Systemverschlüsselung mit dm-crypt

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Dieser Artikel behandelt die Installation eines ArchLinux-Grundsystems mit verschlüsseltem LVM und der kompletten Integration von systemd. Die Anleitung wurde unter Verwendung der Installations-Medien 2015.07.01 (archlinux-2015.07.01-dual.iso) erstellt. Die Installation sollte aber auch mit zukünftigen Medien (zumindest vorerst) nicht großartig anders verlaufen.

Installationsmedium vorbereiten

• Das Installations-Image von http://www.archlinux.org/download/ herunterladen.
• Das Image auf CD brennen oder unter einem funktionierendem Linux-System (z. B. Live-CD) auf einen USB-Stick kopieren. Dies funktioniert wie folgt:

dd if=archlinux.iso of=/dev/sdx

Installation starten

• Nun wird vom vorbereiteten Installations-Medium gebootet.
• Auf der Konsole angekommen, wird zuerst einmal das deutsche Tastatur-Layout geladen.

root@archiso ~ # loadkeys de-latin1

Da das Layout derzeit noch auf Englisch eingestellt ist, muss z anstatt y und ß anstatt - eingegeben werden.

Festplatte vorbereiten

• Jetzt wird es Zeit, die Festplatten zu partitionieren. Dies kann bei Bios-Boot Systemen und Festplatten bis 2TB mit fdisk, ansonsten immer mit gdisk durchgeführt werden. Für das System mit LVM werden zwei Partitionen erstellt:

sda1 mit einer Größe von 100 MB und boot-Flag (dies wird später die Boot-Partition)

sda2, welche den Rest der Festplatte einnimmt (hier wird das verschlüsselte LVM abgelegt)

• Zur Sicherheit wird die Festplatte jetzt überschrieben:

root@archiso ~ # shred -v /dev/sda2

Standardmäßig wird dieser Vorgang drei Mal durchgeführt, wobei ein Durchgang bei einer ca. 2 TB großen Festplatte schon mal fünf bis sechs Stunden in Anspruch nehmen kann.

• Wer deswegen den Vorgang nur einmal durchführen möchte, kann stattdessen folgenden Befehl ausführen:

shred -v -n 1 /dev/sda2

Verschlüsseltes LVM einrichten

• Jetzt werden die benötigte Kernel-Modul für die Verschlüsselung geladen:

root@archiso ~ # modprobe dm-crypt

• Anschließend wird sda2 verschlüsselt:

root@archiso ~ # cryptsetup -c aes-xts-plain -y -s 512 luksFormat /dev/sda2

Für Volumes größer als 2 TiB sollte aes-xts-plain64 verwendet werden. Kernelunterstützung hierfür gibt es seit Kernel 2.6.33. Die Option aes-xts-plain64 kann auch für Volumes kleiner 2 TiB verwendet werden.

• Die Eingabeaufforderung mit YES bestätigen und anschließend ein sicheres Passwort vergeben. Hierbei sollten schon 20 Zeichen inkl. Sonderzeichen und Zahlen verwendet werden.
• Jetzt wird die verschlüsselte Partition geöffnet und das LVM eingerichtet:

cryptsetup luksOpen /dev/sda2 lvm
pvcreate /dev/mapper/lvm
vgcreate main /dev/mapper/lvm
lvcreate -L 200GB -n root main
lvcreate -L 8GB -n swap main
lvcreate -l 100%FREE -n home main

Je nach Festplattengröße und/oder zukünftiger Erweiterung des Grundsystems kann auch eine geringere Größe für das root-Volume (-n root) festgelegt werden. Wenn das home-Volume (-n home) nicht den verbleibenden Platz komplett ausfüllt, können später LVM-Snapshots erstellt werden. Dazu kann - wie bei den anderen lvcreate-Befehlen - eine geringere Größe angegeben werden, zum Beispiel -L 50GB.

• Mit mkfs wird nun das Dateisystem auf die Partitionen geschrieben. Bei boot muss mit -O die 64-Bit-Fähigkeit deaktiviert werden, weil syslinux nur von einem 32-Bit-Dateisystem booten kann.

mkfs.ext4 -L root /dev/mapper/main-root
mkfs.ext4 -L home /dev/mapper/main-home
mkfs.ext4 -L boot -O '^64bit' /dev/sda1
mkswap -L swap /dev/mapper/main-swap

• Dann werden die Partitionen gemountet:

mount /dev/mapper/main-root /mnt
mkdir /mnt/home
mount /dev/mapper/main-home /mnt/home
mkdir /mnt/boot
mount /dev/sda1 /mnt/boot

Basissystem und Bootloader installieren

• Vor der Installation des Basissystems sollte zunächst die Internetverbindung getestet werden:

root@archiso ~ # ping -c 3 www.google.com

• Besteht keine Verbindung, sollte folgender Befehl Abhilfe schaffen:

root@archiso ~ # dhcpcd

• In der Mirrorliste sollten alle weit entfernten Server jetzt mit # auskommentiert werden.

nano /etc/pacman.d/mirrorlist

Dies kann bei der Installation Geschwindigkeitsvorteile von ca. 30 Minuten bringen.

