深入理解加密文件系统EFS

微软在NTFS4.0及后续版本的文件系统中，捆绑了两个功能强大的工具：压缩文件系统和加密文件系统。这个选项在文件夹的属性-高级里面。是一个单选框。压缩文件系统在这里就不多提了，不过有一点，可能有心的朋友注意得到，就是这两个选项不可以同时选。这个原因很简单，因为不论是加密文件还是压缩文件，我们都是在改变文件，我们通过改变他们的读码框架来加密或者压缩文件。这里可能有人要问，WinRAR为什么可以及加密文件又压缩文件。其实WinRAR加密的方法是在基于WinRAR这个文件压缩系统，而不是基于文件本身。我们还是言归正传。

这里面要提到的一点叫做加密方式。相信有些朋友对Alice和Bob这两个名字非常熟悉，这两个名字最早用于IBM出版的一本图书中，用来解释对称加密和非对称加密。对称加密，简单一点说就是加密所使用的密码和解密所使用的密码是同一个密码。非对称呢，加密使用的和解密是不同的密码。这个不同的密码，一个被称为私钥，另一个就是公钥。从名字上面可以看出来，私钥，是无论如何不会公开的，公钥，则是发布出去的。

详细解释一下，熟悉非对称加密的朋友可以跳过这一段。e.g.Alice要发送一份敏感数据给BOB，显然需要加密。非对称加密，使用两个不同的密码加密和解密。就是说，如果alice的公钥和私钥为一组密码，分别是alice的公钥和alice的私钥。那么，用alice公钥加密的东西只有使用alice的私钥可以解密，对应的，如果使用alice公钥加密的东西，只有alice的私钥可以解开。那么对于bob也是一样。如果我们采用对称加密的方法，也就是加密和解密的过程使用的是一个密码，那么这个密码是无论如何不能被第三方截获的。互联网络，可以截获；电话，可以监听；甚至当面交换，都可以被窃听。所以这是对称加密的一个重大缺陷。如果采用非对称加密，alice和bob都不公开自己的私钥，然后他们在交换信息前，互相交换公钥。这样，alice使用bob的公钥加密alice要给bob的文件，这个使用bob公钥加密过的文件，仅有bob的私钥可以解开。而bob从来没有公开过他的私钥，所以，我们看到，这样的加密，是安全的。这个信息加密解密，交换公钥的过程，就是非对称加密。

解释过非对称加密，我们也可以简单的比较出两者在安全性上的优越性。不过非对称加密一个重要的缺陷，就是运算时间很长，对称加密在工作效率上可能是非对称加密的100-1000倍。所以微软也是在看到这一点后，在EFS中集成了两者的优点。EFS使用了对称加密和非对称加密结合的工作方式，即先生成一个字符串作为密钥采用对称加密方法加密文件，然后，再使用非对称加密加密这个密钥。这个密钥具体位数我记不得了，大约在70位。这里出现一个问题，实际在操作系统中，公钥和私钥是怎么获得的？为什么管理员可以解开所有用户的加密文件？

依照微软的白皮书中解释，加密文件系统中的用户证书的获得，有两种途径，一个是从CA(CertificationAuthority)获得，另一种是在企业级CA失效的时候由本机为自己颁发一个数字证书。这里需要解释的是证书和密钥的关系，证书是密钥的载体，在证书中包含了密钥。这里可能又有人要问，用户的私钥是存放在什么地方？用户的私钥是通过另外一种验证机制实现的，这个在系统层面，日后我会写文章加以阐释。除了这两个密钥，还有一个用于直接加密文件的密钥，这个根据用户自己的SID计算出来的，微软没有公开这方面的信息，还请有心人共同尝试理解其中的工作原理。管理员之所以可以管理所有用户的加密文件，是为了保证系统的稳定，如果每一个用户的文件都只有创建者可以修改，那么计算机可能因此陷入混乱的状态。

近日听闻有些软件可以破解微软的EFS，我本为之兴奋，结果下载后研究了一下，这种软件的工作原理是备份出管理员的帐户信息，通过ERA(紧急恢复代理)实现加密文件的恢复。事实上，如果用户不慎在重新安装系统的时候忘记备份出相应的密钥，那么这个加密过的文件可能永远打不开。这一点不难理解，因为每一次安装操作系统，操作系统会随即生成一个SID号，当然，如果用户的人品足够好，还是可能生成一样的SID号的（开个玩笑）。关于备份管理员账号和密码，可以通过Windows2000及后续版本中内建的忘记密码向导来帮助备份密码。希望可以给大家一些帮助。