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 2013.08.01 (archlinux-2013.08.01-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 und das Setup für die entsprechende Systemarchitektur (i686 oder x86_64) gestartet.
  • 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 z. B. mit cfdisk durchgeführt werden. Für unseren Zweck erstellen wir zwei Partitionen:

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

sda2, welche den Rest der Festplatte spendiert bekommt (hier wird unser verschlüsseltes LVM seinen Platz drauf finden)


  • 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.
mkfs.ext4 -L root /dev/mapper/main-root
mkfs.ext4 -L home /dev/mapper/main-home
mkfs.ext4 -L boot /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

  • Bevor es jetzt los geht und wir das Basissystem installieren, testen wir erstmal die Internetverbindung:
root@archiso ~ # ping -c 3 www.google.com
  • Besteht keine Verbindung, sollte folgender Befehl Abhilfe schaffen:
root@archiso ~ # dhcpcd
  • Wir bearbeiten nun zuerst unsere Mirrorliste, und kommentieren alle weit entfernten Server mit # aus.
nano /etc/pacman.d/mirrorlist

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

  • Dann wird das Basissystem inkl. Bootloader (ich habe mich für syslinux entschieden) installiert.
root@archiso ~ # pacstrap /mnt base base-devel syslinux
  • 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 aktivieren wir die Swap-Partition:
swapon -L swap
  • Dann wird die fstab generiert:
genfstab -U -p /mnt >> /mnt/etc/fstab
nano /mnt/etc/fstab
  • Jetzt wechseln wir in die chroot-Umgebung:
arch-chroot /mnt
  • Spracheinstellungen in /etc/locale.conf festlegen:
/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 editieren und locales generieren:
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 generieren:
locale-gen
  • Config-Dateien für systemd anpassen:
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 erstellen:
ln -s /usr/share/zoneinfo/Europe/Berlin /etc/localtime
  • /etc/mkinitcpio.conf anpassen:
nano /etc/mkinitcpio.conf


  • Die MODULES- und HOOKS-Werte entsprechend anpassen:
MODULES="ext4"
HOOKS="base udev autodetect 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 unteter https://wiki.archlinux.org/index.php/Mkinitcpio#HOOKS zu finden.

Kernel-Image erstellen und der erste Neustart

  • Damit es bei der Erstellung des Kernel-Images nicht zu dem Fehler bsdcpio: Failed to set default locale kommt, führen wir folgendes aus:
export LANG=de_DE.UTF-8
  • Dann erstellen wir das Kernel-Image:
mkinitcpio -p linux
  • Jetzt legen wir das Passwort für root an:
passwd
  • Damit per DHCP automatisch eine IP-Adresse beim Bootvorgang bezogen wird, aktivieren wir den entsprechenden Systemd-Dienst:
systemctl enable dhcpcd.service
  • Anschließend verlassen wir die chroot-Umgebung und hängen die Partitionen aus:
exit
umount /mnt/{boot,home,}
reboot
  • Der PC startet nun neu und wir werden – sofern bisher alles gut gegangen ist – von unserem Bootloader gefolgt von der Eingabeaufforderung zur Entschlüsselung des cryptdevice begrüßt. Gebt das Passwort ein und meldet euch, nachdem der Bootvorgang abgeschlossen ist, als root an.


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 wir können damit anfangen, unser frisch installiertes Arch an unsere Bedürfnisse anzupassen.
reboot
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