Virtuelle Maschinen mit KVM

7. Juni 2009 at 10:00

Kernel-based Virtual Machine (KVM) erlaubt die Virtualisierung beliebiger Systeme unter Linux und zwar schnell und extrem einfach. Es benötigt jedoch mindestens Prozessor mit Virtualisierungstechnik (Intel VT oder AMD-V).

Ob das auf dem eigenen Server gegeben ist, läßt sich mit „grep -cE ‚vmx|svm‘ /proc/cpuinfo“ schnell herausfinden: Eine 0 bedeutet „nichts gefunden“, also Nein. Alle anderen Zahlen deuten auf einen geeigneten Prozessor hin.

Nun geht’s an das Installieren, unter Debian geht’s mal wieder ganz einfach:

apt-get install kvm

Das Paket bridge-utils brauchen wir auch, wird aber netterweise gleich mit KVM angezogen.

Das komplizierteste ist nun das einrichten der Network Bridge. Dazu müssen wir die Netzwerk-Konfiguration in /etc/network/interfaces etwas anpassen. Aus jedem eth0 müssen wir ein br0 machen (nicht bro wie brother, sondern br null :mrgreen:) und im Interface br0 muss dann noch die Zeile „bridge_ports eth0“ mit rein.

Vorher:

auto eth0
iface eth0 inet static
address ...

Nachher:

auto br0
iface br0 inet static
bridge_ports eth0
address ...

Das war’s auch schon. Nach einem Reboot sollte der Rechner wie gewohnt im Netz erreichbar sein, jedoch nun über das Interface br0 statt eth0. Falls nicht empfehle ich den Einsatz eines guten Rescue-Systems, sofern der Server in einem Rechenzentrum steht. :-)

Weiter geht’s mit KVM:

Zuerst brauchen wir mal ein ISO von einer Installations-CD, das wir am besten mit WGET von Debian besorgen. Hier genügt übrigens die Mini-Winzig-Install-CD, da wir eh alles über’s Netz laden.

Danach brauchen wir noch ein Image, das im virtuellen System unsere Festplatte darstellt. Natürlich würde sich hier auch eine Partition funktionieren, doch arbeite ich hier doch lieber mit einer Image-Dateien je virtuellen Maschine, wobei meine Image-Datei immer so heißt, wie die Maschine darin.

Also, hier ein 10 GB Image File:

dd if=/dev/urandom of=/home/hostname.img bs=1M count=10k

Schneller geht es übrigens mit dem Befehl kvm-img:

kvm-img create /home/hostname.img 10G

Das Kommando erlaubt das Anlegen von großen Sparse-Files. Dabei werden die Blöcke der Datei nicht wirklich auf der Platte belegt, sondern erstmal nur Verzeichnis und Inode angelegt. Das Belegen der Blöcke im Datenbereich geschieht erst, wenn Daten dort wirklich geschrieben werden.

Dadurch ist kvm-img deutlich schneller als dd, welches ja wirklich 10 GB Datei auf Platte schreiben will. Allerdings sollte man sich darüber bewußt sein, dass das Dateisystem Schaden nehmen kann, wenn man mehr Speicher vorbelegt als bei Benutzung später vorhanden ist.

Gut, den Container haben wir und unsere Installations-CD als ISO-Datei haben wir auch. Der nächste Schritt wäre nun das Starten der virtuellen Maschine:

kvm -name Hostname -smp 1 -m 512
-hda /home/hostname.img
-cdrom /home/debian-cd.iso
-boot d
-net nic,macaddr=00:16:3E:00:00:01 -net tap
-vnc 0.0.0.0:0

Die virtuelle Maschine startet nun mit einem Prozessor (-smp) und 512 MB Ram (-m). Die erste Platte (-hda) ist unsere Image-Datei, als CD-Rom wurde das ISO der Debian-CD gewählt. Gebootet wird von CD-ROM (d).

Mit den beiden -net Optionen erzeugen wir eine virutelle Netzwerkkarte mit angegebener MAC-Adresse, die im Hostsystem über ein TAP-Interface mit der Bridge br0 verbunden wird. Wir haben dann also kein NAT, sondern das virtuelle System verhält sich über die Bridge so, als wäre es selbst direkt mit dem Netzwerk verbunden.