• Dann wird das Basissystem inkl. Bootloader (in diesem Fall Syslinux) installiert.

root@archiso ~ # pacstrap /mnt base base-devel syslinux nano linux linux-firmware mkinitcpio lvm2 dhcpcd

• Nach der Basis-Installation wird syslinux in den MBR von sda geschrieben:

root@archiso ~ # syslinux-install_update -i -a -m -c /mnt

• Dann wird syslinux konfiguriert:

root@archiso ~ # nano /mnt/boot/syslinux/syslinux.cfg

• Die APPEND-Zeile muss bei beiden Einträgen (arch und archfallback) angepasst werden:

APPEND cryptdevice=/dev/sda2:main root=/dev/mapper/main-root rw lang=de locale=de_DE.UTF-8

System konfigurieren

• Nun wird die Swap-Partition aktiviert:

swapon -L swap

• Dann wird die fstab generiert und im Editor kontrolliert:

genfstab -U -p /mnt >> /mnt/etc/fstab
nano /mnt/etc/fstab

• Jetzt wird in die chroot-Umgebung gewechselt:

arch-chroot /mnt

• Spracheinstellungen werden in /etc/locale.conf festgelegt:

/etc/locale.conf

LANG="de_DE.UTF-8"

# Keep the default sort order (e.g. files starting with a '.'
# should appear at the start of a directory listing.)
LC_COLLATE="C"

LC_TIME="de_DE.UTF-8"

• /etc/locale.gen wird editiert und die locales generiert:

nano /etc/locale.gen

• # vor folgenden locales entfernen:

de_DE.UTF-8 UTF-8
de_DE ISO-8859-1
de_DE@euro ISO-8859-15

• locales wird generiert:

locale-gen

• Config-Dateien für systemd werden angepasst:

echo myhostname >> /etc/hostname
echo KEYMAP=de-latin1 >> /etc/vconsole.conf
echo FONT=lat9w-16 >> /etc/vconsole.conf
echo FONT_MAP=8859-1_to_uni >> /etc/vconsole.conf

• Symlink für die Zeitzone wird erstellt:

ln -sf /usr/share/zoneinfo/Europe/Berlin /etc/localtime

• /etc/mkinitcpio.conf wird angepasst:

nano /etc/mkinitcpio.conf

• Die MODULES- und HOOKS-Werte werden entsprechend angepasst:

MODULES=(ext4)
HOOKS=(base udev autodetect modconf block keyboard keymap encrypt lvm2 filesystems fsck shutdown)

Die hier vorgegebenen Hooks sind für das Booten von einer S-ATA-Festplatte mit einer USB-Tastatur gedacht und müssen daher evtl. angepasst werden. Alle verfügbaren Hooks sind unter https://wiki.archlinux.org/index.php/Mkinitcpio#HOOKS zu finden.

Kernel-Image erstellen und der erste Neustart

• Das Kernel-Image wird erstellt mittels:

mkinitcpio -p linux

• Für root wird ein Passwort angelegt:

passwd

• Damit per DHCP automatisch eine IP-Adresse beim Bootvorgang bezogen wird, muss jetzt der entsprechende systemd-Dienst aktiviert werden:

systemctl enable dhcpcd.service

• Anschließend werden die chroot-Umgebung verlassen und die Partitionen ausgehängt:

exit
umount /mnt/{boot,home,}
reboot

• Der PC startet nun neu und man wird – sofern bisher alles gut gegangen ist – vom Bootloader gefolgt von der Eingabeaufforderung zur Entschlüsselung des cryptdevice begrüßt. Nun ist das Passwort einzugeben. Nachdem der Bootvorgang abgeschlossen ist, muss man sich als root anmelden.

systemd einrichten

• Sollte das Netzwerk nicht gestartet sein, folgenden Befehl ausführen:

dhcpcd

• Welche IP-Adresse vergeben wurde, kann mittels ip-Programm festgestellt werden:

ip addr

• Services für systemd einrichten:

systemctl enable cronie.service

• Im Falle, dass ein x86_64 System installiert wurde, kann in der /etc/pacman.conf noch das multilib-repo aktiviert werden. Anschließend müssen pacman’s Paketlisten wieder auf den neusten Stand gebracht werden:

pacman -Syy

• Ein letzter Reboot und man kann damit anfangen, das frisch installierte Arch an die eigenen Bedürfnisse anzupassen.

reboot