扫盲操作系统虚拟机[7]：如何用“快照”辅助安全加固、强化隐私保护？

　　连续2个月没有谈技术话题了，今天发一篇，聊聊“快照功能”的使用，顺便给“扫盲虚拟机系列”填坑。

★何为“虚拟机快照”

　　在本系列的第1篇已经介绍了“操作系统虚拟机”的一些基本概念。其中也谈到了虚拟机软件提供的“快照功能”。考虑到某些读者比较健忘，再把那篇博文中关于“快照”的介绍重复贴出来（请记住俺标了粗体的那句话）：

　　首先，快照是针对某个虚拟系统（Guest OS）而言的。当你为某个虚拟系统创建快照，则虚拟机软件会把这个虚拟系统的所有信息（包括内存状态、硬盘状态、等等）都保存起来。当你需要的时候，可以再切换到这个快照。一旦切换到某个快照，虚拟系统（Guest OS）就回到当初创建快照的那个状态。
　　大多数虚拟机软件都支持树状结构的快照，也就是说，你可以在某个快照之上再创建快照。这就好比大伙儿都熟悉的文件目录结构——可以在某个目录内再创建目录，最终形成一个树形结构。
　　为了给大伙儿一个直观的印象，放一张截图：

　　从这张截图可以看出，这是一个装了 Windows 2000 的虚拟系统，图中名为“baseinstall”的快照，是一个干净的 Win2000 系统。然后基于这个快照，再创建4个快照，分别针对 Win2000 的 SP1、SP2、SP3、SP4。

★用“快照”能带来哪些好处？

　　为了让大伙儿更加重视，先来聊聊好处。

◇对各种恶意软件（流氓软件、病毒、木马）的免疫

　　如果你学会了本文介绍的招数，并养成频繁回退快照的习惯，你可以确保自己的 Guest OS 对各种安全威胁是【免疫的】。
　　比如说：你不小心访问了某个挂马的网站，中了木马。当你下次回退到前一个快照，木马自然就消失了。

◇避免在本机留下操作痕迹

　　如果你学会了本文介绍的招数，并养成频繁回退快照的习惯，就会最小化 Guest OS 里面的操作痕迹（比如上网浏览历史）。
　　比如说：你【每天】都回退快照，那么你在 Guest OS 里面只会留下【最多一天】的操作痕迹。这一点对于隐私保护是非常重要滴！

★使用“快照方案”的【原理】

　　先来介绍一下“原理”。
　　本文开头扫盲了“快照”的概念，其中提到一句：一旦切换到某个快照，虚拟系统（Guest OS）就回到当初创建快照的那个状态。（这点是由虚拟化软件保证的，也是本文的核心）。有了这个保证，你只需遵循如下三个步骤，就可以让系统始终处于干净纯洁的状态。
　　首先，
　　你创建一个【干净的、纯洁的】Guest OS，然后在这个“干净纯洁”的状态下制作一个快照。
　　其次，
　　你可以在这个快照的基础上使用该虚拟系统（Guest OS）。使用的过程中，你可能会不小心感染了病毒或中了木马。不过没关系。
　　最后，
　　当你使用完毕，只需简单地把虚拟系统（Guest OS）退回到那个干净的快照，虚拟系统（Guest OS）就重新变得干净纯洁了。

★具体的操作步骤

　　刚才已经说完了【原理】，下面来介绍详细的操作步骤。
　　考虑到俺的读者中，有些人【不是】IT 行业的从业人员，所以俺会尽量说得比较详细、比较浅显。（懂行的同学或许会嫌俺太罗嗦）

◇安装一个【干净】的系统

　　打基础很重要。所以，首先要确保你初始安装的 Guest OS 就是干净纯洁的。要做到这点，至少要确保如下几个注意事项：
　　1. 你的 Host OS 首先必须是【纯洁】的。
　　如果 Host OS 本身就中了木马或者已经有了流氓软件，你就很难保证 Guest OS 也是纯洁的。

