Linux下如何使用Stratis的網絡綁定磁盤加密

這篇文章將為大家詳細講解有關Linux下如何使用Stratis的網絡綁定磁盤加密，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

Stratis 是一個卷管理文件系統volume-managing filesystem（VMF），類似于 ZFS 和 Btrfs。它使用了存儲“池”的核心思想，該思想被各種 VMF 和 形如 LVM 的獨立卷管理器采用。

先決條件

本文假設你熟悉 Stratis，也熟悉 Stratis 池加密。如果你不熟悉這些主題，請參考這篇 文章 和前面提到的 Stratis 概述視頻。

NBDE 需要 Stratis 2.3 或更高版本。本文中的例子使用的是 Fedora Linux 34 的預發布版本。Fedora Linux 34 的最終版本將包含 Stratis 2.3。

網絡綁定磁盤加密（NBDE）概述

加密存儲的主要挑戰之一是有一個安全的方法在系統重啟后再次解鎖存儲。在大型環境中，手動輸入加密口令并不能很好地擴展。NBDE 解決了這一問題，允許以自動方式解鎖加密存儲。

在更高層次上，NBDE 需要環境中的 Tang 服務器。客戶端系統（使用 Clevis Pin）只要能與 Tang 服務器建立網絡連接，就可以自動解密存儲。如果網絡沒有連接到 Tang 服務器，則必須手動解密存儲。

這背后的想法是，Tang 服務器只能在內部網絡上使用，因此，如果加密設備丟失或被盜，它將不再能夠訪問內部網絡連接到 Tang 服務器，因此不會被自動解密。

關于 Tang 和 Clevis 的更多信息，請參見手冊頁（man tang、man clevis）、Tang 的 GitHub 頁面 和 Clevis 的 GitHub 頁面。

設置 Tang 服務器

本例使用另一個 Fedora Linux 系統作為 Tang 服務器，主機名為 tang-server。首先安裝 tang 包。

dnf install tang

然后用 systemctl 啟用并啟動 tangd.socket。

systemctl enable tangd.socket --now

Tang 使用的是 TCP 80 端口，所以你也需要在防火墻中打開該端口。

firewall-cmd --add-port=80/tcp --permanent
firewall-cmd --add-port=80/tcp

最后，運行 tang-show-keys 來顯示輸出簽名密鑰指紋。你以后會需要這個。

# tang-show-keys
l3fZGUCmnvKQF_OA6VZF9jf8z2s

創建加密的 Stratis 池

第一步是捕獲一個將用于解密 Stratis 池的密鑰。即使使用 NBDE，也需要設置這個，因為在 NBDE 服務器無法到達的情況下，可以用它來手動解鎖池。使用以下命令捕獲 pool1 密鑰。

# stratis key set --capture-key pool1key
Enter key data followed by the return key:

然后我將使用 /dev/vdb 設備創建一個加密的 Stratis 池（使用剛才創建的 pool1key），命名為 pool1。

# stratis pool create --key-desc pool1key pool1 /dev/vdb。

接下來，在這個 Stratis 池中創建一個名為 filesystem1 的文件系統，創建一個掛載點，掛載文件系統，并在其中創建一個測試文件：

# stratis filesystem create pool1 filesystem1# mkdir /filesystem1# mount /dev/stratis/pool1/filesystem1 /filesystem1# cd /filesystem1# echo "this is a test file" > testfile

將 Stratis 池綁定到 Tang 服務器上

此時，我們已經創建了加密的 Stratis 池，并在池中創建了一個文件系統。下一步是將你的 Stratis 池綁定到剛剛設置的 Tang 服務器上。使用 stratis pool bind nbde 命令進行。

當你進行 Tang 綁定時，需要向該命令傳遞幾個參數：

• 池名（在本例中，pool1）

• 鑰匙描述符名稱（本例中為 pool1key）

• Tang 服務器名稱（在本例中，http://tang-server）

記得之前在 Tang 服務器上，運行了 tang-show-keys，顯示 Tang 輸出的簽名密鑰指紋是 l3fZGUCmnvKQF_OA6VZF9jf8z2s。除了前面的參數外，還需要用參數 -thumbprint l3fZGUCmnvKQF_OA6VZF9jf8z2s 傳遞這個指紋，或者用 -trust-url 參數跳過對指紋的驗證。

使用 -thumbprint 參數更安全。例如：

# stratis filesystem create pool1 filesystem1
# mkdir /filesystem1
# mount /dev/stratis/pool1/filesystem1 /filesystem1
# cd /filesystem1
# echo "this is a test file" > testfile

