9. Резервный файл помечается как шифрованный, и в него копируется содержимое исходного файла.

10. Содержимое исходного файла уничтожается, в него копируется содержимое резервного. В результате этой операции данные исходного файла шифруются, так как теперь файл помечен как шифрованный.

11. Удаляется резервный файл.

12. Удаляется файл журнала.

13. Выгружается профиль пользователя, загруженный на шаге 1.

При сбое системы во время шифрования согласованные данные непременно сохраняются в одном из файлов – исходном или резервном. Когда Lsasrv инициализируется после сбоя системы, он ищет файлы журнала в каталоге System Volume Information на каждом NTFS-томе в системе. Если Lsasrv находит один или несколько файлов журнала, он изучает их содержимое и определяет порядок восстановления. Если исходный файл не был модифицирован на момент аварии, Lsasrv удаляет файл журнала и соответствующий резервный файл; иначе он копирует резервный файл поверх исходного (частично шифрованного) файла, после чего удаляет журнал и резервную копию. После того как Lsasrv обработает файлы журналов, файловая система возвращается в целостное состояние без потери пользовательских данных.

Процесс расшифровки

Процесс расшифровки начинается, когда пользователь открывает шифрованный файл. При открытии файла NTFS анализирует его атрибуты и выполняет функцию обратного вызова в драйвере EFS. Драйвер EFS считывает атрибут $LOGGED_UTILITY_STREAM, сопоставленный с шифрованным файлом. Чтобы прочитать этот атрибут, драйвер вызывает функции поддержки EFS, которые NTFS экспортирует для EFS. NTFS выполняет все необходимые действия, чтобы открыть файл. Драйвер EFS проверяет наличие у пользователя, открывающего файл, прав доступа к данным шифрованного файла, т.е. зашифрованный FEK в связке ключей DDF и DRF должен соответствовать криптографической паре ключей, сопоставленной с пользователем. После такой проверки EFS получает расшифрованный FEK файла, применяемый для обработки данных в операциях, которые пользователь может выполнять над файлом.

EFS не может расшифровать FEK самостоятельно и полагается в этом на Lsasrv, который может использовать CryptoAPI. С помощью драйвера KsecDD.sys EFS посылает LPC-сообщение Lsasrv, чтобы тот извлек из атрибута $LOGGED_UTILITY_STREAM FEK пользователя, открывающего файл, и расшифровал его.

Получив LPC-сообщение, Lsasrv вызывает функцию LoadUserProfile из Userenv.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. А если Lsasrv найдет какой-нибудь хэш, который соответствует ключу пользователя, он расшифрует FEK по закрытому ключу пользователя через CryproAPI.

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 пере ключей для поля ключа в связке ключей DRF.

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.

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, чтоб зашифровать их.

Драйвер EFS выполняет шифрование и расшифровку данных порциями по 512 байт. 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 файла в процессе резервного копирования.

Для доступа к шифрованному содержимому файлов утилиты резервного копирования в Windows 2000 используют новый EFS API: функции OpenEncryptedFileRaw, ReadEncryptedFileRaw, WriteEncryptedFileRaw и CloseEncryptedFileRaw. Эти функции, предоставляемые Advapi32.dll, вызывают соответствующие функции Lsasrv по механизму LPC. Например, после того как утилита резервного копирования открывает файл, она вызывает ReadEncryptedFileRaw, чтобы получить данные. Lsasrv-функция EfsReadFileRaw выдает управляющие команды, шифруемые по алгоритму DESX 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 EfsReadFileRaw 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.

Заключение

Шифрованная файловая система защищает конфиденциальные данные в файлах на томах NTFS. EFS - основная технология шифрования и расшифровки файлов на томах NTFS. Открывать файл и работать с ним может только пользователь, его зашифровавший. Это чрезвычайно важно для пользователей переносных компьютеров: даже если взломщик получит доступ к потерянному или украденному компьютеру, он не сможет открыть зашифрованные файлы. В Windows XP шифрованная файловая система также поддерживает автономные файлы и папки (Offline Files and Folders).