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Beiträge zu Verschlüsselungsverfahren

Manual requests to a https web-server with “openssl s_client”: do not forget the options “-ign_eof -crlf”

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Sometimes you may need to analyze the behavior and responses of a web-server or a REST service to certain requests. And sometimes you are restricted to the command line of a Linux system (e.g. during penetration testing). Then you have to type and send HTTP commands in a direct manner. While this is trivial with telnet and HTTP-commands via n unencrypted connection on port 80, you must use a tool like openssl for HTTPS-servers using TLS tunnels.

A quick search on the Internet will show you that you should be able to use “openssl” on a Linux system in the following form: 

openssl s_client -connect YOUR_TARGET_WEB_DOMAIN:443

Or – if you do not want to look at certificates and related CA chains in detail – with an additional option “-quiet”: 

openssl s_client -quiet -connect YOUR_TARGET_WEB_DOMAIN:443

YOUR_TARGET_WEB_DOMAIN has to be replaced, of course, by a valid URI. For restricting the encryption to TLS V1.2 you would instead use: 

openssl s_client -quiet -tls1_2 -connect YOUR_TARGET_WEB_DOMAIN:443

For some servers an additional option “-ign_eof” can be helpful: This hinders a connection to directly close when an “end of file” [EOF] may be reached (during a response). Meaning: The response will not be shown in some cases. The option “-quiet” triggers a “-ign_eof” behavior implicitly. But keep in mind that this option does not hinder any timeouts on the connection imposed by the server.

A problem with the interactive “openssl s_client” command-line on Linux systems

After entering the above commands at the command prompt of a Linux shell (e.g. bash) you will first see some information regarding the connection handshake and the establishment of the encryption tunnel. Then end up on a line where you can interactively enter HTTP commands. You expect to successfully enter commands in the following way:

We type “GET / HTTP/1.1.” (without the quotes)    =>    we press the “ENTER”-key    =>    we get a new line    =>    we type “Host: YOUR_TARGET_WEB_DOMAIN” (without the quotes)    =>    we press the “ENTER”-key twice.

You may try this sequence with “google.com”. This will work! You get, however, an information that the document has been moved to “www.google.com”. But at the new address everything is working, too.

So far so good! But let us try the given recipe with another domain: www.debian.org. Using the command line within “s_client” then leads to an error: 

.....
    Start Time: 1609195616
    Timeout   : 7200 (sec)
    Verify return code: 0 (ok)
    Extended master secret: no
    Max Early Data: 0
---
read R BLOCK
GET / HTTP/1.1
HTTP/1.1 400 Bad Request
Date: Mon, 28 Dec 2020 22:47:04 GMT
Server: Apache
X-Content-Type-Options: nosniff
X-Frame-Options: sameorigin
Referrer-Policy: no-referrer
X-Xss-Protection: 1
Strict-Transport-Security: max-age=15552000
Content-Length: 291
Connection: close
Content-Type: text/html; charset=iso-8859-1

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//IETF//DTD HTML 2.0//EN">
<html><head>
<title>400 Bad Request</title>
</head><body>
<h1>Bad Request</h1>
<p>Your browser sent a request that this server could not understand.<br />
</p>
<hr>
<address>Apache Server at www.debian.org Port 443</address>
</body></html>
closed

You do not even get a chance to enter the “Host: …” line!
The same is true for other servers – as the one supporting e.g. one of my own domains “anracon.de”.

A simple trick shows what the correct request format is and that it works …

Let us use a
simple trick with echo and a pipe on the Linux shell:

myself@mytux:~> (echo -ne "GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.debian.org\r\n\r\n") | openssl s_client -tls1_2 -quiet  -connect www.debian.org:443

This leads to 

depth=2 O = Digital Signature Trust Co., CN = DST Root CA X3
verify return:1
depth=1 C = US, O = Let's Encrypt, CN = Let's Encrypt Authority X3
verify return:1
depth=0 CN = www.debian.org
verify return:1
HTTP/1.1 200 OK
Date: Mon, 28 Dec 2020 23:09:01 GMT
Server: Apache
Content-Location: index.en.html
Vary: negotiate,accept-language,Accept-Encoding,cookie
TCN: choice
X-Content-Type-Options: nosniff
X-Frame-Options: sameorigin
Referrer-Policy: no-referrer
X-Xss-Protection: 1
Strict-Transport-Security: max-age=15552000
Upgrade: h2,h2c
Connection: Upgrade
Last-Modified: Sun, 27 Dec 2020 19:27:21 GMT
ETag: "36b1-5b777257b5a41"
Accept-Ranges: bytes
Content-Length: 14001
Cache-Control: max-age=86400
Expires: Tue, 29 Dec 2020 23:09:01 GMT
X-Clacks-Overhead: GNU Terry Pratchett
Content-Type: text/html
Content-Language: en

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
<html lang="en">
<head>
  <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
  <title>Debian -- The Universal Operating System </title>
...
...
</div>
<!--/UdmComment-->
</div> <!-- end footer -->
</body>
</html>

 
After a timeout we get back our prompt.

So, we see that the server reacts properly for the end of line characters used, namely “\r\n” after “GET / HTTP/1.1” and after “Host: www.debian.org” plus after an empty line (leading to 2 “\r\n” at the end of the request).

But if we this change to 

myself@mytux:~> (echo -ne "GET / HTTP/1.1\nHost: www.debian.org\r\n\r\n") | openssl s_client -tls1_2 -quiet  -connect www.debian.org:443

we run into a “HTTP/1.1 400 Bad Request” answer again
(Note the “\n” before “Host: …”)

Obviously, our “openssl s_client” interface works with LF-characters when pressing the “ENTER”-key on the command line. Well, the interface uses the typical Linux/Unix-style for EOLs …

By the way:
Some servers set very short timeouts for receiving all request lines – you may have difficulties with typing fast enough. Then the “trick” with an echo-command and a pipe is very useful to test the server none the less.

