Безопасное удаление и уничтожение ключей

Когда вы удаляете файл с помощью rm или перемещаете его в Корзину, операционная система лишь удаляет запись каталога, указывающую на этот файл. Фактические данные файла остаются на носителе, пока новые данные не перезапишут соответствующие секторы. Инструмент судебной экспертизы может восстановить эти данные, просканировав нераспределённые секторы. Поэтому для безопасного удаления недостаточно простой операции удаления.

Старые магнитные жёсткие диски с пластинами очень высокой плотности теоретически могут сохранять остаточную намагниченность после однократной перезаписи, что позволяет специализированным лабораториям восстанавливать данные с помощью магнитно-силовой микроскопии. Для старых дисков это было более актуально; на современных дисках с высокой плотностью такое восстановление непрактично из-за ширины дорожек и плотности битов. Однако эта проблема привела к появлению стандартов многократной перезаписи, таких как DoD 5220.22-M.

SSD значительно усложняют безопасное удаление. TRIM сообщает контроллеру SSD, какие блоки свободны для стирания, но фактическое время стирания зависит от контроллера и может быть отложено. Выравнивание износа перемещает данные между ячейками, чтобы равномерно распределять операции записи, поэтому старые копии данных могут сохраняться в областях, которые OS считает свободными. Прямая перезапись файла на SSD не гарантирует надёжную перезапись всех копий данных.

Стандарт DoD 5220.22-M исторически предусматривал 7 проходов перезаписи: шаблоны 0x00, 0xFF, случайные данные и проходы проверки. Он был разработан для старых магнитных дисков и в значительной степени неактуален для современных накопителей. Для большинства типов носителей этот стандарт заменён стандартом NIST SP 800-88, который рекомендует для современных магнитных дисков один проход очистки: перезапись нулями или единицами.

Команда shred в Linux несколько раз перезаписывает файл перед его удалением: shred -vzun 3 secret.txt перезаписывает его 3 раза (-n 3), добавляет последний проход заполнения нулями (-z), а затем удаляет файл (-u), выводя подробную информацию (-v). Однако shred ненадёжна на SSD из-за выравнивания износа, на журналируемых файловых системах, которые могут сохранять старые данные в журналах, и на файловых системах с копированием при записи, таких как Btrfs или ZFS.

Самый надёжный подход к безопасному удалению на SSD и современных носителях — никогда не хранить конфиденциальные данные в незашифрованном виде. Если весь диск зашифрован с самого начала, открытый текст никогда не существует на носителе в незашифрованном виде. При выводе диска из эксплуатации уничтожение ключа шифрования (криптографическое стирание) мгновенно делает все данные навсегда невосстановимыми, независимо от их объёма на диске.

Современные жёсткие диски и SSD поддерживают команду ATA Secure Erase (hdparm --security-erase в Linux). Она указывает внутреннему контроллеру диска стереть все области пользовательских данных, включая переназначенные секторы, к которым OS не может получить прямой доступ. На SSD эта команда обычно переводит все ячейки флеш-памяти в стёртое состояние. При правильной реализации это тщательнее программной перезаписи и занимает от нескольких секунд до нескольких минут.

Криптографическое стирание означает шифрование всех данных ключом, хранящимся только в защищённом месте, с последующим уничтожением этого ключа. Данные становятся навсегда нечитаемыми, поскольку без ключа расшифровка практически невозможна с вычислительной точки зрения. Поставщики облачных услуг используют этот подход при выводе хранилищ из эксплуатации: данные каждого клиента шифруются отдельным ключом, и его удаление немедленно делает данные невосстановимыми.

Пакет secure-delete для Linux предоставляет несколько утилит: srm для безопасного удаления файлов (метод Гутмана с 35 проходами, хотя для современных дисков достаточно 1–3 проходов), smem для безопасного стирания памяти, sfill для заполнения свободного места на диске и sswap для безопасного стирания пространства подкачки. Как и shred, эти утилиты наиболее эффективны на традиционных магнитных дисках и менее надёжны на SSD из-за выравнивания износа.

Для максимальной гарантии, особенно в случае конфиденциальных государственных или медицинских данных, физическое уничтожение является самым надёжным методом безопасного удаления. Размагничивание подвергает магнитный носитель воздействию сильного магнитного поля, хаотично изменяя все магнитные домены. Промышленные измельчители превращают диски в мелкие фрагменты. Сжигание при достаточной температуре уничтожает любой носитель данных. NIST SP 800-88 содержит рекомендации по подходящим методам уничтожения для каждого типа носителей.

NIST SP 800-88 определяет три уровня очистки носителей: очистка (программная перезапись, подходящая для повторного использования внутри организации), глубокая очистка (методы для конкретного типа носителя, например Secure Erase или размагничивание, подходящие для передачи носителя за пределы организации) и уничтожение (физическое уничтожение, подходящее для наиболее высоких классов конфиденциальности). Выбор уровня зависит от классификации данных и дальнейшей судьбы носителя после очистки.

Каков принцип криптографического стирания носителей данных?

Итоги по безопасному удалению: rm и Корзина удаляют только записи каталогов, оставляя данные доступными для восстановления; SSD и выравнивание износа делают программную перезапись ненадёжной; полное шифрование диска с самого начала в сочетании с уничтожением криптографического ключа — самая надёжная стратегия; ATA Secure Erase работает на уровне контроллера для SSD; физическое уничтожение (размагничивание, измельчение) обеспечивает максимальную гарантию для наиболее конфиденциальных данных.