　　2. 用来安装 Guest OS 的安装盘必须是【正宗】的。
　　这个道理很简单——如果安装盘不靠谱，装出来的系统自然也不靠谱。所以，【不要】使用国产的经过破解的光盘镜像（比如“番茄花园、雨林木风”之类），天晓得里面有啥猫腻。俺一直建议用【官网】提供的原始光盘镜像，才比较保险。
　　如果你的光盘镜像【不是】从官网直接下载的，那么你要校验一下光盘镜像的散列值（Hash）。具体的教程，请参见《扫盲文件完整性校验——关于散列值和数字签名》一文。
　　Windows 的光盘镜像，可以在微软官网查到 ISO 镜像文件的散列值；Linux 的光盘镜像，只要是知名的发行版，其官网通常都会提供散列值。

　　至于具体的安装过程，俺就不罗嗦了，大伙儿可以去参考本系列前面的两篇：
《4. 虚拟系统的安装（多图）》
《5. 虚拟系统的配置（多图）》

◇何时做第一次快照？

　　当你装完系统，建议你顺手把相关的安全补丁都打全（关于“安全补丁”的重要性，可以参见《如何防止黑客入侵》系列的其中一篇）。
　　然后，安装一些基本的软件（你要确保你安装的这些软件全都是靠谱的；否则这个系统就不纯洁了）
　　最后，再把一些个性化设置也配置好。（否则的话，每次回退到快照，还要重新再设置一遍，比较繁琐）

　　上述几个步骤做完，你就可以创建该 Guest OS 的第一个快照。

◇何时更新快照？

　　（所谓的“更新快照”，就是在原有快照的基础上，制作新的快照）
　　快照不是永久不变的。有些时候，你需要更新快照。具体有如下几种情况：

　　系统安全更新
　　以 Windows 为例，每个月都会发布安全补丁。为了安全起见，你必须打这些补丁。
　　假如你没有更新快照，那么每次你回退到快照之后，又得重新打一次安全补丁。随着时间的推移（每个月都有新的补丁），于是你需要打的补丁会越来越多。这就很繁琐，也很浪费时间。

　　安装新的软件 / 软件升级新的版本
　　有些时候，你需要在 Guest OS 里面安装一些新的软件；或者把原有的某些软件升级到新版本。
　　假如你没有更新快照，那么每次你回退到快照之后，又得重新安装一次新软件或者升级新版本。这就很繁琐，也很浪费时间。

◇如何更新快照？

　　刚才分析了“更新快照”的必要性。接下来聊聊“更新快照”的注意事项。

　　系统安全更新的情况
　　1. 你要先回退到前一个快照（回退之后，Guest OS 是纯洁的）
　　2. 在此基础上，安装系统的安全补丁
　　3. 安装补丁之后，不要做太多额外的操作，尽快制作一个新的快照
（为啥俺强调“不要做太多额外的操作”，主要是避免误操作引入新的安全风险）

　　安装新的软件 或 软件升级新的版本
　　1. 你要先回退到前一个快照（回退之后，Guest OS 是纯洁的）
　　2. 在此基础上，安装新的软件 或 给现有软件升级版本
　　3. 做完上述操作之后，不要做太多额外的操作，尽快制作一个新的快照
（为啥俺强调“不要做太多额外的操作”，主要是避免误操作引入新的安全风险）

　　如果你遵循上述操作步骤，那么你的 Guest OS 在更新快照之后，依然是纯洁的。

◇“运行时”制作快照 VS “关机时”制作快照

　　制作快照的时机有两种，分别是 Guest OS“处于运行状态”和“处于关机状态”。这两种各自有优缺点，分别如下：

　　Guest OS 运行状态制作快照
优点：下次回退到快照，Guest OS 已经处于运行状态，省掉了等待系统启动的时间
缺点：因为 Guest OS 是在运行状态，虚拟化软件生成快照时，还需要把 Guest OS 的内存写入硬盘。多消耗了 Host OS 的硬盘空间。

