LUKS2 مقابل LUKS1: الفروق، وكيف تتحقق، وكيف تحوّل

باختصار: LUKS2 هو الصيغة الحالية على القرص لتشفير الأقراص في Linux والافتراضية في cryptsetup منذ الإصدار 2.1. مقارنة بـ LUKS1 يضيف ترويسة بيانات وصفية بصيغة JSON مكررة ومزودة بمجموع تحقق، واشتقاق المفاتيح Argon2id كثيف الذاكرة بدلاً من PBKDF2، و32 خانة مفاتيح بدلاً من 8، ورموزاً لفك التشفير عبر TPM2 وFIDO2، وتشفيراً موثقاً اختيارياً. استخدم LUKS2 ما لم يكن على GRUB قديم أن يفك تشفير `/boot` بنفسه.

كلتا الصيغتين تشفران البيانات بالطريقة نفسها، عادةً AES-XTS. الفرق في الترويسة: كيف تُخزن المفاتيح، وما مدى صعوبة كسر عبارات المرور بالقوة الغاشمة، وأي الأدوات تستطيع قراءتها. يغطي هذا الدليل الفروق، وكيف تعرف أيهما لديك، وكيف تحوّل بالأمر `cryptsetup convert` دون فقدان القرص. إن كنت تشفّر خادماً جديداً لـ حزمة استضافة ذاتية على VPS صغير، فإن LUKS2 هو الصيغة التي يجب اختيارها.

LUKS2 مقابل LUKS1 في لمحة

صيغة الترويسة وخانات المفاتيح

ترويسة LUKS1 بنية ثنائية ثابتة تليها ثماني مناطق لخانات المفاتيح. إن كُتب فوق القطاعات الأولى من الجهاز، مثلاً بأمر `mkfs` خاطئ أو أداة تقسيم، تضيع كل خانات المفاتيح وتُفقد البيانات ما لم تكن لديك نسخة احتياطية من الترويسة.

يخزن LUKS2 ترويسة ثنائية ومنطقة بيانات وصفية JSON، ويحتفظ بنسخة ثانية من كليهما. تحمل كل نسخة مجموع تحقق، فيستطيع `cryptsetup` اكتشاف التلف والرجوع إلى النسخة الأخرى. تصف منطقة JSON خانات المفاتيح والمقاطع والملخصات والرموز، وهذا ما يتيح إضافة ميزات جديدة دون تغيير الصيغة مجدداً. ومع ذلك فالتكرار لا يغني عن نسخ الترويسة احتياطياً: الكتابة الكاملة فوق الميغابايتات الأولى تدمر النسختين.

Argon2id مقابل PBKDF2

لا تُستخدم عبارة المرور مباشرة كمفتاح أبداً. دالة اشتقاق المفاتيح تمددها بحيث تصبح كل محاولة تخمين مكلفة. لا يستطيع LUKS1 استخدام سوى PBKDF2، وهي رخيصة التشغيل على GPU وASIC، فيستطيع المهاجم الذي نسخ الترويسة اختبار عبارات المرور بالتوازي بسرعة عالية.

يعتمد LUKS2 افتراضياً Argon2id، التي تتطلب قدراً قابلاً للضبط من الذاكرة لكل تخمين (حتى 1 GiB افتراضياً، بحد أقصى هو الذاكرة المتاحة وقت التهيئة) ويصعب جداً تشغيلها بالتوازي. تبقى عبارة المرور القوية خط الدفاع الأساسي، لكن Argon2id ترفع كلفة كل تخمين بشكل كبير.

على الخوادم الصغيرة، ضع كلفة الذاكرة في الحسبان. خانة مفاتيح أُنشئت على جهاز بذاكرة كبيرة قد تحتاج لفك تشفيرها ذاكرة أكثر مما يستطيع VPS بسعة 1 GB، مثل خطة Wisp من NoctisNode، توفيره داخل initramfs. اضبطها صراحة بـ `--pbkdf-memory` (بوحدة KiB) عند التهيئة أو إضافة مفاتيح على جهاز كبير لصالح جهاز صغير.

# Inspect PBKDF parameters of each keyslot
cryptsetup luksDump /dev/vda3 | grep -A6 '^  [0-9]*: luks2'

# Re-derive keyslot 0 with Argon2id and 512 MiB memory cost
cryptsetup luksConvertKey /dev/vda3 --key-slot 0 \
  --pbkdf argon2id --pbkdf-memory 524288

الرموز والسلامة وتحفظات GRUB

الرموز كائنات JSON في ترويسة LUKS2 تخبر الأدوات كيف تحصل على مفتاح تلقائياً. يستخدمها `systemd-cryptenroll` لربط خانة مفاتيح بشريحة TPM2 أو مفتاح أمان FIDO2 أو بطاقة ذكية PKCS#11، ويستخدمها Clevis لفك التشفير المرتبط بالشبكة عبر خادم Tang. لا شيء من هذا موجود في LUKS1.

