FDE（全盘加密）如何运行得如此之快？
Hew*_*bot 13 encryption security dmcrypt
我很好奇 Ubuntu 的全盘加密是如何在幕后工作的。下面是一个例子：
将以下字符串视为磁盘的所有内容：
hello world
在应用某种加密方法后，它看起来像这样：（
我在这个例子中使用了带有 +1 移位的凯撒密码，例如 A ? B; B?C ...）
ifmmp xpsme
据我了解，当计算机关闭时，驱动器的内容将是上面的字符串。但是当它重新打开时，Ubuntu 需要再次返回其内容hello world才能成功启动。
我真正不明白的是，在现实世界中，磁盘的内容要多得多，加密算法也更复杂，我发现计算机很难在几秒钟内完全加密/解密所有内容（启动或关闭不需要更长的时间）。
这怎么可能？
Xen*_*050 11
AES / Rijndael 加密一般如何工作？
这个页面有一个有趣的高级加密标准 (AES) 简笔画指南，看起来很容易理解，虽然它看起来是 50 多个图像，例如这两个：
和
在这里复制它太多了，但如果你必须拥有一个多合一的图像，那就是这个：
或者，http://www.password-depot.com/know-how/blowfish_and_rijndael.htm上有更简洁的解释
Rijndael 加密方法基于对字节的替换、更改和执行异或操作。该方法如下所示：
- Rijndael 根据 128 位密钥生成 10 个密钥，每个密钥为 128 位。
- 这些键放置在 4x4 阵列中。
- 纯文本也分为 4x4 数组（每个数组 128 位）。
- 每个 128 位纯文本项目都在 10 轮中处理（10 轮用于 128 位密钥，12 轮用于 192，14 轮用于 256）。
- 第 10 轮后生成代码。
- 每个单个字节在一个 S 盒中被替换，并被 GF (2 8) 上的倒数替换。
- 然后应用逐位模 2 矩阵，然后是与 63 的异或运算。
- 矩阵的行循环排序。
- 矩阵乘法的列在 GF (2 8) 上互换。
- 每一轮的子密钥都经过异或运算。
如果使用不同的子密钥多次执行 Rijndael，则此加密方法的安全级别会增加。
Ubuntu 的全盘加密是如何工作的？
我相信它的工作原理是使用 LUKS（AES 的默认设置）加密一个分区，然后使用 LVM 将一些卷放在它上面（例如/，swap），并在您输入密码后在启动时解密和安装它们。并且有一个常规的（未加密的）引导分区，其引导足以要求输入密码。
the_simple_computer's Guide to Full Disk Encryption with Ubuntu（2015 年 6 月 28 日更新）说这是关于默认安装程序加密的工作方式，并提到双引导不起作用（至少不是开箱即用），驱动器必须使用 MBR，因此“如果您的计算机具有 UEFI，则发行版将安装在传统 BIOS 模式下，因此您无法使用安全启动”并且“还为您提供与系统 RAM 相等的交换大小（通常是不必要的），并且您无法选择使用哪种加密。 ”
加密速度有多快？
如果你运行cryptsetup benchmark它会运行测试并告诉你单独加密的速度有多快，注意（当前）默认的 aes-xts 行：
# Algorithm | Key | Encryption | Decryption
aes-xts 256b 150.0 MiB/s 145.0 MiB/s
硬盘驱动器的平均读取速度可能为 80-160 MB/s，因此您的读取时间不会比常规读取长多少，而且可能刚读取的扇区已经被解密，而您仍在等待硬盘阅读更多。
SSD可能更快，可能是 200-550MB/s，所以您可能会注意到它。但是，随机读取可能会更慢，我已经读到 SSD 速度在使用后会变慢（也许当驱动器完全填满并且必须开始“擦除”扇区时？）
计算机如何在短短几秒钟内完全加密/解密所有驱动器（启动或关闭不需要更长的时间）？
它不必先解密所有内容。加密 (LUKS) 适用于数据块，可以随机解密任何块，并且就像驱动器的加密数据和文件系统看到的数据之间的一层。
当文件系统想要查看任何数据块时，LUKS 首先解密该块，然后将解密后的数据提供给文件系统。您首先等待驱动器读取数据块（就像不使用加密一样），并且只有额外的延迟才能解密该单个数据块（或几个数据块） - 如果解密速度比驱动器快可以读取，解密可以在驱动器读取下一个数据块之前完成。
所以，就像一个普通的文件系统并不需要阅读整个驱动器读取文件，当添加加密并不需要或者读取整个驱动器，它不会使事情很多慢。
硬盘驱动器上的数据始终是加密的，因此关机时除了忘记密钥外无事可做。