Sicheres Linux-Desktop-Betriebssystem

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Es soll untersucht werden, welche Technologien bei der Einrichtung eines möglichst sicheren und trotzdem bequem Nutzbaren Linux-Desktop-Betriebssystem von Nutzen sein können. Es soll außerdem evaluiert werden, welchen genauen Nutzen, welche Nachteile und welche Schwachstellen die Technologien haben und gegen welche Angreifermodelle sie letztendlich schützen.

Übersicht

…

Sicheres Installationsmedium

  • Vertrauen in alle beteiligte Hardware nötig
  • Vertrauen in Betriebssystem nötig, das Installationsimage lädt bzw. prüft
  • Absicherungsidee
    • Installationsimage auf USB-Stick mit Schreibschutz-Switch laden
    • Schreibschutz aktivieren
    • Auf unabhängigen Rechnern SHA512-Checksumme herunterladen und gegen USB-Stick prüfen
    • Es muss nur einer der Rechner „die Wahrheit“ sagen damit ein falsches Image auffällt

BIOS

  • Wake on LAN: Auf ersten Blick nicht bedenklich. Aber sicher ist sicher.
  • TPM 2.0 Modul
    • Erlaubt Secure Boot
    • Schlüsselgenerierung und -speicher
    • Verschlüssellung und Signatur
    • Random Noise Generator
    • Von aktuellen Kernels unterstützt und unter /dev/tpm0 eingebunden
  • Intel SGX: Abgesicherter bereich für Sicherheitskritische Ausführung
  • Internal Storage Tamper Detection: Fährt herunter, wenn Drive während Schlafmodus entfernt
  • UEFI only und überflüssige Booteinträge entfernen
  • „Boot Order Lock“-Option ohne verständliche Beschreibung

BIOS Passwort

  • Supervisor Passwort sperrt Zugriff auf bestimmte BIOS Einstellungen
    • Optional auf alle BIOS-Änderungen und Auswahl von Booteinträgen
    • Booten kann auch durch Passwort geschützt werden
    • Passwort für SSD Hardwareverschlüsselung (siehe Verschlüsselung)
  • Kann vor Manipulation der Einstellungen und der Booteinträge schützen
  • Sicherheitslücken:
    • Viele Hersteller haben Masterpasswörter um das BIOS bei dreifacher Falscheingabe zu entsperren
    • Kurzschluss an Kontakten eines Security Chips auf der Rückseite des Mainboards um Passwort zu umgehen
    • CMOS-Batterie vorübergehend entfernen um BIOS zurückzusetzen
  • Laut Lenovo-Support verhindert die TPM-Technologie das zurücksetzen
    • Mainboard ausbauen und flashen nötig

UEFI Secure Boot

Readonly-Laufwerk

  • Falls anderes OS gebooted werden kann, könnte unverschlüsselte Bootpartition infiziert werden
    • Da Microsoft selbst die CA für Secure Boot ist, wäre Windows besonders bedenklich
  • Installation der unverschlüsselten Partition auf einem USB-Stick mit Schreibschutz-Switch
    • Ist im normalen Betrieb (ggf. mehrerer Betriebssysteme) immer schreibgeschützt
    • Kann nach dem Booten des sicheren OS für Updates vorübergehend entsperrt werden
  • USB Stick darf nicht unbemerkt in fremde Hände fallen
    • Ggf. schwerer zu sichern als die Notebook-Hardware (geht schnell, kein Werkzeug nötig)
  • Für Notebook nicht sinnvoll, aber ggf. für Dualboot PC zu Hause

Verschlüssellung

Hardwareverschlüssellung der SSD

  • Viele moderne SSDs verschlüsseln die gespeicherten Daten mit AES-256
  • Schlüssel in SSD persistiert, kann aber vom BIOS mit Passwort verschlüsselt werden
    • Verschlüssellungsverfahren ist BIOS-Hersteller-abhängig
    • Kann nicht ohne weiteres an anderem Rechner verwendet werden
    • Verfahren ist bekannt und bietet keine besondere Sicherheit
  • Sicherheitsbedenken wegen Backdoors, gesetztlicher Vorgaben, achtloser Implementierung
  • Zumindest für billiges Wipen der SSD vor Installation nutzbar (sedutil)

