4.Внутреннее устройство Windows (гл. 12-14) - Марк Руссинович

EFS не может расшифровать FEK самостоятельно и полагается в этом на Lsasrv (который может использовать CryptoAPI). C помощью драйвера Ksecdd.sys EFS посылает LPC-сообщение Lsasrv, чтобы тот извлек из атрибута IEFS (т. е. из данных EFS) FEK пользователя, открывающего файл, и расшифровал его.

Получив LPC-сообщение, Lsasrv вызывает функцию LoadUserProfile из Use-renv.dll для загрузки в реестр профиля пользователя, если он еще не загружен. Lsasrv перебирает все поля ключей в данных EFS, пробуя расшифровать каждый FEK на основе закрытого ключа пользователя; с этой целью Lsasrv пытается расшифровать FEK в DDF- или DRF-элементе ключа. Если хэш сертификата в поле ключа не подходит к ключу пользователя, Lsasrv переходит к следующему полю ключа. Если Lsasrv не удастся расшифровать ни одного FEK в DDF или DRF, пользователь не получит FEK файла, и EFS запретит доступ к файлу приложению, которое пыталось открыть этот файл. A если Lsasrv найдет какой-нибудь хэш, который соответствует ключу пользователя, он расшифрует FEK по закрытому ключу пользователя через CryptoAPI.

Lsasrv, обрабатывая при расшифровке FEK связки ключей DDF и DRF, автоматически выполняет операции восстановления файла. Если к файлу пытается получить доступ агент восстановления, не зарегистрированный на доступ к шифрованному файлу (т. е. у него нет соответствующего поля в связке ключей DDF), EFS позволит ему обратиться к файлу, потому что агент имеет доступ к паре ключей для поля ключа в связке ключей DRE

Кэширование расшифрованного FEK

Путь от драйвера EFS до Lsasrv и обратно требует довольно много времени — в процессе расшифровки FEK в типичной системе CryptoAPI использует результаты более 2000 вызовов API-функций реестра и 400 обращений к файловой системе. Чтобы сократить издержки от всех этих вызовов, драйвер EFS использует кэш в паре с NTFS.

Расшифровка файловых данных

Открыв шифрованный файл, приложение может читать и записывать его данные. Для расшифровки файловых данных NTFS вызывает драйвер EFS по мере чтения этих данных с диска — до того, как помещает их в кэш файловой системы. Аналогичным образом, когда приложение записывает данные в файл, они остаются незашифрованными в кэше файловой системы, пока приложение или диспетчер кэша не сбросит данные обратно на диск с помощью NTFS. При записи данных шифрованного файла из кэша на диск NTFS вызывает драйвер EFS, чтобы зашифровать их.

Как уже говорилось, драйвер EFS выполняет шифрование и расшифровку данных порциями по 512 байтов. Такой размер оптимален для драйвера, потому что объем данных при операциях чтения и записи кратен размеру сектора.

Резервное копирование шифрованных файлов

Важный аспект разработки любого механизма шифрования файлов заключается в том, что приложения не могут получить доступ к расшифрованным данным иначе, чем через механизмы шифрования. Это ограничение особенно важно для утилит резервного копирования, с помощью которых файлы сохраняются на архивных носителях. EFS решает эту проблему, предоставляя утилитам резервного копирования механизм, с помощью которого они могут создавать резервные копии файлов и восстанавливать их в шифрованном виде. Таким образом, утилитам резервного копирования не обязательно шифровать или расшифровывать данные файлов в процессе резервного копирования.

Для доступа к шифрованному содержимому файлов утилиты резервного копирования в Windows используют новый EFS APL функции OpenEncrypted-FileRatv, ReadEncryptedFileRaw, WriteEncryptedFileRaw и CloseEncryptedFileRaiv. Эти функции, предоставляемые Advapi32.dll, вызывают соответствующие функции Lsasrv по механизму LPC Например, после того как утилита резервного копирования открывает файл, она vbi3biw‹kCTReadEncryptedFileRaiv, чтобы получить данные. Lsasrv-функция EfsReadFileRaw выдает управляющие команды (шифруемые по алгоритму DESX, AES или 3DES с помощью сеансового ключа EFS) драйверу NTFS для чтения сначала атрибута EFS файла, а затем его шифрованного содержимого.

