Linux disk encryption and self-encrypting drives -- A case study on Opal2 drives security

कल्पना कीजिए कि आपके कंप्यूटर की हार्ड ड्राइव एक हाई-टेक बैंक वॉल्ट (तिजोरी) है। वर्षों से, हमने इसके अंदर के पैसे (आपके डेटा) की सुरक्षा के लिए एक बहुत ही सावधान गार्ड (सॉफ्टवेयर एन्क्रिप्शन) को काम पर रखा है जो अंदर जाने या बाहर आने वाले हर बैग की जांच करता है। लेकिन हाल ही में, वॉल्ट निर्माताओं ने गार्ड को सीधे वॉल्ट के दरवाजे के अंदर ही बनाना शुरू कर दिया है। इन्हें सेल्फ-एन्क्रिप्टिंग ड्राइव्स (SEDs) कहा जाता है, विशेष रूप से Opal2 प्रकार के। विचार सरल था: यदि वॉल्ट खुद को लॉक कर लेता है, तो यह तेज़ और अधिक सुरक्षित होना चाहिए, है ना?

खैर, मासरिक यूनिवर्सिटी के जिज्ञासु जासूसों की एक टीम ने इस सिद्धांत का परीक्षण करने का निर्णय लिया। उन्होंने केवल निर्माताओं की बातों पर भरोसा नहीं किया; उन्होंने विभिन्न ब्रांडों के 38 अलग-अलग "ऑफ-द-शेल्फ" वॉल्ट्स को पकड़ा, जिनमें से कुछ बिल्कुल नए थे और कुछ पुराने, और उन्हें एक कठोर ब्लैक-बॉक्स स्ट्रेस टेस्ट से गुजारा। वे नहीं जानते थे कि वॉल्ट अंदर से कैसे बने हैं; उन्होंने बस कमांड भेजे और देखा कि क्या होता है।

यहाँ उन्हें क्या मिला, और यह थोड़ा उतार-चढ़ाव भरा क्यों है।

"जादुई चाबी" जो जादुई नहीं थी

सबसे बड़ा आश्चर्य? इनमें से कुछ "स्मार्ट" वॉल्ट वास्तव में एन्क्रिप्शन के साथ धोखाधड़ी कर रहे थे।

एन्क्रिप्शन को एक गुप्त कोड की तरह समझें जहाँ आपके द्वारा लिखा गया हर अक्षर बदल दिया जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि कोड वास्तव में सुरक्षित है, स्क्रैम्बलर (कोड बदलने वाला) को आपकी डायरी के हर एक पन्ने के लिए एक अनूठा "ट्विस्ट" (मोड़) उपयोग करना चाहिए। यदि आप पेज 1 और पेज 100 पर एक ही वाक्य लिखते हैं, तो उसका बदला हुआ रूप पूरी तरह से अलग दिखना चाहिए।

शोधकर्ताओं ने पाया कि कई ड्राइव्स (जैसे Lenovo और Samsung की कुछ ड्राइव्स) में वॉल्ट आलसी हो रहे थे। वे कई पन्नों के लिए एक ही "ट्विस्ट" का उपयोग कर रहे थे। यह वैसा ही है जैसे कोई जासूस हर एजेंट से मिलने के लिए एक ही गुप्त हैंड-शेक (हाथ मिलाने का तरीका) का उपयोग करे। यदि कोई हमलावर एक ही पैटर्न को दो बार देख लेता है, तो वह बिना चाबी के भी यह अनुमान लगा सकता है कि गुप्त संदेश क्या था। कुछ मामलों में, ड्राइव्स आंतरिक रूप से 4096-बाइट का "ब्लॉक" आकार उपयोग कर रहे थे लेकिन दिखावा कर रहे थे कि यह छोटा है, जिससे ब्लॉक के दूसरे हिस्से में "ट्विस्ट" का पुन: उपयोग हो रहा था। यह कोई बड़ी आपदा नहीं थी, लेकिन इसका मतलब यह था कि यदि आप अपना पासवर्ड बदलते हैं, तो पुराने पैटर्न अभी भी आपके स्कैम्बल किए गए डेटा में दिखाई दे सकते हैं।

"रैंडम नंबर" जनरेटर जो रैंडम नहीं था

वॉल्ट को लॉक करने के लिए, आपको एक वास्तव में रैंडम (यादृच्छिक) कुंजी की आवश्यकता होती है। कल्पना कीजिए कि आप जीतने वाली लॉटरी संख्या चुनने की कोशिश कर रहे हैं। यदि नंबर चुनने वाली मशीन खराब है और हमेशा "7, 14, 21" ही चुनती है, तो आप मुसीबत में हैं।

