C++加密GPT|MBR分区表实现简单磁盘加密
前言
最近都在搞移动存储介质的一些相关的东西。恰好，就有个磁盘加密的需求。这个需求是不是真的需要，我其实都不太清楚，哈哈哈。只不过是恰好想到了，然后就做了。因为想到了这个东西，但是不做出来，感觉不舒服~所以，花了一两天的时间去查阅相关资料，把它给整出来了。利用国密算法SM4对分区表进行一个加解密，实现加密后的磁盘怼到电脑上无法正常使用（其实是可以看到磁盘的，只不过打开不了而已）。
这是GPT格式的效果
这是MBR格式的效果
都是用不了，只显示插入了一个存储介质
存储管理器里面显示未分配空间
先简单研究一下下MBR和GPT的区别
MBR结构
GPT结构
MBR分区表与GPT分区表的关系
与支持最大卷为2 TB（Terabytes）并且每个磁盘最多有4个主分区（或3个主分区，1个扩展分区和无限制的逻辑驱动器）的MBR磁盘分区的样式相比，GPT磁盘分区样式支持最大为128个分割，一个分割最大18 EB（Exabytes），只受到操作系统限制（由于分区表本身需要占用一定空间，最初规划硬盘分区时，留给分区表的空间决定了最多可以有多少个分区，IA-64版Windows限制最多有128个分区，这也是EFI标准规定的分区表的最小尺寸）。与MBR分区的磁盘不同，至关重要的平台操作数据位于分区，而不是位于非分区或隐藏扇区。另外，GPT分区磁盘有备份分区表来提高分区数据结构的完整性。在UEFI系统上，通常是通过ESP分区中的EFI应用程序文件引导GPT硬盘上的操作系统，而不是活动主分区上的引导程序。
资料来源：
总结来说，就是MBR支持4个主要分区，GPT支持128个。然后MBR中的分区表是写在第0个扇区，偏移在0x1BE上面的，一共4项，每项16个字节。GPT则在第2个扇区开始写，一共可以划分为128个分区，从偏移0x00就开始写，每项占用128个字节，即以0x80的距离进行偏移记录。然后按照常规512字节一共扇区计算的话，128个项就是占有32个扇区。
使用SM4国密对称加密算法对分区表进行加密
加密分区表可以有很多钟办法，采用对称、非对称加密、还是简单的异或值、左移右移来搞凯撒密码都可以。只要你喜欢的都可以
在这里，我会采用国密算法SM4进行一个加密操作。SM4的实现不是我写的，是从Github上面搞回来的，具体作者是谁，我并没有记录到，当时拿过来就用了，没有记录到作者，实在不好意思~
该怎么加密，加密之后的数据该放哪个位置。
在这里，采用的最简单的一个做法，不免显得有些蠢~
对于MBR分区则对上文中说到的64个字节的四个分区项加密，然后存放在36号扇区。
对于GPT分区，则对上文说到的 2——33 扇区进行加密，然后存在36号扇区起的连续32个扇区
接着对上面说到的那些原始分区表存的数据全部清零。对于GPT的话，还得在第一个扇区读取LBA备份的扇区位置，对备份扇区内的分区表项也给一同抹去才可以生效。因为当检测到主分区表不正常时，会自动读取备份分区表。
解密分区表的办法
由于磁盘被加密之后，系统就看到没有分区表了。那就会影响使用了，咱们就要将加密后的数据读取回来，读取位置如上文所说，利用SM4进行解密之后，然后再填回原来分区表的地方。约莫几秒中，系统便会识别出正常的分区表，资源管理器便可以正常使用该分区了。
怎么让分区表一直处于加密状态中呢
但是，想象一下，要是加密磁盘怼入计算机中，然后给他解密了分区表之后，突然拔出来了。会发生什么呢？
没错，是原来的分区表会保留住。下次他就可以拿着被解锁的磁盘随便用了。
所以，在这里，我们可以在插入磁盘，解密分区表之后，约莫等他几秒，让系统识别出来分区表之后，存在缓存之后，马上又给它给加密了。这样子他在后面使用的时候，突然拔出来，分区表也是加密好了的。
密钥的生成存放方法
SM4的密钥是128位的，即32个字符。我们可以怎么搞出这128位密钥呢
- 随机的生成这个密钥，然后存在某个扇区中
- 利用用户输入来实现这个密钥输入
- 利用某种东西来派生出这个128位的密钥，例如利用移动存储介质的序列号（采用PID+VID+SerialNumber）来进行一个MD5运算，生成一个128位的消息摘要，利用这个MD5值进行一个加密。
这里，我这里采用，第三种办法，毕竟128位的密钥着实不好记的对吧，利用国密算法SM3来生成256位的密钥。然后截取前128位作为密钥，存在某个扇区中，需要时再读取即可。
小小的做一下安全分析
利用 PID+VID+SerialNumber 来生成生成标识符来进行SM3消息摘要是真的安全了吗？并不是，假设我们的加密解密方法被发现了之后，别人还是可以很简单的就写出一个SM3来生成需要用到的消息摘要，用作SM4密钥。
所以，为了避免这个情况，我向服务器请求一个由服务器发送回来的秘密值，这秘密值可以是128位的，也可以1024位，也可以2048位，随意我们来进行生成。当别人想自己生成摘要时，这个秘密值就是他所不知道的，毕竟秘密值长度未知，知道长度也“无从下手”，够他愁了~
补充说明
这个移动存储加密方案并不是理想中这么安全的。毕竟，真正的数据区域并没有被加密到。我们只是对分区表进行了一个操作。在加密后，对分区表进行一个清空操作。数据区域，还是明文的情况，如果有心去读取数据的话，可以利用diskgenius、easy recovery 这类软件进行一个数据恢复，进行提取。
因为全盘全分区加密是需要耗费大量时间的，这次用到这种方案只是适用于我当前的需求，各位大哥参考一下即可
代码有几百行，着实不好在博客中展示。就由GitHub这些专业的代码托管平台来展示吧，哈哈哈
项目的GitHub的位置： tmp_project_in_vs2017 的 encrypted_disk_partition 分支中