What is the reason for the unequal behavior of different servers?

The correct way to build HTTP-Requests is described e.g. in “www.tutorialspoint.com (http/http_requests.htm)“; I quote:

  • A Request-line
  • Zero or more header (General|Request|Entity) fields followed by CRLF
  • An empty line (i.e., a line with nothing preceding the CRLF) indicating the end of the header fields
  • Optionally a message-body

According to RFC7230 a HTTP-Request line has the following format:

request-line = method SP request-target SP HTTP-version CRLF

However, in section 3.5 the named RFC also says:

Although the line terminator for the start-line and header fields is the sequence CRLF, a recipient MAY recognize a single LF as a line terminator and ignore any preceding CR.

So, this explains the different behavior of some web-servers to the commands sent with “openssl s_client”.

What can we do with “openssl s_client” to enforce a CRLF as the end of lines when pressing the “ENTER”-key?

The ”
openssl s_client” has a lot of options. You find an overview at the following URI:
https://zoomadmin.com / HowToLinux / LinuxCommand / s_client
The required option for our purpose is “-crlf“; we thus arrive at: 

openssl s_client <strong>-quiet -crlf</strong> -tls1_2 -connect YOUR_TARGET_WEB_DOMAIN:443

as the right way to bring RFC compliant web-servers to answer without error messages to manually sent HTTP requests within “openssl s_client”.

Prepare your terminal for long answers from the server

Some web-sites may present long web pages. The HTTP/HTML code sent to you as an answer may be pretty long. As most Linux terminals limit the scroll-able output length by default you should look out for settings that allow for long or infinite output within the terminal emulation of your choice. KDE’s “konsole” e.g. offers you an option to allow for scrolling output with unlimited length. A noteworthy side-effect is, however, that the contents is saved unencrypted in temporary files (for which you can define a location on your PC). So, be a bit careful when using such options.

Conclusion

Using CRLF is the RFC defined way to properly end HTTP request and header field lines. (… whether we from the Linux side may like this MS influenced definition or not …). To enforce an “openssl s_client” to interpret the signal from an “ENTER”-key as “CRLF” (instead of “LF”) we should use the option “-crlf” when opening “s_client”. The additional options “-ign_eof” or “-quiet” are useful to prevent a shutdown of the connection before the server’s answer is fully displayed.

Links

https://zoomadmin.com/HowToLinux/LinuxCommand/s_client
https://stackoverflow.com/questions/5757290/http-header-line-break-style
https://tools.ietf.org/html/rfc7230#section-3.5
https://www.tutorialspoint.com/http/http_requests.htm
https://www.tutorialspoint.com/http/http_quick_guide.htm

DSGVO, Freelancer, E-Mails und Umzug KVM-virtualisierter Linux-E-Mail-Server auf verschlüsselte Platten/Partitionen – III

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Das Thema der vorhergehenden Artikel dieser Serie

DSGVO, Freelancer, E-Mails und Umzug KVM-virtualisierter Linux-E-Mail-Server auf verschlüsselte Platten/Partitionen – I
DSGVO, Freelancer, E-Mails und Umzug KVM-virtualisierter Linux-E-Mail-Server auf verschlüsselte Platten/Partitionen – II

war eine allgemeine Diskussion darüber, warum man sich spätestens nach der DSGVO als Freelancer um Schutzmaßnahmen für E-Mails und um entsprechende vertragliche Vereinbarungen kümmern sollte. Eine reine Verschlüsselung von Transportwegen ist meiner Meinung nach nicht hinreichend; eine Lagerung von Mails in verschlüsselten Dateicontainern ist mit zu vielen Gefahrenpunkten verbunden. An einer Verschlüsselung von Volumes oder Partitionen der mail- und datei-verarbeitenden Systeme führt bei der Aufbewahrung von Mails und Anhängen kein Weg vorbei.

Als Freelancer steht man also womöglich vor der Aufgabe, sowohl den eigenen Mail-Server im LAN als auch Clients zur Mail- und Auftragsbearbeitung auf einen Unterbau aus verschlüsselte Partitionen umzustellen. Als Linuxer, die auf effiziente Ressourcennutzung bedacht sind, greifen wir zur Lösung auf virtualisierte Systeme zurück. Sprich: Meine Reaktion auf die von etlichen Kunden an mich gestellten pauschalen DSGVO-Anforderungen ist, die Auftragsverarbeitung für Kunden nur noch über besonders geschützte virtualisierte Systeme auf verschlüsselten Volumes durchzuführen. Der aufmerksame Leser hat sicher bemerkt, dass dieser Gedanke über die Mail-Verarbeitung hinaus weist.

Ich gehe kurz auf die Grenzen eines solchen Vorgehens ein; anschließend kümmern wir uns (endlich) um den Umzug eines bereits virtualisierten Mailservers auf eine verschlüsselte HD/SSD-Plattform.

Ist Volume- und Partitionsverschlüsselung einer Systeminstallation für Datensicherheit hinreichend?

Der Grundgedanke einer Partitions- oder Volume-Verschlüsselung ist: Nur verschlüsselte Daten sollen über verschiedene Zugriffsschichten Plattencontroller und Magnet- wie Flash-Speicher erreichen; eine vollständige Entschlüsselung von Dateien soll ausschließlich im RAM des Betriebssystems [OS] stattfinden. So schön das sein mag – es hilft nicht, wenn sich jemand bereits unbefugt auf dem System eingenistet hat und munter mitliest:

Die Verschlüsselung von Datenträgern, Partitionen oder Volumes bietet keinen Schutz auf gehackten Systemen. Sie bietet “nur” Schutz gegen unbefugten Zugriff im nicht-entschlüsseltem und/oder nicht-gemountetem Zustand der Volumes also z.B. im heruntergefahrenen Zustand des Systems.

