Инструкция по отрицаемому хранению данных на носителе с Tails

Цель

Иметь на одном и том же носителе как загрузочный Tails, так и хранилище для дополнительных данных, которое не будет вычищаться перезагрузкой, причём это хранилище должно быть отрицаемым.

Общая идея

На носитель устанавливается Tails, а на оставшемся свободном месте диска (в хвосте) делается бессигнатурный шифрованный раздел для хранения данных.

Легенда

Затёрли флэшку/диск/SD-карточку рандомом, потом записали стандартный Tails по инструкции с сайта, и всё на том. Больше ничего не делали, никаких скрытых данных нет.

Подводные камни

1. В ядре Linux решили не заморачиваться консистентностью разных компонент ядра, просто запретив их взаимодействие. Итог: всё dm-based (dmsetup, cryptsetup, LVM) совместимо между собой, но несовместимо с монтированием файловой системы. В частности, если на диске /dev/sda есть файловая система на /dev/sda<N>, и она подмонтирована, нельзя адресовать свободное (неразбитое) дисковое пространство на /dev/sda с помощью dmsetup или cryptsetup (ядро ставит bd_claim на блочное устройство /dev/sda, запрещая его использование dm'у; задаваемые оффсеты и размеры при этом совершенно неважны). Однако, если файловая система находится на ином блочном устройстве (важен логический, а не физический уровень) — к примеру, на /dev/mapper/name, который зацеплен на /dev/sda<N>, монтирование этой ФС не будет препятствовать использованию dm/cryptsetup на /dev/sda.¹

2. По умолчанию Tails не грузит все файлы в память, а каждый раз запрашивает их с диска/флешки, т.е. файловая система с диска будет всегда подмонтирована. Из-за предыдущего пункта это блокирует возможность использовать неразбитое дисковое пространство для хранения данных. Можно, конечно, загрузить Tails, потом на лету менять MBR, добавляя и убирая нужные разделы, но это геморройно, грязно и может испортить легенду.

Недокументированные возможности

С помощью реверс-инжиниринга можно выяснить, что в Tails есть тайная недокументированная опция загрузки, которая держится в строжайшем секрете — toram («to RAM»). Она позволяет вэйпонизировать Tails в нужном направлении: в самом начале загрузки, когда выводится меню isolinux с двумя вариантами (обычный и fail-safe), выбираем нам нужный, нажимаем tab, дописываем toram к опциям загрузки и грузим. После этого Tails будет загружен в память, а файловые системы на носителе, с которого он был загружен, не будут подмонтированы — носитель можно будет даже отключить, и Tails продолжит работать из RAM.

Семь шагов на пути к успеху

1. Затираем весь диск/флешку [1], [2].

2. Следуя инструкциям на сайте Tails, с помощью isohybrid преобразовываем iso в образ, нужный для записи на флешку/диск.² (Примечание: возможно, в этом уже нет необходимости).

3. Записываем получившийся образ с помощью команды

   # dd if=/path/to/file.iso of=/dev/sdb

   (предполагаем, что запись идёт на /dev/sdb). Это создаёт на устройстве MBR и таблицу разделов, в первом разделе (/dev/sdb1) будет находиться Tails.

4. Создаём бессигнатурный шифрованный раздел на неразбитом пространстве диска:³

   # cryptsetup -c aes-xts-plain64 -s 512 -h sha512 -o оффсет create NAME /dev/sdb

   Оффсет (задается в секторах) можно не запоминать, потому что его легко посмотреть fdisk-ом — это последний сектор первого раздела + 1. В данном случае мы используем вариант «выделяем всё пространство до конца диска». Однако, лучше сделать иначе: если размер носителя позволяет, взять какой-то фиксированный offset побольше, чтобы при последующем обновлении Tails и его записи на этот же носитель через dd (размер может увеличиться) наш бессигнатурный раздел не был затёрт.
   
   Вышеприведённая команда cryptsetup создаёт устройство /dev/mapper/NAME с несменяемым паролем на шифрование. Внутри него лучше создать LVM с LUKS-шифрованными логическими томами или просто один LUKS-раздел на всё устройство, чтобы не терять возможность менять пароль, убивать слоты и т.д. Как это сделать технически — уже обсуждалось [3], [4].

5. Если работаем c SD-карточки, имеющей физический переключатель для блокировки записи, включаем его: на этапе загрузки запись на носитель нам не понадобится.

6. Грузимся, включая опцию загрузчика toram (см. выше).

7. При поставленном локе на адаптере (см. п.5, этот комментарий только на случай, если он используется) и dmsetup и cryptsetup позволяют создавать только read only mappings, причем cryptsetup умный и сам догадывается включить режимр r/o, а вот dmsetup'у надо указывать опцию -r явно. В предположении, что нужный раздел с данными уже заранее создан на свободном дисковом пространстве, монтируется он так же:

   # cryptsetup -c aes-xts-plain64 -s 512 -h sha512 -o оффсет create NAME DEVICE

   (остальные опции подключения LUKS/LVM добавляем по вкусу, если нужны). Если же нужно сделать r/w-доступ к скрытому разделу на SD-карте, надо:
   
   
   1. Достать SD-карту (предполагаем, что она не подмонтирована).
   2. Объяснить ядру, что мы её достали (бывают «умные» адаптеры, которые usb disconnect не ловят, пока к SD-карте не обратишься).
   3. Cнять лок и перевставить SD-карточку.
   4. Подключить скрытый раздел и смонтировать его в режиме r/w.
      
      
   Потом аналогичным образом можно вернуть носитель в состояние r/o и снова поставить лок (и всё это делается без перезагрузки Tails!). Понятно, что загрузка с r/o-носителя, а также физическое отключение записи на время, когда она ненужна, повышают безопасность (Вдруг Tails будет взломан? Атакующему будет тяжелее поменять загрузочный образ).

¹Уже давно пора разделы диска делать принудительно через dm, тогда бы такой проблемы не возникло вообще. Некоторые пояснения:

Монтирование ФС — это частный случай bd_claim. Важно то, что

Т.е. dm внутри себя поддерживает консистентность маппингов, а костыль с bd_claim сделан, чтобы не заморачиваться консистентностью разных подсистем ядра для доступа к одним и тем же блочным устройствам.
²Обычные iso'шки не поддерживают загрузки с флэшек хотя бы потому, что там нет MBR нет и т.п. Гибридные iso когда делаются, а когда нет — это от авторов зависит. Не исключаю, что в Debian iso гибридные по умолчанию.
³Поскольку по умолчанию TRIM отключен, микроконтроллер не знает, какие сектора диска ОС считает свободными. Для нашего случая это хорошо, т.к. неиспользуемое место не будет обнуляться в случае флэшек и SD-карточек.

$ Ctrl+Alt+F1

$ sudo service gdm3 stop

$ sudo dpkg -i *deb

# cryptsetup -c aes-xts-plain64 -s 512 -h sha512 luksFormat /dev/mapper/NAME

# cryptsetup luksOpen /dev/mapper/NAME LUKS_DEVICE_NAME

# mkfs.ext4 /dev/mapper/LUKS_DEVICE_NAME

# mount /dev/mapper/LUKS_DEVICE_NAME /media/mnt

# umount /media/mnt
# cryptsetup luksClose LUKS_DEVICE_NAME
# cryptsetup remove NAME

# cryptsetup remove NAME

# cryptsetup luksDump /dev/mapper/NAME