В предыдущей части мы поговорили об основах работы шифрующей файловой системы EFS и основными трудностями, которые появляются при использовании EFS. И одной из важных задач становится защита ключей шифрования надёжным способом от взлома, но и обеспечить возможность восстановления данных при потере ключей шифрования и их доступность. Я уже отметил, что варианта у нас всего 2 - архивирование ключей на внешний контейнер (например, смарт-карта или USB диск) либо Key Archival, когда закрытые ключи дополнительно хранятся в базе Certification Authority. Причём, оба этих метода можно спокойно совместить. Но здесь Microsoft нас снова "радует" (что вполне ожидаемо) - Key Archival работает только при условии, что:

• Certification Authority (CA) работает под управлением Windows Server 2003/2008 Enterprise/Datecenter Edition.
• CA является Enterprise CA, а не StandAlone CA.
• криптопровайдер (CSP) поддерживает хранение закрытых ключей.

Механизм Key Archival работает следующим образом:

1. Клиент ищет доступный CA в базе AD и устанавливает с ним соединение. При соединении у CA запрашивается сертификат основанный на шаблоне CA Exchange (который используется только для этих целей).
2. Клиент удостоверяется, что сертификат валидный (имя в сертификате соответствует имени CA, срок годности сертификата ещё не истёк и т.д.) и проверяет списки CRL на предмет отзыва этого сертификата. А так же клиент проверяет, что сертификат подписан именно тем CA, с которым он сейчас работает и на имя этого CA. Это гарантирует, что CA сможет расшифровать полученный на последующих этапах шифрованный закрытый ключ.
3. Если с сертификатом всё в порядке, то клиент шифрует сгенерированный закрытый ключ открытым ключом сертификата CA Exchange. Если это клиент Windows Vista/Windows Server 2008, то клиент может шифровать свой ключ новыми алгоритмами CNG (Cryptography Next Generation) и использовать алгоритм AES для шифрования. По сути, Windows XP тоже поддерживает AES, но эта поддержка была внедрена только начиная с SP1 и здесь для Windows XP нету возможности использовать AES.
4. Далее клиент подготавливает полный запрос PKI для CA и этот запрос направляет в CA.
5. CA в свою очередь дешифрует полученный запрос и сверяет соответствие закрытого и открытого ключа в запросе.
6. Если соответствие подтверждено, то CA шифрует полученный закрытый ключ рандомным симметричным ключом с использованием 3DES или AES )(только для ОС Windows Vista и выше).
7. Затем этот симметричный ключ шифруется одним или несколькими открытыми ключами агентов восстановления, которые определены в свойствах CA и которые допущены к архивированию ключей и сохраняет всё это в специальном BLOB (Binary Large Object) формате в своей базе.

Исходя из этой процедуры нетрудно представить процесс восстановления:

1. администратор CA извлекает необходимый BLOB файл из базы CA.
2. Т.к. этот файл зашифрован открытым ключом агента (или агентов) восстановления, то файл передаётся любому допустимому агенту восстановления для дешифрации.
3. агент восстановления использует свой закрытый ключ для дешифрации файла и создаёт .pfx файл, попутно защищая его паролем.
4. .pfx файл затем передаётся конечному пользователю, который у себя на машине импортирует пару из открытого и закрытого ключа в контейнер Certificate Store.

Для начала нам потребуются агенты восстановления, которые будут уполномочены восстанавливать ключи из базы CA. Для этого в CA существует шаблон Key Recovery Agent. Из изменений, которые потребуются - на вкладке General поставить галочку для публикации сертификата в AD и в Security добавить нужных пользователей (но лучше будет поместить нужных агентов восстановления в отдельную группу и ей назначить право Read и Enroll). Затем следует в консоли CA добавить этот шаблон в список издаваемых сертификатов. Когда эта процедура будет завершена агенты восстановления должны подать заявку на выдачу сертификатов восстановления.

Примечание: здесь стоит отметить, что автоматическая выдача сертификатов работать не будет. Администратор CA должен вручную одобрить каждый запрос в секции Pending Requests. После того как запрос будет одобрен, изданный сертификат появится в секции Crtificate Enrollment Requests. Если агент восстановления для запроса использует Windows 2000/XP/2003, то запрос необходимо произвести запрос сертификата используя Certificates Web Enrollment pages из интернет-браузера.

Когда сертификат получен, то можно в CA разрешать Key Archival. Но если у вас есть смарт-карты, то лучше экспортировать пару ключей Key Recovery Agent на смарт-карту. В моём случае (используя Aladdin eToken Pro) потребовалось выполнить стандартную процедуру экспорта сертификата в PKCS #12 файл (.pfx) и используя ПО токена импортировать сертификат на токен. При экспорте ключей в файл не забудьте поставить галочку для удаления ключей из Certificate Store в случае успешного экспорта. После этой операции агент восстановления перестаёт быть зависимым к своему профилю и будет неуязвим к атакам на профиль.

Теперь администратор CA должен выбрать свойства CA и перейти на вкладку Recovery Agents:

В этом окне нужно переставить переключатель в Archive the key и кнопкой Add добавить сертификаты тех агентов восстановления, которые будут уполномочены для восстановления ключей. Именно этими сертификатами CA будет шифровать ключи пользователей.