Volume-Verschlüsselung ist also nur eine – wenn auch eine wichtige Maßnahme – zur Ausschaltung bestimmter Risiken. Auch das sollte aus meiner Sicht in einem Vertrag mit einem Auftraggeber festgehalten werden. Natürlich muss man sich u.a. auch um die Integrität der Virtualisierungshosts selbst kümmern – wir reden da aber über Systeme mit einer sehr begrenzten Anzahl an OS-Komponenten, die selbst keine direkte Verbindung zum Internet aufnehmen müssen.

Man erkennt, dass ein vernünftiger DSGVO-bezogener Vertrag zum Schutz personenbezogener und anderer geheim zu haltender Daten im Endeffekt wesentlich mehr beinhalten muss als nur Hinweise auf die Mailbehandlung und zugehörige Krypto-Verfahren für Transport und Lagerung. U.a. wird man eine Begrenzung ein- und aus-gehender Kommunikation von (virtualisierten) Servern und Clients, die bei der Auftragsbearbeitung eingesetzt werden, auf nur sehr wenige erlaubte Adressen im Internet
umsetzen müssen. Z.B. gilt: Völlig offene HTTP(S)- / SMTP(S) – / IMAP(S)- oder gar UDP-basierte Kanäle nach außen zu beliebigen Zieladressen sind im Zeitalter von strafbewehrten DSGVO-Verträgen überhaupt keine gute Idee! Zumindest nicht auf denjenigen Server- und Client-Systemen, auf denen man mit geheim zu haltenden Informationen operiert.

Virtuelle KVM/QEMU-Systeme auf verschlüsselten Volumes

Will man aus anderen grundlegenden Risikoerwägungen heraus nicht gleich alle “Volumes” auf allen Systemen im Haus-/Firmen-Netz verschlüsseln, bleibt nur der Weg über virtuelle Maschinen. Das betrifft dann Server- wie Client-Systeme gleichermaßen.

Im Besonderen Linux-E-Mail-Server sind dabei recht komplexe Systeme; eine Neuinstallation der vielen Einzel-Komponenten auf verschlüsselten Platten/Partitionen mag man sich daher wirklich ersparen. Es geht somit um System-Migration. Nachfolgend betrachte ich deshalb den Umzug eines (virtuellen) (E-Mail-) Servers auf einem KVM/QEMU-Host von unverschlüsselten Partitionen/Volumes auf verschlüsselte Volumes.

Ich gebe einige wichtige Befehle am Beispiel eines KVM/QEMU-Hosts unter Opensuse an. Das ist insofern nützlich, weil man hierfür mit YaST allein nicht auskommt und auf die Kommandozeile runter muss. Für einen Umzug voll ausgestatteter virtueller Clients (KVM/QEMU-Linux-Gastsysteme) zur Mail- und Auftragsbearbeitung gelten die Ausführungen dann analog.

Übrigens: Durch voll-virtualisierte KVM/QEMU-Systeme (für Mailserver und Clients),

  • die netzwerktechnisch weitgehend abgeschottet sind,
  • über die kein freier Internetzugang mit Browsern erlaubt ist
  • und die auch nur spezielle Mail-Accounts bedienen

kann man auch Hackern das Eindringen ein wenig erschweren!

Umzug eines physikalischen Linux-E-Mail-Servers in eine Virtualisierungsumgebung?

Das erste Problem besteht für manchen Leidensgenossen ggf. darin, einen schon vorhandenen physikalischen Server in eine Virtualisierungsumgebung zu bringen. Ehrlich gesagt, habe ich das noch nie selbst gemacht – und leider auch keine Zeit, das mal testweise auszuprobieren. Server für spezielle Aufgaben sind in meinem begrenzten Netz schon seit langem aus guten Gründen virtualisiert 🙂 .

Ich verweise für diese Aufgabe unter Linux deshalb auf sog. “P2V-Tools” (physical to virtual) und entsprechende Literatur. Die ganz unten aufgeführten Links geben hierzu Hinweise und Anleitungen. Für die nachfolgenden Schritte setze ich voraus, dass es bereits einen unter KVM/QEMU virtualisierten Server gibt – allerdings auf unverschlüsselten Partitionen/Volumes.

Vorüberlegung A: Wie sieht es mit der Performance und der Flexibilität auf verschlüsselten Plattformen aus?

Kann man sich auf seinen Systemen eigentlich eine Verschlüsselungsschicht zusätzlich zur Virtualisierung leisten? Das ist eine gute Frage, die man pauschal schlecht beantworten kann. Unter Linux kommt meist eine Kombination aus dm-crypt und LUKS zum Einsatz. Für Systeme mit Prozessoren der letzten 5 Jahre sieht es dabei hinsichtlich der reinen Krypto-Performance recht gut aus. Bei Virtualisierungshosts im Heim-Bereich (also eher mit begrenzten Ressourcen) sind aber ein paar zusätzliche Punkte zu beachten:

Schichtung
Hat man als Plattenunterbau Raid-Systeme im Einsatz, so stellt sich etwa die Frage der Schichtung der verschiedenen Zugriffsverfahren. Aus meiner Sicht ist folgende Reihenfolge für virtualisierte Serversysteme sinnvoll:

  • Plattenpartitionen für Raid   >>  
  • Raid 10   >>  
  • LVM  &
    nbsp;>>  
  • Volumes für KVM-Host-OS   >>  
  • dm-crypt/Luks für ein LVM-Raw-Volume   >>  
  • KVM/QEMU- und Gastsystem mit Zugriff auf das Raw-Volume als virtuelle Platte   >>  
  • LVM /Volumes (oder Partitionen) im Gastsystem   >>  
  • ext4-Filesysteme im Gastsystem

