GRUB加密、修复和破解密码实战指南

GRUB加密、修复和破解密码实战指南

GRUB（Boot Loader）

• 从系统启动流程可以得知，在BIOS读取相关信息之后，接下来是去第一个可以启动的设备当中的MBR中读取Boot Loader信息，Boot Loader提供具有菜单功能、直接加载内核信息，以及相关的控制权转交功能。所以说系统启动必须要有Boot Loader，然后才能去加载内核。

• Boot Loader存储于MBR当中，MBR只有512bytes，其中446bytes存储Boot Loader，但是Boot Loader功能很强大，所以446bytes是远远不够的，所以就用到了grub，并将Boot Loader的程序运行与配置项加载分成三个阶段（stage）来运行。

grub: GRand Unified Bootloader

一、版本如下：

         grub 0.x: grub legacy

         grub 1.x: grub2

二、grub legacy:

1.分为三个阶段

⊙ stage1: 运行Boot Loader主程序，这个程序必须要安装在启动区，即MBR中。因为MBR空间有限，因此在MBR当中仅安装Boot Loader的最小程序，并没有安装Boot Loader的相关配置文件；

⊙ stage1_5: 在MBR随后的扇区中存放，让stage1中的bootloader能识别stage2所在的分区上的文件系统（相当于文件系统的驱动）；

⊙ stage2：通过Boot Loader加载所有配置文件及相关的环境变量参数信息，这些配置文件及相关的环境参数都存放于磁盘分区上的/boot/grub目录下。

2.配置文件：

 /boot/grub/grub.conf<–/etc/grub.conf

3.stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区（boot分区）

⊙ boot单独分区是用来存放与linux系统启动有关的程序，比如，内核文件、启动引导装载程序，启动菜单配置文件等；

⊙ boot作为一个单独的分区，也就意味着这个单独分区下有一个grub，因为grub刚启动的时候，操作系统还没有启动（真正的根文件系统还没有被加载），所以，不能通过访问/boot/grub来实现，但是我们又需要访问这个文件来执行stage2 阶段。所以，grub中就有一个root命令，指明的就是把stage2 阶段直设为根，而grub自带有文件系统驱动（stage 1.5），所以就可以直接访问分区及根下的所有文件即kernel，initrd等来选择内核启动；

⊙ boot目录，有没有单独分区（或者说引导分区是不是一个独立的分区），决定了在grub中的访问路径是否一样。而grub中的root命令，指明的就是这个根分区是谁，如果boot被单独分区了，那么就直接指向这个新分区，访问路径就直接把boot给去掉了；如果boot没有被单独分区，就是挂在根分区上，那就意味着/boot目录是绕不过去的，访问的时候只能先访问根，在访问根下的boot。

⊙ grub要想访问某一分区，这个分区必须是基本磁盘分区，不可能是提供了非常复杂的驱动程序（如RAID,LVM）。如果想把根做的复杂些（比如LVM）但又不对boot做单独分区，那把逻辑卷往分区上一放，就找不到grub中的stage2阶段了，所以，要想把根做的复杂，就只能把boot作为一个单独的基本磁盘分区；

⊙ 如果不使用逻辑卷，boot是可以不用单独分区的。

4.grub功用：

• 提供启动菜单、并提供交互式接口；

         e: 编辑模式，用于编辑菜单

         c: 命令模式，交互式接口

• 加载用户选择的内核或操作系统；

        允许传递参数给内核

        可隐藏启动菜单

• 为菜单提供了保护机制；

        为编辑启动菜单进行认证

        为启用内核或操作系统进行认证

5.识别硬盘设备：

  (hd#,#) 表示第几块磁盘的第几块分区

• 硬盘代号以小括号（）括起来
  

• hd#: 磁盘编号，用数字表示；从0开始编号；

• #: 分区编号，用数字表示; 从0开始编号；

   如：(hd0,0)表示 第一块硬盘，第一个分区

6.grub的命令行接口

• help: 获取帮助列表

• help KEYWORD: 详细帮助信息

• find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE：

• root (hd#,#)

• kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE: 设定本次启动时用到的内核文件；额外还可添加许多内核支持使用的cmdline参数

        例如：max_loop=100 selinux=0 init=/path/to/init

• initrd/PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 设定为选定的内核提供额外文件的ramdisk；

• boot: 引导启动选定的内核

• cat /proc/cmdline 内核参数

• 内核参数文档:/usr/share/doc/kernel-doc-2.6.32/Documentation/kernel-parameters.txt

7.手动在CentOS 6 grub命令行接口启动系统：

• grub> root (hd#,#) 这里的根为grub的根，而非根文件系统的根（真正的文件系统还没有加载）

• grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE （文件系统的跟）

• grub> initrd/initramfs-VERSION-RELEASE.img

• grub> boot # 启动

   如果每次都手动编辑，并不是所有人都能够完成的，所以就加了一个菜单项，菜单上显示的内容其实也就是grub配置文件中的设置，如下所示：

三、grub legacy:配置文件

1.查看配置文件/boot/grub/grub.conf如下：

  1 # grub.conf generated by anaconda
  2 #
  3 # Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file
  4 # NOTICE:  You have a /boot partition.  This means that
  5 #          all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg.
  6 #          root (hd0,0)
  7 #          kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/mapper/vg0-root
  8 #          initrd /initrd-[generic-]version.img
  9 #boot=/dev/sda
 10 default=0
 11 timeout=5
 12 splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
 13 hiddenmenu
 14 title CentOS 6 (2.6.32-642.el6.x86_64)
 15         root (hd0,0)
 16         kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/vg0-root rd_NO_LUKS rd_NO_DM.UTF-8 rd_LVM_LV=vg0/swap rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun
    16 crashkernel=auto rd_LVM_LV=vg0/root  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us  crashkernel=auto
 17         initrd /initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img

2.每行含义如下：

• default=#: 设定默认启动的菜单项；假如同时装有多个操作系统，0表示定义的第一个title系统，1表示定义的第二个title系统，以此类推；
  

• timeout=#：表示可供选择的等待时间，如果超出5秒，则使用默认的启动条目default定义的；
  

• splashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPM_FILE：菜单背景图片文件路径；
  

• hiddenmenu：隐藏菜单，默认是不显示菜单信息，如果要想显示菜单，可以将该配置信息注释即可；
  

• password [–md5] STRING: 启动菜单编辑认证
  

• title TITLE：定义菜单项“标题”（操作系统名称）, 可出现多次，用来引导不同的操作系统或内核；
  

      ◎root (hd#,#)：grub查找stage2及kernel文件所在设备分区；为grub“根”。也就是说，表示的是内核文件的存放位置，这里指的是分区位置，而非根目录；
      ◎kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS]：内核的名称，以及一些启动时的核心参数。由于启动过程中需要挂载根目录，因此就需要指定根目录所在的分区。rhgb表示色彩显示，quiet表示静默模式加载内核。
      ◎initrd/PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 内核匹配的ramfs文件，虚拟文件系统；
      ◎password [–md5] STRING: 启动选定的内核或操作系统时进行认证。

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3.生成密码的命令：

      grub-md5-crypt

   openssl passwd -1

[实验1：为编辑启动菜单进行认证；为启用内核或操作系统进行认证]

操作步骤及过程如下：

  1)复制一份内核文件，改名为Tao Linux，并分别在第一个title之前和第二个title之后添加生成的加盐密码，保存并退出，并重启系统；

   2）重启系统之后发现要为进行编辑启动菜单的认证，效果如下：

  3）按“p”键输入密码之后，可以发现原来的提示信息又回来了，这是我们就可以编辑了

  4）选择第二个内核作为启动程序，按回车键发现要想启动内核，要输入密码认证，说明我们为内核设置的密码，起作用了。

4.破解root口令：

   启动系统时，设置其运行级别1

5.进入单用户模式：

• 编辑grub菜单(选定要编辑的title，而后使用e命令);