LUKS

  • LUKS nutzt dm-crypt Kernelmodul für transparente Verschlüsselungsschichten
  • Header enthält mit Passwort(en) verschlüsselten Masterkey (ohne den ist alles futsch)
  • Bei SSDs bleiben alte LUKS-Header in ungenutzen Blöcken erhalten
    • Daten können mit altem, deaktiviertem Passwort entschlüsselt werden
    • LUKS-Header kann auf HDD ausgelagert werden
  • ATA „secure erase“ nicht unbedingt vertrauenswürdig
  • Das „cryptsetup“ CLI hat explizite „luksHeaderBackup“-Funktionalität
  • initrd bereitet Zugriff (insbesondere entschlüssellung) auf Kernel vor und lädt treiber

Distribution und Softwarequellen

  • Qubes OS
    • Alle Applikationen laufen in virtuellen Maschienen
    • Mehrere Betriebssysteme auf einem Desktop (einschließlich Windows)
    • „Disposable VMs“ die nur für die Laufzeit eines Programms existieren
    • Netzwerkzugriff und Tor-Tunnelling pro VM einstellbar
    • Explizite Einstellung von USB-Passthrough zu VMs nötig
    • Zusätzliche CPU- und RAM-Belastung und Verwaltungsaufwand
    • Weitere sicherheitszentrierte Distributionen vorhanden
    • Für mich aktuell zu umständlich
  • Debian und CentOS sind zwei der stabilsten Linuxdistros
    • CentOS ist etwas stabiler
    • Debian hat mehr und aktuellere Software und bessere Hardwareunterstützung
  • Debian
  • Signierte Binaries aus Repos? Sicherheitsanforderungen?
  • Snap? pip? rpm?

Sichere Authentifizierung

Verschlüsseltes Backup

  • “Stehendes” Backup von anderem Bootmedium (USB oder andere Partition)
    • Z. B. Installation eines minimalen Archlinux mit Autostart von Backupscript
    • Nur genutzte Blöcke betrachten und Komprimierung nutzen mit partclone und gzip
    • Backup muss LUKS-Header, die Partitionsstruktur und alle Partition beinhalten
    • Entweder LUKS-Verschlüssellung der Zielfestplatte oder Verschlüssellung des Backups
  • Inkrementelles Backup von $HOME
    • Backup aus dem laufenden OS auf separat verschlüsselte Festplatte mit rsync
    • Z. B. Speicherung jeweils einer Version aus den letzten x Jahren, y Monaten, z Wochen, w Tagen
  • Backups sollten möglichst immer nochmal überprüft werden
    • Vorher sollten Caches geleert werden: echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

Sandboxing

  • AppArmor
  • Firejail
    • Checkpoints (ggf. git repository)

Versiegelung

Weitere Ideen

  • Kontrolle über USB-Geräte?
  • Sicherheitsstrategie für VIM-Plugins
  • Git-Repository mit Konfigurationsdateien (~/.bashrc, ~/.profile, .tmux.conf, …)
    • Schnelles und sichereres Einrichten neuer Linux-Accounts

Weitere Themen

  • Welche Maßnahmen sind auf Dual-Boot-Systeme übertragbar?
  • Lassen sich BIOS oder Netzwerkkarte von außen steuern/flashen?
    • Intel-Fernadministrierung/V-Pro?
  • RAM-Verschlüsselung auf neuen AMD Ryzen Pro
  • Hardwareverschlüsselung vs Softwareverschlüsselung (siehe BitLocker)
  • Inwiefern sind die Technologien von der Hardware/dem BIOS abhängig?