Verschlüsselung vor Raid scheint mir aus naheliegenden Gründen wenig performance-optimierend zu sein. Bzgl. der Reihenfolge “LVM <> dm-crypt/Luks” kann man streiten. Für die eine oder andere Wahl ist aus meiner Sicht dabei nicht die Performance sondern die Flexibilität ausschlaggebend. Bei der von mir gewählten Vorgehensweise verschlüsseln wir LVM-Raw-Volumes und nicht die sie tragenden Platten-Partitionen. Das erlaubt den Einsatz unterschiedlicher Krypto-Algorithmen und individueller Passphrases für die zu verschlüsselnden Volumes. Ein Nachteil ist, dass Größenänderungen der Volumes und Filesysteme danach nicht im Online-Betrieb möglich sind. Das stört im semi-professionellen Umfeld aber weniger (s.u.).
Siehe auch:
https://superuser.com/questions/1193290/best-order-of-raid-lvm-and-luks

Einsatz von virtio-Treiber
Für optimale Performance setze ich auf dem KVM-Host für die Vermittlung des Zugriffs des KVM-Gast-Systems auf die als virtuelle HDs bereitgestellten Volumes den QEMU-eigenen “VirtIO”-Treiber ein. Das sieht im “virt-manager” dann etwa so aus:

Übernahme der Verschlüsselung durch den Virtualisierungs-Host!
Man erkennt an der oben angegebenen Schichtung, dass ich die Verschlüsselung vollkommen dem Virtualisierungs-Host überlasse. Das erscheint mir sinnvoll, da ihm normalerweise mehr CPU-Cores als dem Gastsystem zur Verfügung stehen.

Ich kann jedenfalls mit diesem Setup auf einem schon sehr betagten Host mit einem KVM-Gast-Mail-Server, der nur um die 10 Mails pro Minute verarbeiten muss, sehr gut leben. (Der Host beherbergt dabei noch mehr aktive virtualisierte Systeme!) Der Unterschied zur Situation ohne Verschlüsselung ist gefühlt klein. Soviel zum Mail-Server und Performance.

Vorüberlegung B: Verschlüsselung eines (LVM-) “Raw”-Devices? Verzicht auf “qcow2”?

Gem. der oben propagierten Schichtung möchte ich das Gastsystem für meinen E-Mail-Server offenbar auf einem “Raw-Volume” der LVM-Schicht betreiben – also direkt auf einem LVM-Volume, das vom Gast-System aus formatiert wurde, und nicht auf einem “qcow2”-Loopback-File eines übergeordneten Filesystems des Hosts. Was spricht gegen ein Vorgehen mit “qcow2”-Dateien auf einem KVM-Host für einen virtualisierten Server?

“qcow2”-Dateien – mit internem Filesystem für den Gast – sind zwar hochflexibel einsetzbar – der Zugriff des Gastes auf seine virtuelle Platte erfolgt dabei aber immer über die Filesystem-Schicht des KVM/QEMU-Hosts UND über die Filesystem-Schicht des KVM-Gastes; das kostet Performance!

Der entsprechende Overhead ist nicht unerheblich – vor allem dann nicht, wenn der Server ggf. von mehreren Clients gleichzeitig genutzt werden soll. Die QEMU-Leute haben deshalb schon immer vorgesorgt und erlauben den direkten Zugriff eines Gastes auch auf nicht gemountete Volumes oder Partitionen des Hosts.

Der zweite
Grund entspringt ein wenig Sicherheitsüberlegungen.

Auf eine “qcow2”-Datei muss vom Gast-System über ein Mount-Verzeichnis des Host-Dateisystems aus zugegriffen werden. Die Datei liegt dann also bereits in einem unverschlüsselten Dateisystem, das auf einem Verzeichnis des Hosts gemountet ist, vor. Damit besteht aber auch – je nach Rechtesetzungen – die potentielle Gefahr, dass ihr Inhalt im laufenden Betrieb auch anderweitig ausgelesen werden kann (z.B. mit qemu-mount).

Die Situation ist im Fall von Raw-Devices komplexer. Das LVM-Volume wird nach einer Entsperrung des Verschlüsselungsverfahrens (s.u.) zwar wie eine Platte als Device unter “/dev/mapper” bereitgestellt. Aber dieses Device ist auch bei laufendem Gastsystem nicht direkt im Verzeichnisbaum des laufenden Host-Systems verankert. Ein evtl. durchgeführter Mountvorgang auf dem Host ist aber gar nicht so einfach zu verschleiern. Er wäre unnötig und würde bei entsprechender Protokollierung Alarmglocken auslösen.

Dennoch gilt:

Verschlüsselung von LVM-Volumes und Einsatz von qcow2 müssen bei hinreichenden Performance-Reserven kein Widerspruch sein.

Eine Schichtung

Raid 10   >>   LVM   >>   dm-crypt/Luks-Volume mit ext4   >>   Gemountetes LUKS/ext4-Volume mit qcow2-Datei auf dem KVM/QEMU-Host   >>   KVM/QEMU-Gast mit Zugriff auf qcow2-Loopback-Device   >>   LVM-Volumes des Gastsystems auf qcow2-Device   >>   ext4-Gast-Filesystem auf LVM-Volumes des Loop-Devices

funktioniert auf schnellen Hosts auch gut und bietet Verschlüsselung samt qcow2-Flexibilität. Ich nutze diese Variante u.a. auf Linux-Workstations für virtualisierte Clients.

Ich verfolge nachfolgend für unseren geplanten (Server-) Umzug aber die Variante ohne qcow2-Loopback-Device. Auch unser bisheriger virtualisierter (Mail-) Server mag bereits direkt auf einem unverschlüsselten Volume des Hosts verankert sein.

Vorüberlegung C: Größe des neuen kryptierten Raw-Volumes für den Umzug?

Wir können nun z.B. über den LVM-Volume-Manager von YaST oder über LVM-CLI-Kommandos (vgcreate, lvcreate) ein Raw-Volume kreieren, das nach seiner Verschlüsselung eine Kopie des alten Systems aufnehmen soll. Wie groß muss dieses logische Volume sein?

