Читая различные обзоры нововведений в Windows Vista/Windows Server 2008 ловлю себя на мысли, что по сути, кроме маркетинговых сообщений ничего нету. Повальная виртуализация, мифический NAP и многое другое (опять же, сильно отдаёт маркетингом). Хочется спросить человека "а покажите, как вы это реализовали на практике, с какими столкнулись трудностями и прочее". А вот с этим у нас всё несколько труднее, т.к. одних Get The Fucacts будет маловато для технических специалистов (на что в последнее время очень часто сетует Павел Нагаев и я с ним в этом плане согласен). Поэтому как часть программы по техническому образованию специалистов хочу постараться разобрать одно интересное нововведение в Windows Server 2008 - хранение EFS сертификатов на смарт-картах с использованием новой опции групповых политик. Тема (на сколько я посмотрел) не освещена совсем, кроме как небольших статей на TechNet'e. Разбираемый вопрос для многих, к сожалению, останется неактуальным по причине дороговизны решения - смарт-карты - не самое дешёвое удовольствие, но я заметил, что интерес к данному вопросу всё же есть.

Итак, для начала я хотел бы рассказать про общий механизм работы шифрующей файловой системы EFS.

Когда пользователь выставляет галочку на чек-боксе Encrypt contents to secure data и нажимает Ok, то происходит несколько вещей:

1. Проверяется ключ реестра (HKCU\Software\Microsoft\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\EFS\CurrentKey\CertificateHash) на предмет наличия установленного сертификата по умолчанию для EFS.
2. Если сертификата по умолчанию для EFS не представлено, то проверяется Certificate Store (консоль certmgr.msc) на наличие сертификата, у которого в EKU (Enchanced Key Usage) содержится специальный идентификатор объекта (OID), который отвечает за шифрование.
3. Если сертификат с таким OID не был найден и если машина находится в домене, то клиент направляет запрос в CA (Certification Authority) на получение сертификата для EFS.
4. Если машина не в домене, либо в домене отсутствует CA, либо в CA отсутствует соответствующий шаблон, то машина генерирует самоподписанный сертификат (когда сертификат выдан пользователем на самого себя).

Процес шифрования:

• Локальная подсистема безопасности LSA (Local Security Authority) генерирует рандомный ключ шифрования FEK (File Encryption Key) и этим ключом с использованием симметричного алгоритма шифрования шифрует содержимое файла. Симметричное шифрование во много раз быстрее алгоритма с открытым ключом, но и менее безопасно, поскольку обе половинки симметричного ключа нужно хранить в надёжном и, в то же время, доступном месте. Для этого LSA выбирает открытый ключ сертификата пользователя и шифрует им симметричный ключ шифрования FEK ассиметричным алогоритмом и записывает шифр ключа в специальное поле файла. Кроме этого ключ FEK шифруется открытым ключом сертификата агента восстановления, который назначен либо локальной, либо групповой политикой. Примерная картина хранения ключей изображена на картинке, где DDF - Data Decryption Field, DRF - Data Recovery Field, DRA - Data Recovery Agent:

Таким образом гарантируется, что доступ к файлу имеет только владелец закрытого ключа пользователя и агент восстановления. В Windows Server 2003 появилась возможность предоставлять шифрованные файлы в общий доступ с другими пользователями. При этом с самим файлом ничего не происходит, а только ключ FEK шифруется открытыми ключами сертификатов тех пользователей, которым разрешён доступ к шифрованному файлу. Именно по этой причине невозможно предоставлять доступ к шифрованному файлу группам - группы не могут иметь сертификатов, а только Security Principals (конкретные участники безопасности, как пользователи и компьютеры). А так же эти пользователи уже должны иметь в базе Active Directory EFS-пригодные сертификаты. Когда я только начал изучать EFS, то не совсем понимал этих требований, пока не начал изучать вопрос более детально и понимать т.н. физику процесса.

Более интересный вариант - шифрование файла в сетевой папке.

• Когда клиенты Windows 2000/XP/2003/Vista обращаются к сетевой папке по SMB/CIFS к серверу Windows 2000/2003, то файл будет шифроваться локально на удалённой системе. Для этого на удалённой системе загружается профиль пользователя и по вышеуказанным методам ищет пригодный для шифрования EFS сертификат или генерирует самоподписанный. Но данный метод обладал недостатками, поскольку удалённый сервер должен быть доверенный для делегирования, что позволяло обеспечить проверку подлинности пользователя с использованием Kerberos, что могло снизить безопасность сети, а так же это вызывало проблемы доступа к шифрованным файлам по сети с других рабочих станций.

В качестве альтернативного варианта был предложен WebDAV, который позволял использовать защищённый SSL канал при передаче файла. Хотя SSL не обязателен, поскольку любые операции шифрования/расшифрования происходили на клиенте локально. При доступе к шифрованному файлу, он в таком же виде пересылался по сети клиенту, где последний локально расшифровывал файл. После работы файл заново локально шифровался и уже в шифрованном виде передавался по сети.