EfsReadFileRaw может понадобиться несколько операций чтения, чтобы считать большой файл. По мере того как EfsReadFileRaw считывает очередную порцию файла, Lsasrv посылает Advapi32.dll RPC-сообщение, в результате которого выполняется функция обратного вызова, указанная программой резервного копирования при вызове ReadEncryptedFileRaw. Функция EfsReadFileRaiv передает считанные шифрованные данные функции обратного вызова, которая записывает их на архивный носитель. Восстанавливаются шифрованные файлы аналогичным образом. Программа резервного копирования вызывает API-функцию WriteEncryptedFileRaw, которая активизирует функцию обратного вызова программы резервного копирования для получения нешифрованных данных с архивного носителя, в то время как Lsasrv-функция EfsWriteFileRaw восстанавливает содержимое файла.

ЭКСПЕРИМЕНТ: просмотр информации EFS

EFS поддерживает массу других API-функций, с помощью которых приложения могут манипулировать шифрованными файлами. Так, функция AddUsersToEncryptedFile позволяет предоставлять доступ к шифрованному файлу дополнительным пользователям, а функция RemoveUsersFromEncryptedFile — запрещать доступ к нему указанным пользователям. Функция QueryUsersOnEncryptedFile сообщает о сопоставленных с файлом полях ключей DDF и DRE Она возвращает SID, хэш сертификата и содержимое каждого поля ключа DDF и DRE Ниже приведен образец вывода утилиты EFSDump (www.sysinternals.com).

B качестве параметра ее командной строки указано имя шифрованного файла.

Как видите, в файле test.txt имеется один элемент DDF, соответствующий пользователю Mark, и один элемент DRF, соответствующий Administrator, который является единственным агентом восстановления, зарегистрированным в системе на данный момент.

Чтобы убедиться в наличии атрибута $EFS в зашифрованном файле, используйте утилиту Nfi из OEM Support Tools:

Резюме

Windows поддерживает широкий спектр форматов файловых систем, доступных как локальной системе, так и удаленным клиентам. Архитектура драйвера фильтра файловой системы позволяет корректно расширять и дополнять средства доступа к файловой системе, a NTFS является надежным, безопасным и масштабируемым форматом файловой системы. B следующей главе мы рассмотрим поддержку сетей в Windows.

ГЛABA 13 Поддержка сетей

Windows создавалась с учетом необходимости работы в сети, поэтому в операционную систему включена всесторонняя поддержка сетей, интегрированная с подсистемой ввода-вывода и Windows API. K четырем базовым типам сетевого программного обеспечения относятся сервисы, API, протоколы и драйверы устройств сетевых адаптеров. Все они располагаются один над другим, образуя сетевой стек. Для каждого уровня в Windows предусмотрены четко определенные интерфейсы, поэтому в дополнение к большому набору API-функций, протоколов и драйверов адаптеров, поставляемых с Windows, сторонние разработчики могут создавать собственные компоненты, расширяющие сетевую функциональность операционной системы.

B этой главе будет рассмотрен весь сетевой стек Windows — снизу доверху. Сначала мы поговорим о том, как сетевые компоненты Windows соотносятся с уровнями эталонной модели OSI (Open Systems Interconnection). Далее мы кратко опишем сетевые API, доступные в Windows, и покажем, как они реализованы. Вы узнаете, что делают редиректоры, как происходит разрешение имен сетевых ресурсов и как устроены драйверы протоколов. Познакомившись с реализацией драйверов устройств сетевых адаптеров, мы расскажем о привязке, в ходе которой сервисы и стеки протоколов связываются с сетевыми адаптерами.

Сетевая архитектура Windows

Задача сетевого программного обеспечения состоит в приеме запроса (обычно на ввод-вывод) от приложения на одной машине, передаче его на другую, выполнении запроса на удаленной машине и возврате результата на первую машину. B ходе этих операций запрос неоднократно трансформируется. Высокоуровневый запрос вроде «считать x байтов из файла у на машине z» требует, чтобы программное обеспечение определило, как достичь машины z и какой коммуникационный протокол она понимает. Затем запрос должен быть преобразован для передачи по сети — например, разбит на короткие пакеты данных. Когда запрос достигнет другой стороны, нужно проверить его целостность, декодировать и послать соответствующему компоненту операционной системы. По окончании обработки запрос должен быть закодирован для обратной передачи по сети.

Эталонная модель OSI

Чтобы помочь поставщикам в стандартизации и интеграции их сетевого программного обеспечения, международная организация по стандартизации (ISO) определила программную модель пересылки сообщений между компьютерами. Эта модель получила название эталонной модели OSI (Open Systems Interconnection). B ней определено семь уровней программного обеспечения (рис. 13-1).