Naiverweise könnte man davon ausgehen, dass genau die Größe des alten Volumes (oder der alten Partition) in GiB hinreichend ist. Das wäre falsch. LUKS hinterlegt Informationen zum verschlüsselten Plattenplatz und zu 8 möglichen Passphrase-Keys in einem sog. “Verschlüsselungsheader“. Dieser Header benötigt zusätzlichen Platz jenseits der verschlüsselten Nutzlast. Der Platzbedarf ist zwar nicht groß (ca. 2 MB) – aber er ist eben zu berücksichtigen. Man muss dem neuen Volume etwas mehr Platz als dem alten spendieren. Ich vergebe meist gleich 1 GB extra.

Verschlüsselung des Raw-Volumes

In unserem Beispiel heiße das neue logische LVM-Volume für das virtuelle Plattendevice des KVM-Gastes “lvimap_hd0” und sei Teil einer LVM-Volume-Group “volgrp4”. Als Device erscheint dieses Volume dann unter “/dev/mapper” als “volgrp4-lvimap_hd0”. 

myserv:~ # la /dev/mapper 
...
lrwxrwxrwx  1 root root       8 Jun 10 09:40 volgrp4-lvimap_hd0 -> ../dm-14
...

Der zugehörige Link verweist im Beispiel dann ebenso wie “/dev/volgrp4/lvimap_hd0” auf “/dev/dm-14”.

Wir setzen zur Kryptierung “dm-crypt” ein. “dm-crypt” nutzt
LUKS über gut integrierte Module.

Die Aufgabe, ein (LVM-basiertes) “Raw-“-Device mit dmcrypt/LUKS zu verschlüsseln, lässt sich unter Opensuse Leap (42.2/42.3) entgegen jeder Erwartung mit YaST leider nicht erfolgreich durchführen. YaST wickelt die Anlage eines verschlüsselten Volumes nur dann korrekt ab, wenn das Filesystem bereits vorgegeben wird – also NICHT bei der Verschlüsselung für Raw-Devices innerhalb der Reihenfolge :

Partition   >>   LVM-Group   >>   Raw LVM-Volume   >>   dm-crypt/LUKS   >>   KVM-guest   >>   LVM im Gast   >>   Filesystem

Das ist bereits von anderen beklagt worden; siehe etwa:
https://forums.opensuse.org/ showthread.php/ 528938-installation-with-LUKS-cryptsetup-installer-gives-error-code-3034

Man muss also auf der Kommandozeile arbeiten und das Kommando “cryptsetup” bemühen. Für unser Beispiel-Volume “lvimap_hd0” (erste virt. Platte des künftigen E-Mail-Servers) lautet ein mögliches Kommando zur Verschlüsselung dann: 

myserv:~ # cryptsetup luksFormat --hash=sha512 --key-size=512 --cipher=aes-xts-plain64 --verify-passphrase /dev/volgrp4/lvimap_hd0

Für Details zu den verfügbaren Verschlüsselungs- und Hash-Verfahren werfe man einen Blick in die man-Seiten zum Kommando. Man muss die künftige Passphrase zweimal eingeben. Damit ist die Verschlüsselung aktiv. Ein anschließender Blick auf das Volume mit dem YaST-Partitioner zeigt entsprechend ein Verschlüsselungssymbol an.

Altes KVM-Gast-System mit “dd” kopieren oder mit “virt-manager” klonen?

Bzgl. des geplanten Umzugs unseres unter KVM/QEMU virtualisierten (Mail-) Servers auf das neue Krypto-Device stellt sich nun die Frage, wie wir das am besten bewerkstelligen:

Sollen wir “dd” einsetzen? Das ist zwar möglich, erfordert anschließend aber wegen kopierter UUIDs, MAC-Adressen etc. etliche manuelle Nacharbeiten im geklonten System und auf dem Host.

Besser ist deshalb aus meiner Sicht ein Cloning mit Hilfe von virt-manager! Dabei ist folgende Schrittfolge einzuhalten:

  • Schritt 1 : Öffnen des neuen dm-crypt-Devices unter einem verständlichen Namen
     
    myserv:~ # cryptsetup open /dev/mapper/volgrp4-lv_imap_hd0  cr_imap_encr

    Dabei muss natürlich die bereits gesetzte Passphrase für das Crypto-Device eingegeben werden. “cr_imap_encr” steht dann als ansprechbares Device unter “/dev/mapper/” bereit

  • Schritt 2 : virt-manager öffnen und in der Liste der Gäste mit der rechten Maustaste auf den zu klonenden Gast klicken. Dann die Option “Clone …” wählen. Das führt uns dann zu einer Maske, die in etwa so aussieht und die zu klonende virtuelle Platte (vm2_hd1) des vorhandenen Gastes anbietet:
     

    Bzgl. der zu klonenden Disk öffnet man die Drop-Down Box und wählt “Details” :

  • Schritt 3 : In der sich neu öffnenden Maske trägt man den Pfad zum
    geöffneten “dm-crypt”-Decvice ein:
     

    Dann in der aktuellen Maske den “OK”-Button und anschließend in der Ausgangsmaske den Button “Clone” drücken.

Je nach Größe unseres virtuellen Servers und der Schnelligkeit der Plattensysteme wie des Prozessors dauert das etwas. Anschließend erhalten wir allerdings einen Clone, den man sofort booten kann. (Vorher den ursprünglichen Mail-Server natürlich runterfahren, um IP-Konflikte zu vermeiden. Das geklonte System hat immer noch die gleiche IP-Adresse wie das alte! )

Das war es im Wesentlichen schon. Wir haben erfolgreich ein virtualisiertes Server-System auf einen verschlüsselten LVM-Volume-Unterbau umgezogen!

Wie schließt man das verschlüsselte System manuell?

Unsere manuelle Vorgehensweise hat dazu geführt, dass das verschlüsselte Volume nicht in Systemdateien eingetragen wurde. Es steht daher nach einem Boot-Vorgang des Hosts nicht automatisch zu Verfügung. Auch das Passwort für die Entschlüsselung wird im Bootvorgang nicht automatsich abgefragt.