　　Guest OS 关机状态制作快照
优点：节省了 Host OS 的硬盘空间
缺点：每次回退到快照之后，还需要等待 Guest OS 启动

　　看完上述优缺点分析后，你可以根据自己的偏好，决定采用哪一种方式的快照。

◇需要保留多少个快照？

　　虚拟化软件为了记录快照的相关信息（磁盘状态、内存状态），需要占用挺多的物理硬盘空间。所以，如果你保留的快照太多，会导致 Host OS 的磁盘空间消耗很快。
　　解决办法是：只保留最近的 N 次快照。N 可以是 1 或 2
　　保留两次快照是为了防止误操作——比如你不小心生成了一个【不纯洁】的快照。在这种情况下，你可以把【不纯洁】的快照直接删除。然后退回到这个【不纯洁】快照的“前一个快照”。

◇多久回退一次快照？

　　通常而言，越频繁地回退到干净的快照，安全性就越好。
　　你可以根据自己的安全需求，决定多久回退一次。
　　俺个人建议，时间间隔【不要超过1周】。

★如何解决“持久文件”的问题？

　　（所谓的“持久文件”，就是一些你希望永久保留的文件）

　　使用快照的安全解决方案，最经常碰到的就是这个问题。具体原因如下：
　　因为当 Guest OS 回退到前一个快照，那么从“前一个快照”生成【之后】的所有修改（对硬盘的修改），都消失了。比方说，在前一个快照生成【之后】，你在 Guest OS 里面保存了一份文档。当 Guest OS 回退到前一个快照，那么这份文档就消失了。
　　那么该咋办捏？下面介绍俺的几条经验：

◇使用“共享目录”

　　几乎有所有主流的虚拟机软件，都支持“共享目录”的机制。所以这招是常用招数。
　　所谓的“共享目录”，就是把 Host OS 的某个目录共享到（映射到） Guest OS 里面。之后，你可以在 Guest OS 里面操作该目录（比如在该目录中创建文件）。你在该目录下的所有操作，最终都是保存在 Host OS 里面。
　　由于“共享目录”里面的内容是保存在 Host OS 里面，因此也就【不受】快照回退的影响。

◇使用“持久硬盘”

　　这个功能比较高大上，【不是】所有的虚拟机软件都支持。下面俺简单拿 VirtualBox（以下简称 VBox）和 VMware Workstation（以下简称 VMware）来说事儿。

　　VBox
　　VBox 的虚拟磁盘支持一种“write-through”的类型（中文翻译成“完全写入”）。如果某个虚拟磁盘设置为这种方式，那么该磁盘的内容【不受】快照回退的影响。
　　有了这个功能，你可以在 Guest OS 中添加一块新的虚拟硬盘，并把这块新盘的类型设置为“write-through”。之后，凡是需要永久保留的文件，都放在这块盘上。
　　以 Windows 为例说一下：
　　大部分需要永久保存的文件，都是在“我的文档”目录下。因此你可以把“我的文档”里面的目录放置到新加的这块（类型为“write-through”）的硬盘上。

　　VMware
　　VMware 的虚拟磁盘中，提供一种“independent-persistent”类型的虚拟磁盘（中文翻译成“独立持久硬盘”），效果有点类似于 VBox 的“write-through”。但是它的缺点很明显：一旦 Guest OS 中添加了这种磁盘，就【无法】制作快照了（参见 VMware 官网“这里”的介绍）。
　　显然在这方面，VMware 不如 VBox 那么灵活。
　　顺便插一句题外话：
　　VirtualBox 是开源软件而 VMware 是闭源软件。所以俺建议大伙儿优先考虑 Virtual Box。

◇安全方面的注意事项

　　不论采用上述哪一种方案，俺都要提醒一下安全方面的注意事项。
　　由于“持久文件”不受“快照回退”的影响，会成为“快照方案”的一个潜在漏洞。因此，你在持久文件中保存的东东，只能是“数据型的文件”，而【不能是】“可执行文件”（比如 exe 之类的文件）。


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