Mit -vnc wird zuletzt angegeben, dass der Bildschirm der virtuellen Maschine per VNC steuerbar sein soll. Die IP 0.0.0.0 sagt, dass der VNC auf allen IPs des Hostsystems erreichbar sein sollte, mit :0 lege ich den Standardport (5900) fest.

So, nun sollte der Zugriff per VNC über die IP-Adresse des Host-Systems möglich sein:

vncviewer kvm-host:5900

Der Installation der virtuellen Systems sollte damit nichts mehr im Wege stehen. Für den produktivbetrieb sollten jedoch einige Optionen geändert werden:

-boot c

Damit booten wir von Festplatte statt CD-Rom. Die Buchstaben c und d entsprechen übrigens nicht den Windows-Laufwerksbuchstaben, sondern c ist immer Platte, d ist immer CD-Rom. Das a steht übrigens für Floppy (anzugeben mit -fda file) und das n für Network Boot.

-vnc localhost:0

Damit sorgen wir dafür, dass nicht jeder per VNC auf unsere Maschine kommt. Diese hört jetzt nur noch auf 127.0.0.1 und kann somit problemlos sicher und verschlüsselt per SSH-Port-Forwarding angesprochen werden.

-pidfile /var/run/kvm-hostname.pid -daemonize

Damit bleibt der KVM-Prozess nach dem Start der virtuellen Maschine nicht hängen, sondern startet als Daemon im Hintergrund. Durch das PID-File läßt sich der Prozess später auch wieder finden.

Das CD-Rom kann dann für den Produktivbetrieb noch entfernt werden, fertig sieht das dann so aus:

kvm -name Hostname -smp 1 -m 512
-hda /home/hostname.img
-boot c
-net nic,macaddr=00:16:3E:00:00:01 -net tap
-vnc localhost:0
-pidfile /var/run/kvm-hostname.pid -daemonize

Übrigens läßt sich so nicht nur Linux installieren, auch Windows läuft prima unter KVM als Gast.

Bei mehreren Systemen ist zu beachten, dass Name, MAC-Adresse, VNC-Port sowie Name des PID-Files je System eindeutig gewählt werden müssen. Das Windows-System (also 2. virtuelles System) würde in meinem Beispiel zur Installation also so gestartet:

kvm -name Windows -smp 1 -m 512
-hda /home/windows.img
-cdrom /home/windows-cd.iso
-boot d
-net nic,macaddr=00:16:3E:00:00:02 -net tap
-vnc 0.0.0.0:1

So, nun noch viel Spaß beim tüfteln mit KVM :-)


NACHTRAG:Deutsche Tastatur

Bei der VNC-Verbindung gibt es oft Probleme mit der deutschen Tastatur. Das liegt daran, dass das lokale System die Tastencodes bereits in deutsche Zeichen umwandelt, diese per VNC überträgt, das virtuelle System dieser wieder empfängt und in der Annahme, es sind normale Keycodes einer Tastatur, diese wieder in auf Deutsch wandelt. Die Umwandlung findet also doppelt statt.

Es gibt 2 einfache Lösungen hierfür: Entweder das lokale ODER das virtuelle System auf englischer Tastatur laufen lassen. Besser wäre der Parameter ‚-k de‘ beim Start von KVM:

kvm -name [...]
-vnc 0.0.0.0:1
-k de

Partition verschlüsseln mit LUKS

26. Mai 2009 at 10:00

Mit dm-crypt / LUKS lassen sich unter Linux Festplatten oder Partitionen verschlüsseln. Die Details sind auf Wikipedia zu finden, dieser Artikel soll zeigen, wie einfach es einsetzbar ist.

Wir gehen von einer normalen Debian Lenny installation aus. Ich habe sda in 3 Partitionen unterteilt: Swap (2 GB), Root-FS (10 GB) und /home (Rest). Die dritte Partition werde ich verschlüsseln.