Opal2 मानक कहता है कि ड्राइव को एक रैंडम नंबर जनरेटर के रूप में कार्य करना चाहिए। शोधकर्ताओं ने यह जांचने के लिए परीक्षण किया कि क्या नंबर वास्तव में बिखरे हुए हैं या नहीं, उन्होंने ड्राइव को 1 MB रैंडम डेटा निकालने के लिए कहा और जांचा।

• परिणाम: कई ड्राइव्स बुरी तरह विफल रहे। कुछ ड्राइव्स (जैसे कुछ Lenovo और Samsung मॉडल) इतने अनुमानित थे कि वे लगभग गिनती कर रहे थे: "1, 2, 3... 32, 1, 2, 3..."
• फैसला: पेपर सुझाव देता है कि यदि आप अपनी गुप्त कुंजियाँ उत्पन्न करने के लिए ड्राइव पर भरोसा करते हैं, तो हो सकता है कि आप ऐसी कुंजी का उपयोग कर रहे हों जिसका हमलावर आसानी से अनुमान लगा सके। इसी कारण से, शोधकर्ताओं ने लिनक्स (Linux) एन्क्रिप्शन के लिए ड्राइव के रैंडम जनरेटर का उपयोग न करने का निर्णय लिया। इसके बजाय, वे कंप्यूटर के अपने रैंडम जनरेटर का उपयोग करते हैं, जो बहुत अधिक विश्वसनीय है।

"सुपर यूजर" फीचर जो टूटा हुआ था

एक विशेष फीचर है जिसे SUM (सिंगल-यूजर मोड) कहा जाता है। इसे एक "मैनेजर" और एक "यूजर" की चाबी के रूप में समझें। मैनेजर वॉल्ट को सेटअप कर सकता है, लेकिन केवल यूजर ही इसे खोल सकता है। मैनेजर को यूजर के सामान में झांकने की अनुमति नहीं होनी चाहिए।

शोधकर्ताओं ने इसे इन ड्राइव्स पर सेटअप करने की कोशिश की। उन्होंने पाया कि हालांकि कई ड्राइव्स ने दावा किया कि वे इस फीचर को सपोर्ट करते हैं, लेकिन वास्तविक कार्यान्वयन अक्सर टूटा हुआ था। कुछ ड्राइव्स पर, "मैनेकर" अभी भी "यूजर" के डेटा को अनलॉक कर सकता था, या मोड के बीच का स्विच इतना अस्थिर था कि एक हमलावर प्रक्रिया में बाधा डाल सकता था और डेटा चुरा सकता था। इन खामियों के कारण, शोधकर्ताओं ने पाया कि 24 ड्राइव्स में से जिन्होंने इस "सुपर यूजर" मोड को सपोर्ट करने का दावा किया था, उनमें से केवल 14 ही भरोसेमंद होने के लिए पर्याप्त रूप से सही ढंग से काम कर रहे थे।

"रीसेट बटन" की समस्या

हर वॉल्ट का एक मास्टर रीसेट बटन होता है जिसे PSID (फिजिकल सिक्योरिटी आइडेंटिफिकेशन) कहा जाता है। यह एक कोड है जो ड्राइव पर लगे स्टिकर पर छपा होता है। यदि आप अपना पासवर्ड भूल जाते हैं, तो आप इस कोड का उपयोग करके ड्राइव को वाइप (साफ) कर सकते हैं और फिर से शुरू कर सकते हैं।

शोधकर्ताओं ने कुछ मुद्दे पाए:

1. अनुमानित कोड: कुछ ड्राइव्स पर (विशेष रूप से Western Digital के एक बैच से), रीसेट कोड वास्तव में रैंडम नहीं थे। वे एक पैटर्न का पालन कर रहे थे। यदि आप एक ड्राइव का कोड जानते हैं, तो आप उसी बैच की दूसरी ड्राइव का कोड केवल कुछ नंबरों को आजमाकर अनुमान लगा सकते हैं।
2. भूल गए रहस्य: कई उपयोगकर्ता यह नहीं समझते कि यह स्टिकर कोड एक रहस्य है। लोग अपने ड्राइव की फोटो ऑनलाइन पोस्ट कर देते हैं जिसमें कोड स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहा होता है। यदि किसी हैकर ने वह फोटो देख ली और आपके लॉक किए गए ड्राइव तक उसकी रिमोट एक्सेस मिल गई, तो वह तुरंत आपका डेटा मिटा सकता है।
3. उदार चेकर: कुछ ड्राइव्स (जैसे कि कुछ Micron मॉडल) बहुत "अच्छे" थे। उन्होंने रीसेट कोड को तब भी स्वीकार कर लिया जब आपने उसके अंत में कुछ अतिरिक्त अक्षर जोड़ दिए थे। यह ऐसा है जैसे कोई बाउंसर आपको अंदर आने दे भले ही आप नाम "जॉन स्मिथ" कहें जबकि लिस्ट में सिर्फ "जॉन" लिखा हो। यह कोई सीधा हैक नहीं है, लेकिन यह दिखाता है कि सुरक्षा इंजीनियरिंग कितनी लापरवाह थी।