Следующим этапом будет изменение шаблонов для поддержки Key Archival. Шаблоны версии 1 не поддерживают данную функцию, а только V2 и V3, а эти шаблоны поддерживаются только в Windows Server Enterprise и Datacenter редакциях. Конкретно для EFS придётся создать новый шаблон версии 2 или 3:

Я его назвал SM EFS (Smart Card EFS). Изображение может отличаться от вашего случая. Я предполагаю, что у меня все CA будут работать под управлением Windows Server 2008. Для 2003 картинка может отличаться, но суть останется та же. Далее, нас заинтересует вкладка Request Handling:

Здесь нужно поставить галочку напротив Archive subject's encryption private key. Галочка ниже (Use advanced Symmetric algorithm to send key to the CA) используется только для клиентов Windows Vista и выше. Если этим шаблоном будут пользоваться более ранние клиенты, то её выставлить нельзя! И последнее, что явно потребуется:

драйвер токена Alddin eToken Pro для хранения сертификатов EFS на токене требует, чтобы на токене так же был и логонный сертификат, иначе он впадает в дикий ступор :) При использовании Windows Server Standard редакции потребуется 2 сертификата - отдельно на основе шаблона Smart Card Logon и EFS Basic. Т.е. не обязательно, чтобы один сертификат содержал все функции. Т.к. у меня CA работает под управлением Enterprise то я создал один шаблон и в Extensions добавил необходимые политики действия, а именно - добавил Smart Card Logon. Тогда я могу с использованием одного сертификата и аутентифицироваться в домене и шифровать файлы. Официальная документация требует, чтобы в списке CSP провайдеров был указан провайдер смарт-карты (токена), но в моём случае это не обязательно, поскольку при издании сертификата драйвер сам предлагает экспортировать сертификат на токен. Шаблон можно сохранять и назначить его для издания сертификатов:

Certificate Templates -> New -> Certificate Template to issue -> в списке выбрать SM EFS

И последняя часть, которая нам потребуется - указание агента восстановления для EFS.

Примечание: мы выше уже создавали агента восстановления, но у нас будет 2 различных агента восстановления - отдельно для EFS, который будет задан в GPO и агент восстановления ключей из базы CA. Это 2 совершенно разные роли и следует чётко различать назначение каждого агента.

На практике по умолчанию агентом восстановления становится первый администратор первого контроллера домена в лесу Active Directory. В целях безопасности не следует его оставлять как есть. Для этого я создал новую учётную запись с именем Recovery Agent и добавил его в группу EFS Recovery. Более ни в каких группах пользователь не состоит. Чтобы сделать его агентом восстановления нужно сначала разрешить групе EFS Recovery запрашивать сертификат на основе шаблона EFS Recovery Agent:

Я просто добавил право Read и Enroll для группы EFS Recovery. Затем пользователь, член EFS Recovery должен залогониться, запустить оснастку certmgr.msc и выполнить запрос сертификата:

И ему будет предложен шаблон EFS Recovery Agent. Когда сертификат будет выдан, то у меня драйвер токена перехватил запрос и предложил положить сертификат на токен:

и после нажатия на Ok потребуется ввести PIN токена:

Теперь этот сертификат хранится только на токене. В установках по умолчанию для eToken Pro при извлечении токена из USB очищается весь контейнер Personal в Certificate Store. Поэтому когда агент восстановления извлекает токен, то его профиль больше не представляет никакой ценности в плане закрытых ключей, которыми можно восстанавливать EFS файлы. Как известно, при установке смарт-карты или токена в ридер или USB, то происходит копирование ключей с токена в хранилище Certificate Store. Т.к. по умолчанию сертификат шаблона EFS Recovery Agent не публикуется в AD, поэтому агент восстановления должен экспортировать .cer (сертификат с открытым ключом) в папку вручную из программного хранилища. Именно эти сертификаты будут использоваться для шифрования ключей EFS и последующего сохранения в поле DRF.

Далее администратор должен открыть объект групповой политики нужного контейнера и перейти в секцию Encrypting File System, как это показано на рисунке:

Я уже удалил сертификат администратора по умолчанию и добавил сертификат нового агента восстановления EFS, который был сохранён самим агентом в .cer файл.

Примечание: только после этого шага и применения этой политики на все компьютеры контейнера, к которому прилинкована политика данный агент сможет расшифровывать EFS файлы, которые были зашифрованы после этого шага. Все файлы, которые были зашифрованы до этого момента будут недоступны для нового агента восстановления. Этот факт следует учитывать.

Итак, во второй части мы рассмотрели технические вопросы механизмов восстановления, которые включают в себя использование агентов восстановления:

• Key Archival - архивирование всех закрытых ключей пользователей в базе CA, что обеспечивает возможность восстановления ключей шифрования с минимальными затратами по восстановлению нормальной работы шифрованных файлов.
• EFS Recovery Agent - в контексте обсуждаемого вопроса применили агента восстановления EFS файлов без необходимости восстановления ключей из базы CA. Тем более Key Archival в ряде случаев будет невозможен для применения.

Так же посмотрели почти пошаговый процесс реализации обоих механизмов и показали как агенты восстановления могут защищать свои ключи восстановления сохранив их на внешние криптоконтейнеры - смарт-карты или токены. Мы подготовили базу для восстановления файлов в случае "а если ...". План мероприятий по восстановлению данных должен быть применён и реализован до эксплуатации EFS и цифровых сертификтов в целом. В следующей части я покажу настройки групповых политик для хранения EFS сертификатов пользователей на смарт-картах на примере использования токена eToken Pro, а так же (если объём следующей части позволит) покажу действие агентов восстановления в случае "а если ...".

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.