用 NBDE 解鎖 Stratis 池

接下來重啟主機，并驗證你可以用 NBDE 解鎖 Stratis 池，而不需要使用密鑰口令。重啟主機后，該池不再可用：

# stratis pool list
Name Total Physical Properties

要使用 NBDE 解鎖池，請運行以下命令：

# stratis pool unlock clevis

注意，你不需要使用密鑰口令。這個命令可以在系統啟動時自動運行。

此時，Stratis 池已經可以使用了：

# stratis pool list
Name Total Physical Properties
pool1 4.98 GiB / 583.65 MiB / 4.41 GiB ~Ca, Cr

你可以掛載文件系統，訪問之前創建的文件：

# mount /dev/stratis/pool1/filesystem1 /filesystem1/
# cat /filesystem1/testfile
this is a test file

輪換 Tang 服務器密鑰

最好定期輪換 Tang 服務器密鑰，并更新 Stratis 客戶服務器以使用新的 Tang 密鑰。

要生成新的 Tang 密鑰，首先登錄到 Tang 服務器，查看 /var/db/tang 目錄的當前狀態。然后，運行 tang-show-keys 命令：

# ls -al /var/db/tang
total 8
drwx------. 1 tang tang 124 Mar 15 15:51 .
drwxr-xr-x. 1 root root 16 Mar 15 15:48 ..
-rw-r--r--. 1 tang tang 361 Mar 15 15:51 hbjJEDXy8G8wynMPqiq8F47nJwo.jwk
-rw-r--r--. 1 tang tang 367 Mar 15 15:51 l3fZGUCmnvKQF_OA6VZF9jf8z2s.jwk
# tang-show-keys
l3fZGUCmnvKQF_OA6VZF9jf8z2s

要生成新的密鑰，運行 tangd-keygen 并將其指向 /var/db/tang 目錄：

# /usr/libexec/tangd-keygen /var/db/tang

如果你再看看 /var/db/tang 目錄，你會看到兩個新文件：

# ls -al /var/db/tang
total 16
drwx------. 1 tang tang 248 Mar 22 10:41 .
drwxr-xr-x. 1 root root 16 Mar 15 15:48 ..
-rw-r--r--. 1 tang tang 361 Mar 15 15:51 hbjJEDXy8G8wynMPqiq8F47nJwo.jwk
-rw-r--r--. 1 root root 354 Mar 22 10:41 iyG5HcF01zaPjaGY6L_3WaslJ_E.jwk
-rw-r--r--. 1 root root 349 Mar 22 10:41 jHxerkqARY1Ww_H_8YjQVZ5OHao.jwk
-rw-r--r--. 1 tang tang 367 Mar 15 15:51 l3fZGUCmnvKQF_OA6VZF9jf8z2s.jwk

如果你運行 tang-show-keys，就會顯示出 Tang 所公布的密鑰：

# tang-show-keys
l3fZGUCmnvKQF_OA6VZF9jf8z2s
iyG5HcF01zaPjaGY6L_3WaslJ_E

你可以通過將兩個原始文件改名為以句號開頭的隱藏文件，來防止舊的密鑰（以 l3fZ 開頭）被公布。通過這種方法，舊的密鑰將不再被公布，但是它仍然可以被任何沒有更新為使用新密鑰的現有客戶端使用。一旦所有的客戶端都更新使用了新密鑰，這些舊密鑰文件就可以刪除了。

# cd /var/db/tang
# mv hbjJEDXy8G8wynMPqiq8F47nJwo.jwk   .hbjJEDXy8G8wynMPqiq8F47nJwo.jwk
# mv l3fZGUCmnvKQF_OA6VZF9jf8z2s.jwk   .l3fZGUCmnvKQF_OA6VZF9jf8z2s.jwk

此時，如果再運行 tang-show-keys，Tang 只公布新鑰匙：

# tang-show-keys
iyG5HcF01zaPjaGY6L_3WaslJ_E

下一步，切換到你的 Stratis 系統并更新它以使用新的 Tang 密鑰。當文件系統在線時， Stratis 支持這樣做。

首先，解除對池的綁定：

# stratis pool unbind pool1

接下來，用創建加密池時使用的原始口令設置密鑰：

# stratis key set --capture-key pool1key
Enter key data followed by the return key:

最后，用更新后的密鑰指紋將 Stratis 池綁定到 Tang 服務器上：

# stratis pool list
Name Total Physical Properties

Stratis 系統現在配置為使用更新的 Tang 密鑰。一旦使用舊的 Tang 密鑰的任何其他客戶系統被更新，在 Tang 服務器上的 /var/db/tang 目錄中被重命名為隱藏文件的兩個原始密鑰文件就可以被備份和刪除了。

如果 Tang 服務器不可用怎么辦？

接下來，關閉 Tang 服務器，模擬它不可用，然后重啟 Stratis 系統。

重啟后，Stratis 池又不可用了：

# stratis pool listName Total Physical Properties

如果你試圖用 NBDE 解鎖，會因為 Tang 服務器不可用而失敗：

# stratis pool unlock clevis
Execution failed:
An iterative command generated one or more errors: The operation 'unlock' on a resource of type pool failed. The following errors occurred:
Partial action "unlock" failed for pool with UUID 4d62f840f2bb4ec9ab53a44b49da3f48: Cryptsetup error: Failed with error: Error: Command failed: cmd: "clevis" "luks" "unlock" "-d" "/dev/vdb" "-n" "stratis-1-private-42142fedcb4c47cea2e2b873c08fcf63-crypt", exit reason: 1 stdout: stderr: /dev/vdb could not be opened.

此時，在 Tang 服務器無法到達的情況下，解鎖池的唯一選擇就是使用原密鑰口令：

# stratis key set --capture-key pool1key
Enter key data followed by the return key:

然后你可以使用鑰匙解鎖池：

# stratis pool unlock keyring

接下來，驗證池是否成功解鎖：

# stratis pool list
Name Total Physical Properties
pool1 4.98 GiB / 583.65 MiB / 4.41 GiB ~Ca, Cr

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