"पायराइट" (Pyrite) छलावा

परीक्षण शुरू करने से पहले ही, टीम को 12 ड्राइव्स को बाहर फेंकना पड़ा। क्यों? क्योंकि उन्हें "Opal2" (हाई-सिक्योरिटी वर्जन) के रूप में लेबल किया गया था लेकिन वे वास्तव में Pyrite2 थे। Pyrite2 एक "लाइट" वर्जन की तरह है—इसमें एक ताला तो है, लेकिन यह वास्तव में अंदर के डेटा को एन्क्रिप्ट नहीं करता है। यह केवल एक दरवाजा है जिस पर "Keep Out" लिखा है, लेकिन बिना किसी वास्तविक दीवार के। शोधकर्ताओं को यह सुनिश्चित करने के लिए इन्हें फिल्टर करना पड़ा कि वे वास्तविक एन्क्रिप्शन का परीक्षण कर रहे हैं।

अच्छी खबर: लिनक्स के लिए एक नया टूल

इन सभी डगमगाते वॉल्ट्स के बावजूद, शोधकर्ताओं ने केवल यह नहीं कहा कि "यह टूटा हुआ है" और चले नहीं गए। उन्होंने लिनक्स (ऑपरेटिंग सिस्टम जिसका उपयोग कई सर्वर और गोपनीयता-केंद्रित कंप्यूटरों में किया जाता है) के लिए नए उपकरणों का एक सेट बनाया।

उन्होंने एक तरीका बनाया जिससे यह स्वचालित रूप से जांचा जा सके कि क्या कोई ड्राइव सही ढंग से व्यवहार कर रही है, इससे पहले कि उसे उपयोग करने दिया जाए। यदि कोई ड्राइव गलत रैंडम नंबर जनरेटर का उपयोग करने की कोशिश करती है या उसका "सुपर यूजर" मोड टूटा हुआ होता है, तो नया सॉफ्टवेयर इसे पहचान लेगा और स्वचालित रूप से एक सुरक्षित, मानक मोड पर स्विच हो जाएगा। उन्होंने अपने "Opal Test Suite" को ओपन-सोर्स टूल के रूप में भी जारी किया, ताकि कोई भी अपने ड्राइव की जांच कर सके।

निष्कर्ष

पेपर यह निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि हार्डवेयर एन्क्रिप्शन (SEDs) एक शानदार विचार है, लेकिन वर्तमान वास्तविकता अव्यवस्थपूर्ण है। निर्माता अक्सर काम चोरी करते हैं, फीचर्स को गलत तरीके से लागू करते हैं, या सुरक्षा में छेद छोड़ देते हैं।

• उन्होंने क्या खारिज किया: उन्होंने साबित किया कि आप बिना पहले जांचे ड्राइव के रैंडम नंबर जनरेटर या उसके "सुपर यूजर" मोड पर अंधाधुंध भरोसा नहीं कर सकते।
• उन्होंने क्या सिद्ध किया: उन्होंने 38 ड्राइव्स में विशिष्ट विफलताओं को मापा, जिससे पता चला कि फर्मवेयर बग्स वास्तविक और आम हैं।
• मुख्य बात: हार्डवेयर एन्क्रिप्शन अभी कोई जादुई ढाल नहीं है। यह एक उपयोगी परत है, लेकिन इसे स्मार्ट सॉफ्टवेयर (जैसे कि नए लिनक्स टूल्स जो उन्होंने बनाए हैं) के साथ जोड़ा जाना चाहिए ताकि हार्डवेयर की गलतियों को पकड़ा जा सके। जब तक निर्माता इन फर्मवेयर समस्याओं को ठीक नहीं कर देते, सबसे सुरक्षित दांव यह है कि हार्डवेयर को आपके रहस्यों के एकमात्र रक्षक के बजाय एक सहायक के रूप में माना जाए।