• 在选定的kernel后附加1, s, S或single都可以然后按回车键；

• 在kernel所在行，键入“b”命令，进入单用户模式

[实验2]：单用户模式下修改密码：

    1）在进入开机界面的时候，按任意键进入菜单界面，如下演示：

  2）因为我们在编辑启动菜单前设置了认证，所以需要输入密码，按“p”输入密码后进入编辑菜单，然后选定要启动的内核，按“e”键进入编辑模式，如下演示：

 3）选定好要启动的kernel后，按“e”键进入，然后在选定的内核后添加1, s, S或single，然后按回车键，紧接着在kernel所在行输入“b”进入单用户模式，如下演示：

6.安装grub的两种方法：

1）使用grub-install命令直接修复
    安装grub stage1和stage1_5到/dev/DISK磁盘上，并复制GRUB相关文件到DIR/boot目录下，命令如下：
         grub-install --root-directory=DIR /dev/DISK
    
2）使用grub进入命令提示符下的接口进行修复： 
         grub> root (hd#,#)
         grub> setup (hd#)
注意：
   法一：不要求指定的根下有boot目录，以及下面的grub，stage1，stage1.5，stage的文件，他会自动检测，装好并修复；
   法二：要求在指明的root设备上必须要存在有一个grub目录，并且其下的stage1，stage1.5，stage2 这些文件必须    存在才可以修复。

[实验3破坏grub的第一阶段，并修复grub，完成启动](以CentOS 6 为例）

实验步骤如下：

  1）为了防止意外，我们首先将bootloader备份，如下：

[root@CentOS6 ~]# dd if=/dev/sda of=/root/mbr.bak count=1 bs=512
1+0 records in
1+0 records out
512 bytes (512 B) copied, 0.000406463 s, 1.3 MB/s

 2）接着把grub的第一阶段破坏了（注意不要把分区表给破坏了），如下：

[root@CentOS6 ~]# dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=200 count=1 # 破坏grub第一阶段
1+0 records in
1+0 records out
200 bytes (200 B) copied, 0.00909061 s, 22.0 kB/s
[root@CentOS6 ~]# sync  #同步到磁盘

   3）其实到这里，如果重启系统的话已经启动不起来了，因为把bootloader的第一阶段破坏了，后面的所有启动流程都将无法进行，连启动菜单都没有。只能通过在救援模式的环境下进行修复，因为在这里，我们没有重启，所以可以直接手动修复，方法如下：

 方法一：

[root@CentOS6 ~]# grub-install --root-directory=/ /dev/sda # 会自动的吧grub的第一阶段重新装一次
Installation finished. No error reported.
This is the contents of the device map //boot/grub/device.map.
Check if this is correct or not. If any of the lines is incorrect,
fix it and re-run the script `grub-install'.

# this device map was generated by anaconda
(hd0)     /dev/sda   #修复完成
[root@CentOS6 ~]# sync # 修复完成，并同步到磁盘

  方法二：grub命令，进入其命令提示符的接口下进行修复

[root@CentOS6 ~]# grub  # 使用grub命令修复
Probing devices to guess BIOS drives. This may take a long time.

    GNU GRUB  version 0.97  (640K lower / 3072K upper memory)

 [ Minimal BASH-like line editing is supported.  For the first word, TAB
   lists possible command completions.  Anywhere else TAB lists the possible
   completions of a device/filename.]
grub> root (hd0,0)   # 首先指明谁是根
root (hd0,0)
 Filesystem type is ext2fs, partition type 0x83
grub> setup (hd0)   # 安装第一阶段，并指明安装的硬盘
setup (hd0)
 Checking if "/boot/grub/stage1" exists... no # 首先会检测是否存在
 Checking if "/grub/stage1" exists... yes  # 查找stage1/1.5/2文件是否存在
 Checking if "/grub/stage2" exists... yes
 Checking if "/grub/e2fs_stage1_5" exists... yes
 Running "embed /grub/e2fs_stage1_5 (hd0)"...  27 sectors are embedded.
succeeded
 Running "install /grub/stage1 (hd0) (hd0)1+27 p (hd0,0)/grub/stage2 /grub/grub.conf"... succeeded  # 提示安装成功
Done.
grub> quit #退出
quit
[root@CentOS6 ~]# sync # 同步到磁盘

