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如何破解Ubuntu磁盘加密和用户密码

在 Positive Hack Days V论坛 上，我快速展示了 eCryptfs 和密码破解的过程。我在使用了Ubuntu的加密home目录功能后萌生了解密的想法，加密目录的功能可以在安装Ubuntu的时候开启，也可以之后再开启。

如何破解Ubuntu磁盘加密和用户密码

如果你打开了上图中的这一选项，对用户来说其实变化不大，就是home目录被加密了。我对其中的原理很感兴趣，因为Ubuntu从没问我要过解密密钥。我发现eCryptfs这个工具是在GNU/Linux内核中的，而 ecryptfs-utils 就是被Ubuntu用来加密home目录的。

加密过程

在阅读了代码之后，基本了解了加密的过程。首先Ubuntu会生成一个16字节的随机密码(passphrase)。Ubuntu会用这个密码和AES-128对文件夹中的数据进行加密解密。

/home/.ecrpytfs/$USER/.ecrpytfs/wrapped-passphrase

对密码进行加密的过程叫做密码包装(key wrapping)。要进行密码包装，Ubuntu会用一个8字节的salt和密码结合，然后用SHA-512计算哈希值，这一过程会反复65535次，如下图：

如何破解Ubuntu磁盘加密和用户密码

结果中最前面的16字节是包装密码(wrapping key)。中间的结果会再一次经过SHA-512哈希计算，然后计算后的结果中，最前面的8字节就是包装密码的签名。前面提到的那个16字节密码(passphrase)就会被用包装密码和AES-128进行加密，加密后的结果和包装密码的签名会被放在wrapped-passphrase文件中，如下图：

如何破解Ubuntu磁盘加密和用户密码

而解开包装密码的过程也很类似，salt和密码会被哈希65536次。

如何破解Ubuntu磁盘加密和用户密码

得到的结果会再被计算一遍哈希，如果最前面的8字节与wrapped-passphrase文件中的签名一致，eCryptfs就会认为是生成了正确的包装密码。它就会用它解密那个16字节的密码(passphrase)。

破解密码

要想获取密码(passphrase)，幼稚点的想法就会是用加密的数据暴力破解密码。但是由于这是随机生成的16字节字符，这种方法显然不实际。再或者我们也会想到暴力破解包装密码时用到的那个密码，然后生成包装密码，从而获取passphrase。攻击者可能会用事先准备好的字典或者是彩虹表，然而在密码包装的过程中我们用到了 salt ，这就使得破解的难度上升。

然后我注意到，在Ubuntu系统中，密码包装时用到的密码就是登陆密码。这就解释了为什么Ubuntu在解密Home目录时没有让我们再提供别的密码。接下来我就研究了salt是如何生成的，因为salt没有储存在wrapped-passphrase文件中。最后通过查看代码我发现，ecryptfs-utils是在配置文件中寻找salt的

$HOME/.ecryptfsrc

如果这个文件不存在，就会使用默认值0×0011223344556677。

对于使用eCryptfs的系统，配置文件会被存储在home目录，而现在这个目录被加密了，文件也就找不到了，因此，凡是使用了这一版本eCryptfs的系统，程序都会使用默认的salt值来加密home目录。

如何破解Ubuntu磁盘加密和用户密码

因此很明显，我们可以用字典或者彩虹表暴力破解获取用户密码。我们可以用 John the ripper (JTR) 进行破解，而在其1.8.0-jumbo版本中其实已经有相应的算法了：

$ecryptfs$0$1$0011223344556677$21ff10301b5457e1

0011223344556677:salt 21ff10301b5457e1:要攻击的密码的签名

我还找到一个python脚本 ecryptfs2john.py ，它会直接读取wrapped-passphrase文件，将其转化为正确的格式。这个算法在 hashcat 里面也有。我对 ”rock you”字典中的每一个密码计算签名，用我的个人电脑计算，大约花了我一个月，如果密码在rock you字典里的话，现在我们就可以非常容易地破解了。

我生成的字典： https://github.com/kudelskisecurity/ecryptfs-dictionary-v1

修复

当然我们就此问题通知了ecryptfs-utils开发者，后者也对此进行了修复，他们给wrapped-passphrase使用了一个新的文件格式，现在文件会以0x3a02开头。Salt会从/etc/urandom/生成，并且默认也存储在这个位置。更新并注销后，老版本的文件会自动转换，新版文件内容如下图：

如何破解Ubuntu磁盘加密和用户密码