Zuerst installieren wir die Software und laden das nötige Kernel-Modul. Dies ist beim Einrichten einmalig manuell nötig, beim späteren Öffnen des Containers wird das Modul automatisch geladen:

apt-get install cryptsetup
modprobe dm_crypt

Nun starten wir die Einrichtung:

cryptsetup luksFormat /dev/sda3

Mit luksOpen öffnen wir den verschlüsselten Bereich. Dadurch entsteht ein neues Gerät namens /dev/mapper/{name} welches das „geöffnete“ /dev/sda3 repräsentiert, jedoch in nichtverschlüsselter Form. Wir benutzen also künftig /dev/mapper/{name}, wobei alles, was wir dorthin speichern transparant verschlüsselt und nach /dev/sda3 geschrieben wird.

cryptsetup luksOpen /dev/sda3 private

Wir haben der Partition also nun den Gerätenamen ‚privat‘ gegeben, daher finden wir unsere lesbare „Partition“ nun unter /dev/mapper/private. Nun formatieren wir die Partition:

mkfs.xfs -L sda3-priv /dev/mapper/private

Fertig, schon kann die Partition gemountet und genutzt werden:

mount /dev/mapper/private /home

Was ich an dieser Stelle gerne empfehle ist das vollständige Überschreiben der Festplatte. Beim luksFormat wird der Bereich nämlich nicht überschrieben, es wird nur der leere Index angelegt. Die zuvor unverschlüsselt gespeicherten Daten sind also noch rekonstruierbar.

Das „Ausnullen“ (Überschreiben mit lauter 0x00 Bytes) vermeide ich hier, da ein Angreifer sonst verschlüsselte und unverschlüsselte Daten großer Teile der Platte kennen könnte und somit gezielt nach dem Schlüssel suchen könnte. Daher benutze ich hier /dev/urandom:

dd if=/dev/urandom of=/home/fillup.dat bs=1M
rm /home/fillup.dat

Eine interessante Sache übrigens: Das Füllen mit Zufallsdaten könnte theoretisch auch vor dem luksFormat direkt auf /dev/sda3 erfolgen, man könnte sogar annehmen, dass dies schneller geht, weil die Zufalldaten dann nicht verschlüsselt geschrieben werden müßten. Da die Verschlüsselung jedoch die Entropie der Zufallszahlen ganz vewaltig in die Höhe treibt, geht das Erzeugen von Zufallszahlen beim Überschreiben des gecrypteten Bereiches in der Tat schneller als beim Überschreiben der Platte sda3.

Meine Messwerte:

Überschreiben von /dev/sda mit /dev/urandom: 5.4 MBit/s
Datei im XFS-Dateisystem von /dev/urandom anlegen, welches als /dev/mapper/private eingehängt ist und die Daten beim Schreiben auf /dev/sda verschlüsselt: 6.0 MBit/s

So, um die Partition nach dem Entmounten wieder zu „schließen“, also das Mapper Device wieder zu entfernen, damit nicht mehr auf die Daten zugegriffen werden kann, wird das Kommando luksClose genutzt:

umount /dev/mapper/private
cryptsetup luksClose private

Durch einen Reboot ist das Laufwerk übrigens auch geschlossen, wenn also jemand mit lokalen Zugang zum PC kein Passwort hat, wird er künftig keine Daten aus /home mehr auf dem Rechner finden, denn selbst ein Reboot mit init=/bin/bash ist nun wirkungslos.

Fertig ist das streng geheime Home-Verzeichnis – was übrigend auch mit jedem anderen Verzeichnis klappt – zumindest solange es kein System-Verzeichnis ist, welches zum Booten schon benötigt wird.

TIPP: Ein Blick ins Manual von cryptsetup ist übrigens sehr zu empfehlen. Hier wied auch verraten, wie man mit den luks*Key Kommandos mehrere Passwörter anlegen (z.B. für mehrere Leute, jeder hat SEIN Passwort) oder wie man mit Key-Files (z.B. auf dem USB-Stick) arbeiten kann. Auch Scripting ist dank isLuks und luksUUID problemlos möglich…

Dateien sicher löschen mit shred

7. Mai 2009 at 10:00

Dateien werden in Linux mit rm gelöscht. Doch der Löschvorgang entfernt nur Inode und Verzeichnis-Eintrag, nicht jedoch die wirklich gespeicherten Daten. Diese bleiben in den Sektoren der Festplatte liegen, bis sie durch eine neue Datei überschrieben werden. Bei vertrautlichen Daten stellt dies ein Problem dar: Mit entsprechenden Tools lassen sich die gelöschten Daten (oder Teile davon) eventuell wieder herstellen.