При использовании клиента Windows Vista и сервера Windows Server 2008, то используется механизм, который реализован в WebDAV, а именно - файл шифруется и расшифровывается локально на клиенте и файл по сети передаётся в шифрованном виде как есть. Но, тем не менее, этот механизм не решает вопрос доступа с различных машин к шифрованному файлу. Дело в том, что при логоне пользователя на рабочую станцию ему не подгружаются сертификаты, которые были использованы на других машинах, они никогда не покидают профиль пользователя. Если в домене применён Certificate Autoenrollment, то автоматически запрашивается новый сертификат с новой парой открытый/закрытый ключ и который непригоден для расшифрования ранее зашифрованных файлов. Для этой задачи существует 2 решения:

1. хранение закрытого ключа на смарт-карте (теперь он единый для пользователя на всех компьютерах!). К плюсам можно отнести стойкость к взлому профиля, поскольку ключ хранится на внешнем криптоконтейнере. В случае утери/похищения смарт-карты она остаётся под защитой - необходимо ещё знать PIN карты. Вероятность атаки на PIN снижается за счёт блокирования криптоконтейнера при определённом кол-ве неудачных попыток ввода PIN. Из минусов - требуется дополнительное аппаратное обеспечение.
2. использование Credential Roaming Service, который является расширением перемещаемого профиля и учётные данные (в общем смысле Credentials) подобно перемещаемому профилю  следуют за пользователем. К плюсам можно отнести стоимость внедрения - не требует покупки специальных криптоконтейнеров (смарт-карт). Но от этого более уязвим к взлому и атакам на профиль.

Процесс дешифрования (расшифровки) файла:

При обращении пользователя к файлу LSA проверяет локальное хранилище Certificate Store на предмет наличия закрытого ключа сертификата EFS. По логике ассиметричного шифрования открытый и закрытый ключ взаимно дешифруют друг друга, что означает следующее:

• файл зашифрованный открытым ключом может быть расшифрован только закрытым ключом, который сопоставлен с этим открытым ключом. Даннмый метод применяется для шифрования данных, как это показано выше.
• файл зашифрованный закрытым ключом может быть расшифрован только открытым ключом, который сопоставлен с этим закрытым ключом. Данный метод применяется для цифровой подписи, когда пользователь своим закрытым ключом шифрует подпись, а получатель пользуясь открытым ключом пользователя расшифровывает подпись и убеждается в подлинности отправителя.

Используя закрытый ключ EFS сертификата LSA расшифровывает DDF для извлечения FEK, который ранее был зашифрован открытым ключом. После извлечения FEK происходит прямая дешифрация файла. Если же в хранилище Cetificate Store не было обнаруженного ни единого закрытого ключа, который подходил бы любому шифру DDF, то пользовтелю будет отказано в доступе - Access Denied.

При этом стоит отметить, что имя пользователя на сертификате дешифрования совсем не обязан соответствовать залогиненному пользователю. Поэтому нету ограничений на переименование пользователей в процессе.

Примечание: Однако, есть ограничение на смену пароля, а точнее его сброс. Только ленивый не слышал об утилитах, которые сбрасывают пароли локальных и доменных учётных записей, а так же администратор домена или локальной машины может сбрасывать пароли пользователей, тем самым позволяя с новым известным паролем получить доступ к профилю пользователя. Чтобы не допустить потенциальной кражи ключей в EFS заложен механизм зависимости от пароля. Т.е. сам закрытый ключ зашифрован паролем пользователя. Если пароль пользователя будет сброшен, то все данные, которые были зашифрованы пользователем будут утеряны (на самом деле в некоторых случаях это не совсем верно, но в общем смысле - да), поскольку нечем будет расшифровать закрытый ключ. Это справедливо только для сброса пароля. Когда пользователь меняет пароль планово (по сроку изменения пароля заданного в групповых политиках) или внепланово и с указанием предыдущего пароля, то ключи шифрования обновляются (расшифровываются старым паролем и шифруются новым) и после смены пароля доступ к этим файлам не прекращается. Данный механизм описан здесь: http://support.microsoft.com/kb/290260

Какие ещё могут наступить проблемы? А любые проблемы, которые связаны с профилем. Например, был повреждён профиль пользователя и заменён на новый - вы потеряете ключи. Пользователю назначен новый перемещаемый профиль - вы потеряете ключи. А пользователь может сам зайти в свой Certification Store и удалить ключи - вы потеряете ключи. Универсальной панацеи от этого нету - есть только более или менее эффективные средства защиты и сохранности данных и ключей шифрования.

Если пользователь потерял доступ к своим закрытым ключам EFS, то агент восстановления - Recovery Agent может своим ключом расшифровать нужные файлы и пользователь получит к ним доступ в открытом виде. После этого пользователь может заново сгенерированным ключом снова зашифровать данные. Но сами ключи шифрования можно восстановить только одним единственным способом - Key Recovery.

Организация плана защиты, восстановления ключей и восстановления доступа будет рассмотрена во второй части. В принципе, весь этот материал доступно изложен на TechNet'e (http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc700811.aspx), но тем не менее, я хочу подвести плавно тему к целевой задаче использования смарт-карт и задач, которые мы сможем решать с их помощью. Ну и для себя немного прояснить материал.