Ein aktivierter “libvirtd”-Service kann daher nach seinem Start im Zuge eines Bootens des Hosts auch nicht auf das Volume für den umgezogenen Gast zugreifen. Ein automatisches Hochfahren des Gastes über libvirt-Einstellungen ist somit ebenfalls nicht möglich. Das sind Probleme, um die wir uns in nachfolgenden Artikeln kümmern müssen.

An dieser Stelle möchte ich aber wenigstens den notwendigen manuellen Befehl für das Schließen des Crypto-Devices im Zuge eines Herunterfahrens angeben:

  • Schritt 1 – Herunterfahren des Gastsystems: Dies geschieht entweder über Standard-Befehle im Gast selbst oder z.B über virt-manager.
  • Schritt 2 – Schließen des Crypto-Devices :
      
    myserv:~ # cryptsetup close cr_imap_encr

Ausblick

In folgenden Artikeln möchte ich im Nachgang zu unserem “Umzug” ein wenig auf das Thema eingehen, wie man das Hochfahren des KVM-Hosts mit Gastsystemen auf verschlüsselten Volumes gestalten kann. Zudem wollen wir den “Verschlüsselungsheader” sichern und uns mit den Themen Backup und “fstrim” für SSDs als Basis der beschriebenen Schichtung befassen. Sinnvoll ist auch ein Blick auf (Mail-) Client-Systeme: Von irgendwo aus muss ja auch mal grafisch auf die virtualisierten Systeme zugegriffen werden. Dann werden z.B. Spice oder X2GO-Clients samt zugehörigen Protokollen zu einem Sicherheitsthema auf dem System, von dem aus wir auf virtualisierte Clients für die Auftragsbearbeitung zugreifen. Verschieben wir mit der Virtualisierung im Client-Umfeld also nur die Sicherheitsebene?

Links

P2V-Tools
http://manuel.kiessling.net/2013/03/19/converting-a-running-physical-machine-to-a-kvm-virtual-machine/
http://libguestfs.org/virt-p2v.1.html
https://access.redhat.com/ documentation/ en-us/ red_hat_enterprise_linux/ 6/html/ v2v_guide/ chap-v2v_ guide-p2v _migration_ converting _physical _machines _to_virtual _machines
http://events17.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/virt-v2v-rjones-backup-slides.pdf
http://qemu-buch.de/de/index.php?title=QEMU-KVM-Buch/ _Speichermedien/ _Physical-to-Virtualp2v _migration _converting _physical _machines _to _virtual _machines
https://access.redhat.com/articles/1351473

dm-crypt/Luks und die Reihenfolge von Zugriffsschichten
https://superuser.com/ questions/ 1193290/ best-order-of-raid-lvm-and-luks
https://blog.raptor2101.de /2009/09/23/ verschlusselung-von-raids/
http://www.andreas-janssen.de/cryptodisk.html
http://linux-club.de/wiki/opensuse/Verschluesselung:_dm-crypt/luks_unter_openSUSE
https://wiki.archlinux.org/index.php/Dm-crypt/Specialties

DSGVO, Freelancer, E-Mails und Umzug KVM-virtualisierter Linux-E-Mail-Server auf verschlüsselte Platten/Partitionen – II

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Im letzten Artikel dieser Serie

DSGVO, Freelancer, E-Mails und Umzug KVM-virtualisierter Linux-E-Mail-Server auf verschlüsselte Platten/Partitionen – I

hatte ich festgestellt, dass ein regelmäßiger Mailaustausch mit Kunden zu einem DSGVO-Thema werden kann. Die Herausforderung für einen Freelancer ist dabei, dass Datenschutz auf seiner Seite auch in Maßnahmen zur Datensicherheit für Mailinhalte münden muss. Diese Maßnahmen muss der Auftraggeber kennen (s. Art. 28 und Art. 32 der DSGVO).

Datensicherheit von E-Mails – im Besonderen im Sinne der Vertraulichkeit – erstreckt sich natürlicherweise auf die Absicherung des Transports und der Lagerung. Der alleinige Zugriff durch den Berechtigten (Adressaten) ist zu gewährleisten. Das ist nicht so viel anders als bei Dateien auch. Akzeptiert man erst einmal, dass E-Mails eine Personenbezug aufweisen, muss man sich um dieses Thema im Sinne DSGVO kümmern – und zwar von vornherein in Kooperation mit seinem Auftraggeber (s. Art. 28).

Ich möchte in diesem Artikel nochmals auf meine Motivation zu vertraglichen Regelungen eingehen, obwohl das für den einen oder anderen technisch interessierten Leser womöglich langweilig sein mag. Der Grund für diesen Einschub ist, dass ich in einigen Diskussionen, die ich seit dem letzten Artikel geführt habe, immer wieder von Kollegen darauf hingewiesen wurde, dass ein solcher Aufwand bei Kleinst-Unternehmen (mit einer Mitarbeiterzahl < 250) womöglich gar nicht nicht nötig sei.

Wirklich nicht ?

DSGVO und vertragliche Vereinbarungen auch für KMU?

Ja, es gibt in der DSGVO den Hinweis auf Unternehmen mit weniger als 250 Mitarbeitern. Primär in Art. 30. In Art. 40 wird ferner darauf hingewiesen, dass die EU-Mitgliedsländer “Verhaltensregeln” erarbeiten sollen, die auf die besonderen Bedürfnisse von Kleinst- und Kleinunternehmen Rücksicht nehmen. Tja, kennt die Regeln für Deutschland jemand? Ich nicht ….

In Art. 30 geht es aber “nur” um eine mögliche Befreiung von der Pflicht zum Führen eines “Verzeichnisses von Verarbeitungstätigkeiten” (für personenbezogene Daten). Dies ersetzt jedoch nicht Art. 28 – und der verlangt eindeutig eine Verarbeitung zu schützender personenbezogener Daten auf Basis eines Vertrages. Das ist meine erste Motivation für vertragliche Regelungen in puncto E-Mail-Austausch.

