Внутреннее устройство Microsoft Windows (гл. 12-14)

Шифрование файловых данных

Ход процесса шифрования показан на рис. 12–60. После создания всех данных, необходимых для шифруемого пользователем файла, Lsasrv приступает к шифрованию файла и создает его резервную копию, Efs0.tmp (если есть другие резервные копии, Lsasrv просто увеличивает номер в имени резервного файла). Резервная копия помещается в тот каталог, где находится шифруемый файл. Lsasrv применяет к резервной копии ограничивающий дескриптор защиты, так что доступ к этому файлу можно получить только по учетной записи System. Далее Lsasrv инициализирует файл журнала, созданный им на первом этапе процесса шифрования и регистрирует в нем факт создания резервного файла. Lsasrv шифрует исходный файл только после его резервирования.

Наконец, Lsasrv посылает через NTFS коду EFS режима ядра команду на добавление к исходному файлу созданной информации EFS. B Windows 2000 NTFS получает эту команду, но поскольку она не понимает команд EFS, то просто вызывает драйвер EFS. Код EFS режима ядра принимает посланные Lsasrv данные EFS и применяет их к файлу через функции, экспортируемые NTFS. Эти функции позволяют EFS добавлять к NTFS-файлам атрибут $EFS. После этого управление возвращается к Lsasrv, который копирует содержимое шифруемого файла в резервный. Закончив создание резервной копии (в том числе скопировав все дополнительные потоки данных), Lsasrv отмечает в файле журнала, что резервный файл находится в актуальном состоянии. Затем Lsasrv посылает NTFS другую команду, требуя зашифровать содержимое исходного файла.

Получив от EFS команду на шифрование файла, NTFS удаляет содержимое исходного файла и копирует в него данные резервного. По мере копирования каждого раздела файла NTFS сбрасывает данные раздела из кэша файловой системы, и они записываются на диск. Поскольку файл помечен как шифрованный, NTFS вызывает EFS для шифрования раздела данных перед записью на диск. EFS использует незашифрованный FEK, переданный NTFS, чтобы шифровать файловые данные по алгоритму DESX, AES или 3DES порциями, равными по размеру одному сектору (512 байтов).

После того как файл зашифрован, Lsasrv регистрирует в файле журнала, что шифрование успешно завершено, и удаляет резервную копию файла. B заключение Lsasrv удаляет файл журнала и возвращает управление приложению, запросившему шифрование файла.

Сводная схема процесса шифрования

Ниже приведен сводный список этапов шифрования файла через EFS.

1. Загружается профиль пользователя, если это необходимо.

2. B каталоге System Volume Information создается файл журнала с именем Efsxlog, где x — уникальное целое число от 0. По мере выполнения следующих этапов в журнал заносятся записи, позволяющие восстановить файл после сбоя системы в процессе шифрования.

3. Base Cryptographic Provider 1.0 генерирует для файла случайное 128-битное число, используемое в качестве FEK.

4. Генерируется или считывается криптографическая пара ключей пользователя. Она идентифицируется в HKCU\Software\Microsoft\Windows NT\ CurrentVersion\EFS\CurrentKeys\CertificateHash.

5. Для файла создается связка ключей DDF с элементом для данного пользователя. Этот элемент содержит копию FEK, зашифрованную с помощью открытого EFS-ключа пользователя.

6. Для файла создается связка ключей DRF B нем есть элементы для каждого агента восстановления в системе, и при этом в каждом элементе содержится копия FEK, зашифрованная с помощью открытого EFS-ключа агента.

7. Создается резервный файл с именем вида Efs0.tmp в том каталоге, где находится и шифруемый файл.

8. Связки ключей DDF и DRF добавляются к заголовку и сопоставляются с файлом как атрибут EFS.

9. Резервный файл помечается как шифрованный, и в него копируется содержимое исходного файла.

10. Содержимое исходного файла уничтожается, в него копируется содержимое резервного. B результате этой операции данные исходного файла шифруются, так как теперь файл помечен как шифрованный.

11. Удаляется резервный файл.

12. Удаляется файл журнала.

13. Выгружается профиль пользователя (загруженный на этапе 1).

При сбое системы во время шифрования согласованные данные непременно сохранятся в одном из файлов — исходном или резервном. Когда Lsasrv инициализируется после сбоя системы, он ищет файлы журнала в каталоге System Volume Information на каждом NTFS-томе в системе. Если Lsasrv находит один или несколько файлов журнала, он изучает их содержимое и определяет порядок восстановления. Если исходный файл не был модифицирован на момент аварии, Lsasrv удаляет файл журнала и соответствующий резервный файл; в ином случае он копирует резервный файл поверх исходного (частично шифрованного) файла, после чего удаляет журнал и резервную копию. После того как Lsasrv обработает файлы журналов, файловая система возвращается в целостное состояние без потери пользовательских данных.

Процесс расшифровки