وضع السلامة (`cryptsetup luksFormat --integrity hmac-sha256`) يجمع التشفير مع dm-integrity بحيث تُنتج القطاعات المعبوث بها أخطاء قراءة بدلاً من بيانات معدّلة بصمت. يكلف مساحة على القرص وسرعة في الكتابة، ويتطلب مسحاً كاملاً عند التهيئة، ولا يزال موسوماً بأنه تجريبي. معظم الخوادم لا تستخدمه.

GRUB هو السبب الرئيسي لاستمرار مصادفة الناس لـ LUKS1. يستطيع GRUB الأصلي من الإصدار 2.06 فما بعده فتح LUKS2، لكن فقط خانات المفاتيح التي تستخدم PBKDF2، لأن دعم Argon2 ليس جزءاً من GRUB الأصلي. إن كان على GRUB نفسه فك تشفير `/boot` مشفر، فاستخدم LUKS1 أو خانة LUKS2 مع `--pbkdf pbkdf2`. يبقي مثبّتا Debian وUbuntu `/boot` غير مشفر، فتتولى النواة وinitramfs فك التشفير وتعمل Argon2id، بما في ذلك فك التشفير عن بُعد عبر SSH.

كيف تتحقق هل المجلد LUKS1 أم LUKS2

أي من هذه الطرق يعمل على نظام عامل بصلاحيات root. سطر `Version:` في `cryptsetup luksDump` هو الإجابة المعتمدة؛ ويعرض التفريغ أيضاً خانات المفاتيح ونوع PBKDF والرموز.

# Find encrypted partitions (FSVER column shows 1 or 2)
lsblk -f

# Authoritative: header version
cryptsetup luksDump /dev/vda3 | grep -E '^Version'
# Version:        2

# Exit code 0 only if the device is LUKS2
cryptsetup isLuks --type luks2 /dev/vda3 && echo LUKS2

التحويل بالأمر cryptsetup convert

يعيد `cryptsetup convert` كتابة الترويسة في مكانها؛ ولا تُمس البيانات المشفرة. يجب أن يكون الجهاز مغلقاً، لذا تشغّله لنظام ملفات الجذر من نظام إنقاذ أو نظام حي. الفشل أو انقطاع الكهرباء في منتصف التحويل قد يترك الترويسة غير صالحة، ولهذا فإن خطوة النسخ الاحتياطي ليست اختيارية.

1. 01.أقلع نظام إنقاذ أو نظاماً حياً وتأكد أن جهاز LUKS غير مفتوح (`cryptsetup close` عند الحاجة).
2. 02.انسخ الترويسة احتياطياً بالأمر `cryptsetup luksHeaderBackup` وانقل الملف خارج الخادم. أي شخص لديه هذا الملف وعبارة مرور قديمة يستطيع فتح القرص، لذا خزّنه مشفراً.
3. 03.حوّل LUKS1 إلى LUKS2 بالأمر `cryptsetup convert --type luks2`. تبقى خانات المفاتيح الموجودة على PBKDF2.
4. 04.رقِّ كل خانة مفاتيح إلى Argon2id بالأمر `cryptsetup luksConvertKey --pbkdf argon2id`، ما لم يكن على GRUB قراءتها.
5. 05.اختبر أن الجهاز يُفتح، ثم أعد بناء initramfs بالأمر `update-initramfs -u` وأعد التشغيل.
6. 06.للرجوع من LUKS2 إلى LUKS1، حوّل أولاً كل خانة مفاتيح إلى PBKDF2 وأزل الرموز والميزات الخاصة بـ LUKS2؛ وإلا يرفض `cryptsetup convert --type luks1` التنفيذ.

# From a rescue system, device closed
cryptsetup luksHeaderBackup /dev/vda3 --header-backup-file /root/vda3-luks-header.img

cryptsetup convert --type luks2 /dev/vda3
cryptsetup luksConvertKey /dev/vda3 --key-slot 0 --pbkdf argon2id

cryptsetup open /dev/vda3 cryptroot && cryptsetup close cryptroot

# Emergency restore (overwrites the current header!)
# cryptsetup luksHeaderRestore /dev/vda3 --header-backup-file /root/vda3-luks-header.img

Note · بعد استعادة الترويسة، تعود عبارات المرور التي كانت صالحة وقت النسخ الاحتياطي للعمل، بما فيها تلك التي أزلتها لاحقاً. احذف النسخ القديمة من الترويسة عند تدوير عبارات المرور. واحفظ النسخة الحالية في مكان منفصل، مثلاً في المستودع الموصوف في دليل النسخ الاحتياطي بـ restic.

الأسئلة الشائعة