Nun könnte man ins Feld führen, dass der Zugriff auf E-Mails, die einem ein Kunde (freiwillig) schickt, keine echte Weiterverarbeitung von persönlichen Daten darstelle. Der Kunde willige durch das Senden ja in eine potentiell unsichere Form der Verarbeitung ein. Das mag im Einzelfall vielleicht so sein. In größeren Projekten hat man es aber mit einer Vielzahl von Mails verschiedener Personen zu tun, die sich systematisch mit Sachverhalten auseinandersetzen. In den Mails befinden sich im Abspann meist weitere persönliche Kontaktdaten; damit ist ein Personenbezug gegeben. In den vielen Mail-Texten befinden sich zudem ggf. Inhalte vertraulicher Natur über den Absender oder Dritte oder aber das Projekt. Im Zuge eines Projekts werden Aufgaben, Verhalten, Arbeitsweise, Probleme und ggf. Meinungen der verschiedenen Absender meist deutlich aus dem Mailverkehr ersichtlich. Ist man ehrlich, so wird man zugeben: In projektbezogenen Mails stecken in Summe erhebliche Mengen an direkt oder indirekt personenbezogenen Informationen. Das ist meine zweite Motivation.

Hinzu kommt: In Projekten ist ein solcher Informationsfluss auch an externe Freelancer sehr regelmäßiger Natur. Und Mails werden ebenso regelmäßig von selbigen Externen gespeichert – auch um im Bedarfsfall nachweisen zu können, was man wann und warum für den Auftraggeber geleistet hat. Mach ich
auch genau so. Deswegen scheinen mir hier dann die Einschränkungen von Art 30. Punkt 5 der DSGVO zu greifen: Da ist die Verpflichtung zum Tätigkeitsverzeichnis nur bei nicht regelmäßigem Datenaustausch ausgenommen. Ich meine aber ganz generell, dass im Kontext des regelmäßigen Mailaustauschs in Projekten ein Nachdenken über Datenschutz gefragt ist. Das ist meine dritte Motivation für vertragliche Vereinbarungen.

In Projektmails werden zudem oft Dateien als Anhänge transportiert, die Informationen über Projektinhalte enthalten. Mit irgendwas muss der externe Freelancer ja arbeiten! Nun wird jeder vernünftige Arbeits- oder auch Berater-Vertrag den Freelancer zur Geheimhaltung solcher Informationen verpflichten und dazu auch technische Maßnahmen auf der Höhe der Zeit einfordern. Es geht dann also um eine direkte Anforderung des Auftraggebers, elektronisch übermittelte Informationen des Auftraggebers zu schützen. Hierfür gelten Datenschutzgesetze ganz generell und auch ganz unabhängig von der DSGVO – brisant wird der Informationsaustausch über Mail im Sinne der DSGVO aber zusätzlich durch die Kopplung an einen identifizierbaren Absender. Das ist meine vierte Motivation für vertragliche Regelungen.

Ein weiterer Beweggrund ist folgender: Man sollte sich auch als Kleinst-Auftragnehmer sehr klar darüber werden, welches Schutzniveau man als Einzelperson zu vertraulichen Daten (hier: Mails) überhaupt mit welchen Maßnahmen anbieten kann – und welche Restrisiken verbleiben.

Eine letzte starke Motivation für eine vertragliche Fixierung von Maßnahmen ist sozusagen die “Mithaftung” des Auftraggebers: Ich denke, es ist für einen Auftragnehmer immer besser, wenn er im Schadensfall nachweisen kann, dass der Auftraggeber über die Maßnahmen und Risiken bei der Daten-/Informations-Vrarbeitung durch den Auftragnehmer – also durch den Freelancer – volle Kenntnis hatte. Und dies gilt eben auch bzgl. der Mail-Verarbeitung.

Aus all diesen Gründen sollte man wegen der DSGVO (aber nicht nur wegen ihr) verschiedene Punkte zur Mailverarbeitung mit dem Auftraggeber in einem Vertrag hinterlegen. Die Grundlage für solche Vereinbarungen bieten wie gesagt Art. 28 und auch 32 der DSGVO – auch für Unternehmen mit weniger als 250 Mitarbeitern.

Kritische Punkte bzgl. des Mailschutzes

Die Liste der Hauptkapitel in einem Katalog an Verarbeitungstätigkeiten bzgl. Mails ist im Prinzip recht einfach:

Empfang, Versand, Einhaltung von Transport-Verfahren und Transportwegen, Lagerung, Löschung, Umgang mit Anhängen.

Zu den kritischen Punkten zählt dabei vor allem der Umgang mit nicht oder nicht mehr verschlüsselten Mails an Stationen, an denen Vertraulichkeit potentiell gefährdet ist. Das betrifft u.a. Postfächer beim Provider als auch die Mailhandhabung in Postfächern auf eigenen Server- und Client-Systemen.

Wie sichert man also E-Mails dauerhaft, etwa im Sinne der Vertraulichkeit? Die vernünftigste Antwort darauf hatten wir schon im letzten Artikel angesprochen:
Ende-zu-Ende-Verschlüsselung mit OpenPGP – insbesondere dann, wenn neben personenbezogenen auch wirtschaftlich relevante Geheimnisse ausgetauscht werden. Die Option zur OpenPGP-Verschlüsselung bietet deswegen u.a. auch DE-Mail an.

Was, wenn sich der Auftraggeber darauf aber nicht einlässt? Im Einzelfall besteht dann zwar noch die Option, Zip-Anhänge mit AES zu verschlüsseln und sich die Passwörter über einen anderen Kanal mitzuteilen. Bei hoher Mailfrequenz wird dieser Weg aber schnell unpraktisch. Es bleibt die Verschlüsselung des Transportwegs; die Mails selbst landen hingegen unverschlüsselt in Postfächern.