[实验4救援模式下怎样修复grub]

   如上实验是在不重启的情况下进行修复的，那怎样在重新启动是进行修复grub呢？那就要采用救援模式了，方法如下：

步骤如下：

 1）首先破坏grub的第一阶段，重新启动

[root@CentOS6 ~]# dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=200 count=1 # 破坏grub第一阶段
1+0 records in
1+0 records out
200 bytes (200 B) copied, 0.00909061 s, 22.0 kB/s
[root@CentOS6 ~]# sync  #同步到磁盘

  可以看到，系统已经彻底歇菜，启动不起来了！

     2）这个时候我们就需要挂载系统安装光盘，进入紧急救援模式，如下，选择第三项即可，或者按esc键，在命令行模式下输入 # linux rescue 就可进入救援按模式

   3）进入救援模式会提示要选择的相关信息。首先，选择要使用的语言：

   选择要使用的键盘

  这里提示我们要不要启动网络功能，如果我们需要通过上网下载文件来修复就选择启动网络服务，这里我们不需要，选择NO

   这里主要是提示我们，救援模式会尝试去寻找硬盘上是否有操作系统，如果有的话会挂载到/mnt/sysimage 下，可以到这个里面寻找所需要的文件。这里我们选择continue

  搜索并提示我们系统找到了，并且已经挂载至/mnt/sysimage 下，如果要使用的话可以使用 chroot /mnt/sysimage 命令把根切换过去。选择OK

  提示我们系统已经挂载到/mnt/sysimage 目录下

   提示我们是否开启一个shell脚本，这里选择OK

 4）上面这些信息选择好以后就进入到了救援模式下，并打开了一个shell提示符，我们执行如下操作即可：

 5）成功启动，并登陆：

总结：GRUB启动故障排除案例

1.MBR中grub损坏，1_5阶段的数据损坏，2阶段的grub损坏

2.initramfs*.img文件损坏，内核文件损坏

3./boot/grub/grub.conf文件丢失

4./etc/fstab丢失，无法挂载根等文件系统

5./boot 目录全部的文件丢失

解决方法（都是在救援模式下）

1. MBR中grub损坏，1_5阶段的数据损坏，2阶段的grub损坏

救援模式，

• chroot /mnt/sysimage 切根，改变磁盘根目录

• grub-install /dev/sda 安装grub引导程序到磁盘/dev/sda的MBR扇区

2. initramfs*.img文件损坏，内核文件损坏

 1）initramfs*.img文件损坏，解决方法：

  # chroot=/mnt/sysimage
  # mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)  #创建

 2）内核文件损坏

救援模式下

• mkdir /mnt/cdrom

• mount /dev/cdrom /mnt/cdrom  挂载光盘

• 进入/mnt/cdrom/Packages/ 目录下覆盖安装kernel包, 
  rpm -ivh–replacepkgs kernel-VERSION.rpm –root=/mnt/sysimage –force

• 安装完成后会在/boot目录下自动生成相应版本的vmlinuz文件. 
  (前提是内核版本未更新, 和光盘中的内核版本一致)

3. /boot/grub/grub.conf文件丢失

这个新建一个写上引导等信息就行,详见实验3，实验4

4. /etc/fstab丢失，无法挂载根等文件系统

 同样新建一个/etc/fatab、填写上挂载信息
 lvm 的话需要激活lvm逻辑卷 

5. /boot 目录全部的文件丢失  

 结合上面，先MBR修复，然后内核文件修复和initramfs*.img文件 修复