Verschlüsselten File-Container mittels cryptsetup und LUKS erstellen


Datenschutz wird im Jahr 2018 so groß geschrieben wie nie zuvor. Verschiedene Anforderungen an die Absicherung der Daten zwingen Admins, sich elegante und sichere Setups einfallen zu lassen. Ich nehme das zum Anlass, eine neue Serie zur Dateiverschlüsselung zu eröffnen, bei der es um die verschiedensten Möglichkeiten geht, die gespeicherten Daten gegen den Zugriff Unbefugter abzusichern.
Oftmals ist eine Verschlüsselung der Daten aufgrund bestehender Infrastrukturen oder mangels Rechten (z. B. bei extern angemieteten Storages) nicht so einfach möglich. Früher war hier ECryptFS im Linux-Umfeld und TrueCrypt bei Windows State of the Art. Heute haben sich die Anforderungen geändert und ECryptFS ist wegen einer zu restriktiven Beschränkungen der Dateinamen nicht mehr alltagstauglich. Daher stelle ich hier eine moderne Alternative mit cryptsetup in Ergänzung mit LUKS vor.

Vorbereitung

Installation von cryptsetup (Beispiel Debian-Derivate)

sudo apt-get install cryptsetup

Laden des Kernel-Moduls (nur bei initialer Einrichtung)

sudo modprobe dm-crypt

File-Container erstellen

Zunächst wird mittels dd ein File-Container mit 1GB Größe erstellt, der Wert kann natürlich je nach Anforderung angepasst werden

dd if=/dev/zero of=/storage/my_container bs=1M count=1024

File-Container mittels cryptsetup initialisieren

 cryptsetup -y luksFormat /storage/my_container

Nun die gewünschte Passphrase eingeben. Aber Achtung, ohne ein gut gewähltes Passwort nutzt die stärkste Verschlüsselung nichts!
Verschlüsselten Container öffnen und Dateisystem erstellen

cryptsetup luksOpen /storage/my_container my_mount

hier wird das Kennwort abgefragt, dies sollte man sich natürlich zuvor gut merken. Der Container ist nun unter /dev/mapper/my_mount eingebunden.  Anschließend wird ein ext4-Dateisystem in dem Container erzeugt.

mkfs.ext4 -j /dev/mapper/my_mount

File-Container am Wunschort mounten

Ordner zum mounten erstellen

mkdir /my_data
mount /dev/mapper/my_mount /my_data

Fertig – alle Daten die nun in /my_data erzeugt werden, landen am Ende verschlüsselt im Container, wie in meinem Beispiel unter /storage/my_container

Mount aushängen und File-Container schließen

Damit die Daten während der Nichtnutzung auch wirklich sicher sind, empfehle ich, den Container wieder abzuschließen.

umount /my_data
cryptsetup luksClose my_mount

Protip

Ich habe auf diese Art der Verschlüsselung bei meiner Nextcloud zurückgegriffen, da mir die Bordmittel von Nextcloud nicht gefallen, oder zu langsam sind. Im nächsten Artikel werde ich auch erklären, wie man den Container entsprechend vergrößern kann. Alle mit my_ verwendeten Variablen, können natürlich auf die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden.

Haben wollen?

Wir bieten natürlich bei uns im Managed-Hosting individuelle Lösungen an. Falls unsere (potentiellen) Kunden ein solches Setup wünschen, so sind wir natürlich für jeden Spaß zu haben.

Disclaimer

LUKS verwaltet die Verschlüsselungsdaten im Header. Ohne den Header (oder im Falle einer Beschädigung), ist ein Zugriff auf die Daten nicht mehr möglich. Es gibt verschiedene Tools, wie beispielsweise zuluCrypt, mit denen die Schlüssel und Header verwaltet und gesichert werden können, doch dazu in einem späteren Artikel mehr. Die Anleitung wurde nach bestem Wissen und Gewissen erstellt, testet bitte jedoch selbst ausreichend, bevor diese Lösung in die Produktion geht, damit das ihr die Funktionsweise versteht und Datenverlust vermeidet.

Georg Mimietz
Georg Mimietz
Lead Support Engineer

Georg kam im April 2009 zu NETWAYS, um seine Ausbildung als Fachinformatiker für Systemintegration zu machen. Nach einigen Jahren im Bereich Managed Services ist er in den Vertrieb gewechselt und kümmerte sich dort überwiegend um die Bereiche Shop und Managed Services. Seit 2015 ist er als Teamlead für den Support verantwortlich und kümmert sich um Kundenanfragen und die Ressourcenplanung. Darüber hinaus erledigt er in Nacht-und-Nebel-Aktionen Dinge, für die andere zwei Wochen brauchen.

How to use ext4 beyond 16TiB

Using large file systems with several terabytes of data is quite common. Usually system administrators use well-known file systems like ext4, xfs, zfs or newcomers like btrfs. Even ext4, the more or less standard Linux file system, supports up to 10 EiB of data and is marked as stable since Kernel 2.6.28 (release in December 2008). Increasing volumes beyond 16 TiB shouldn’t be a problem.

In the case of ext4 this is only true if the file system was explicitly created with the 64bit feature enabled, which isn’t the default on recent Linux distributions like Ubuntu 16.04. Without 64-bit support your ext4 volumes are limited to 16TiB of data. The 64bit feature is enabled by default since e2fsprogs >= 1.43, but this version isn’t packed for many Linux distributions yet.

 

Fortunately converting a 32-bit ext4 volume to 64-bit is supported since e2fsprogs >= 1.43. A online conversion is not possible.


  1. download and compile e2fsprogs, at least version 1.43
    $ git clone -b v1.43 https://git.kernel.org/pub/scm/fs/ext2/e2fsprogs.git e2fsprogs
    $ cd e2fsprogs
    $ ./configure
    $ make
    $ cd resize2fs
    $ ./resize2fs
    
  2. unmount the file system
  3. run fsck and repair your file system
  4. run resize2fs with the -b flag to enable the 64bit feature
    $ resize2fs -b /dev/my-block-device
    
  5. check if 64bit feature is enabled
    $ tune2fs -l /dev/my-block-device
    

Depending on your number of inodes the file system check and the conversion to 64-bit can took a lot of time. For resizing or running a file system check you should use at least the latest minor release of e2fsprogs of 1.42.x


For a more detailed information, just have a quick look into the Release notes of e2fsprogs and on AskUbuntu.
Achim Ledermüller
Achim Ledermüller
Lead Senior Systems Engineer

Der Exil Regensburger kam 2012 zu NETWAYS, nachdem er dort sein Wirtschaftsinformatik Studium beendet hatte. In der Managed Services Abteilung ist unter anderem für die Automatisierung des RZ-Betriebs und der Evaluierung und Einführung neuer Technologien zuständig.