E-Mail-Lagerung beim Provider?

Typischerweise passieren Mails in Richtung auf einen eigenen Server oder Client des Freelancers zunächst einen Provider. Aus Sicht des Kunden und der DSGVO ist also ein Unterauftragnehmer involviert. Gemäß der DSGVO gilt es für den
Freelancer also, mit seinem Internet und/oder Mail-Provider einen Auftrags-Daten-Verarbeitungsvertrag abzuschließen.

Man ist als Freelancer versucht, Mails z.T. sowohl in Postfächern beim Provider als auch auf eigenen Servern zu halten. Motive sind : Mobilität und eine Art “Backup”-Politik. Die Frage ist, ob das deinem Auftraggeber so überhaupt recht ist. Ggf. traut dein Auftraggeber deinem Provider ja noch weniger als dir …

Wird ein deutscher Provider mit Servern in Deutschland und ggf. ISO 27001-Zertifizierung für eine Lagerung von E-Mails auch vom Auftraggeber als hinreichend sicher akzeptiert, sollte man dies in jedem Fall als gemeinsame Vereinbarung in einem Vertrag festhalten.

Im anderen Fall wird dein Auftraggeber den Mailserver des Providers höchstens als Durchgangsstation akzeptieren. Deshalb sollte man die Risiken, die mit einer temporären Zwischenlagerung beim Provider verbunden sind, nennen und vom Auftraggeber akzeptieren lassen. Dazu gehört potentiell auch, dass der Provider ggf. an gesetzliche Vorgaben bzgl. einer Datenvorratshaltung gebunden ist und bestimmte Mail-Daten ggf. auch an Sicherheitsbehörden weitergibt.

Spam-Filterung auf Servern von Drittanbietern?

Eine weitere Station, die eine Mail ggf. auf dem Weg zum eigenen IMAP-Server passiert, mag ein Spam-Filter auf einem Server im Internet sein. Mails passieren bei mir zunächst Amavis, werden auf Viren geprüft und an Spamassassin mit Bayes-Filter weitergereicht. Danach wird für Mails unbekannter Absender aber auch ein Spam-Server im Internet – nämlich ein Razor-Server – für die Spam-Filterung eingebunden.

Hier ist die Frage, was genau passiert: Wird die gesamte Mail für einen Check übermittelt – oder werden wie im Fall von “Razor” nur Prüfsummen übermittelt? Und in welchem Land genau stehen die Spamfilter-Server und welcher Rechtsprechung unterliegen sie?

Auch hier ist eine Vereinbarung mit dem Auftraggeber gefragt, was er denn so zulassen möchte. In der Regel wird eine Übermittlung des Volltextes ausgeschlossen werden müssen. Das erfordert ggf., dass man Mails, die on bestimmten Absendern oder aus bestimmten Postfächern beim Provider stammen, auf eigenen Mail-Gateways absenderspezifischen Filter- und Verarbeitungsregeln unterwerfen muss.

E-Mail-Lagerung auf eigenen Systemen und Verschlüsselung

Irgendwann landen die Mails aber auf eigenen Systemen. Dort gilt meiner Meinung nach vor allem eins:

Die Mails dürfen nicht unverschlüsselt gelagert werden!

Es besteht sonst die Gefahr des Datenklaus bei Einbrüchen oder anderen unerlaubten Systemzugängen – auch im heruntergefahrenen Zustand. Das gilt nicht nur für Laptops; es betrifft auch Desktop- und Server-Systeme im Heim- oder Firmennetz. Denn normalerweise kann ein Freelancer keinen hinreichenden Zugangsschutz zu seinen Systemen gewährleisten. Die schöne Klausel

gemäß oder unter Berücksichtigung des “Stands der Technik”,

die im Zusammenhang mit Datenschutz und der DSGVO immer wieder auftaucht, schließt heute wohl Verschlüsselungslösungen als Standard ein. Deren Einsatz beträfe dann eigene Mail-Server und Mail-Client-Systeme gleichermaßen.

Übrigens: Das gilt nicht nur für Mails sondern im Grunde für jede Art vertraulich zu behandelnder Dateien.

Reichen Verschlüsselungscontainer etwa auf Basis von Veracrypt?

OK, E-Mail-Lagerung in verschlüsselter Form. Damit sind wir schon beim nächsten Problem:

Reine Datei-Container allein sind für eine verschlüsselte Lagerung unzureichend, da Programme, mit denen man E-Mails oder deren Anhänge öffnet und verarbeitet, ggf. Backups- oder Kopien in unverschlüsselten Bereichen der Systemplatten ablegen. Typisch sind etwa “bak”-Dateien von Office-Programmen oder Editoren.

nVerschlimmert wird die Situation zudem noch durch den Einsatz von SSDs mit Wear Leveling. In die SSD integrierte Controller schaufeln ggf. unverschlüsselte Daten in SSD-Bereiche, die vom OS aus nicht ohne Spezialtools zugänglich sind. Ein Hautpentwickler von Veracrypt warnt etwa explizit vor dem Einsatz des Veracrypt-Containers auf (unverschlüsselten) SSDs.

Um Leckagen über solche Seitenkanäle zu vermeiden, sind deshalb verschlüsselte Partitionen oder verschlüsselte “Volumes” erforderlich, auf denen das Betriebssystem [OS] und seine Applikationen in Gänze arbeiten.

In der Größe flexibel anpassbare “Volumes” werden unter Linux typischerweise über einen LVM-Layer oberhalb von Partition der Festplatten genutzt. Unter Linux muss man sich also auch Gedanken über das Zusammenspiel von LVM und Verschlüsselung machen.

Mehr dazu im nächsten Artikel: DSGVO, Freelancer, E-Mails und Umzug KVM-virtualisierter Linux-E-Mail-Server auf verschlüsselte Platten/Partitionen – III