могут дать чувство ложной безопасности, а его развитие уже опередило по функциональности ОС MS-DOS, а ведь это всего лишь загрузчик. Забавно, что GRUB2 — «завтра» может стать ОС, а загружаемые GNU/Linux виртуальными машинами для него.

Небольшой ролик, о том, как я сбросил защиту цифровой подписи GRUB2, и заявил о своем вторжении реальному пользователю (напугал, а вместо того, что показано на ролике – можно написать не безобидный произвольный код/.mod).


Выводы:

1) Блочное системное шифрование для Windows — реализовать проще, а защита одним паролем удобнее, чем защита несколькими паролями при блочном системном шифровании GNU/Linux.
2) Статью написал, как подробное и Простое руководство к полному системному шифрованию Windows/GNU/Linux. Поэтому в ней не рассматривались некоторые интересные главы: о криптографах, которые исчезают/держатся в тени; о том, что в разных книжках GNU/Linux не пишут о шифровании; о ст.51 конституции РФ; о том для чего нужно шифровать корень/boot. Статья получилась и без того немалая, но подробная (описываяющая даже простые шаги), в свою очередь, это сэкономит вам кучу времени, когда вы займетесь полным системным шифрованием.
3) Системное шифрование проводил на Windows 7 64; GNU/Linux Parrot 4x; GNU/Debian 9.5.

[G] Полезная документация

1. Руководство пользователя TrueCrypt (7 февраля 2012 RU)
2. Документация VeraCrypt
3. /usr/share/doc/cryptsetup(-run) [локальный ресурс] (официальная подробная документация по настройке шифрования GNU/Linux с помощью cryptsetup)
4. Официальный FAQ cryptsetup (краткая документация по настройке шифрования GNU/Linux с помощью cryptsetup)
5. Шифрование устройства LUKS (archlinux-документация)
6. Подробное описание синтаксиса cryptsetup (страница руководства arch)
7. Подробное описание crypttab (страница руководства arch)
8. Официальная документация GRUB2.