Um dies zu verbindern gibt es Tools wie shred. Es überschreibt den Inhalt einer Datei mit Zufallsdaten und sorgt so dafür, dass eine Datei unwiederbringlich gelöscht ist. Dazu ruft man shred genauso wie rm auf, wobei es einige interessante Parameter gibt:

  • Mit -v wird die ausführliche Ausgabe aktiviert. Eigentlich unnötig, aber interessant, um die Funktion zu sehen. Auch bei sehr großen Dateien ist es eventuell hilfreich, um grob zu wissen, wo das Programm gerade steckt.
  • Mit -n legt man die Anzahl der Durchläufe fest, also wie oft die Daten überschrieben werden sollen. Nachdem Forensikexperte Craig Wright 2008 feststellte, dass einmaliges Überschreiben der Daten absolut genügt, sollte wir also -n1 nutzen. Alles andere verwendet nur Zeit und Strom.
  • Mit -z gibt man an, dass die Datei nach dem letzten Durchlauf nochmal ausgenullt werden soll. Dies ist zwar nicht nötig, doch monkische Menschen wie ich mögen die Ordnung. :oops:
  • Mit -u wird die Datei nicht nur überschrieben, sondern am Ende auch gleich gelöscht. Das spart ein nachträgliches aufrufen von rm.

In der Shell sieht das dann wie folgt aus:

# shred -v -n1 -z -u secret
shred: secret: pass 1/2 (random)...
shred: secret: pass 2/2 (000000)...
shred: secret: removed

Freien Speicher löschen

Falls eine Datei aus Versehen schon gelöscht wurde, kann man sie nicht mehr mit shred behandeln. Es hilft dann jedoch, einfach den gesamten freien Platz der Festplatte zu überschreiben. Da man den freien Platz nicht mit einem Namen ansprechen kann, legen wir einfach mit dd eine Datei an, die die ganze Platte füllt:

dd if=/dev/urandom of=/fillup.dat bs=1k

Die Angabe ohne den count-Parameter sorgt dafür, dass dd die Platte so lange mit zufälligen Daten von /dev/urandom beschreibt, bis sie voll ist. Danach kann die Daten mit rm wieder gelöscht werden: rm /fillup.dat

Partition oder ganz Festplatte löschen

Möchte man eine Partition (z.B. /dev/sda3) oder eine ganze Festplatte (z.B. /dev/sda) löschen, kann man einfach deren Gerätenamen in Kombination mit shred einsetzen:

shred -v -n1 -z /dev/...

:!: Hier ist aber unbedingt auf korrekte Angaben zu achten, ist die falsche Partition erstmal überschrieben, gibt es kein Zurück mehr! :!:

Einschränkungen

Moderne Dateisysteme (XFS, ReiserFS, JFS, …) speichern im Journal Daten zwischen, die auf die Festplatte geschrieben werden sollen. Dieses Journal wird von shred nicht gelöscht und kann damit unter umständen noch bereits gelöschte geglaubte Informationen erhalten.

Auch bei EXT3/4 tritt dieses Problem auf, wenn das Dateisystem mit der Option data=journal gemountet wurde. Dies läßt sich einfach durch Eingabe von ‚mount‘ prüfen.

Gut, im Journal wird sich in der Praxis nach kurzer Zeit (einigen Schreibvorgängen) nicht mehr viel finden lassen. Wer dennoch auf Nummer Sicher gehen will, dem bleibt nur noch das Auslöschen der ganzen Partition, wie oben beschrieben. Damit werden nämlich nicht nur Dateien, sondern das ganze Filesystem (inkl. Verzeichnis und Journal) gelöscht.

Eine weitere Einschränkung sind die genutzten Festplatten selbst. Diese können nämlich defekte Sektoren für den Computer ausblenden und stattdessen andere, für diesen Zweck reservierte Sektoren, dorthin mappen. Somit ist es möglich, dass sich auch nach komplettem Löschen der Platte noch Informationen darauf befinden, die ein Datenretter wieder herstellen könnte.

Für alte Festplatten gilt daher: Vernichten statt verkaufen. Ein guter Vorschlaghammer genügt dafür übrigens :evil: