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【UEFI】关于Secure Boot

news 来源：原创 2025/5/2 22:21:17

提示：

文章目录

前言
一、Secure Boot的定义和作用
- 1.定义
- 2.作用
二、关于加密
二、Secure Boot的主要变量
- 1.PK -- Platform Key
- 2.KEK -- Key Exchange Key
- 3.db -- Database
- 4.dbx -- Database Excluded
三、Secure Boot Mode
四、Secure Boot的主要流程
参考
总结

前言

提示：
个人学习总结，仅供参考。

一、Secure Boot的定义和作用

1.定义

早前的UEFI 2.3.1 – Chapter 27.5中描述：Make sure the data is secured before BIOS hand-off，即为：确保在BIOS阶段时load的image是安全的。
关于这里的image定义：
1.设备的UEFI驱动；
2.OS的loader如：Linux 、Windows…等等；
3.可以正常BOOT的image，比较常用到的是shell.efi

安全启动是一种计算机系统的安全功能，旨在确保系统启动过程中只能加载经过数字签名的受信任的OS和启动加载程序。通过使用Secure Boot，系统可以防止恶意软件在启动过程中植入并运行，提高系统的安全性。

2.作用

防止恶意软件侵入。
它的做法是采用密钥(Key)。UEFI规定，主板出厂的时候，可以内置一些可靠的公钥(public key)。然后，任何想要在这块主板上加载的操作系统或者硬件驱动程序，都必须通过这些公钥的认证。也就是说，这些软件必须用对应的私钥签署过，否则主板拒绝加载。由于恶意软件不可能通过认证，因此就没有办法感染Boot。

在安全启动中，证书颁发机构 (Ca :Certificate authority) 包括 OEM (或其委托) 和 Microsoft。Ca 生成构成信任根的密钥对，然后使用私钥对合法操作（如允许的早期启动 EFI 模块和固件服务请求）进行签名。对应的公钥将嵌入到启用了安全启动的 UEFI 固件中，并用于验证这些操作。

二、关于加密

SHA: 安全散列算法。一种非对称加密算法，用于生成证书数据的摘要。
RSA: 一种公钥加密系统。一种哈希算法，是不可逆函数，用于对摘要进行加密，从而生成签名。

公钥加密：公钥加密使用一对数学相关的加密密钥，称为公钥和私钥。如果只知道其中一个密钥，无法计算另一密钥。如果使用一个密钥对信息进行加密，则只有对应的密钥才能对该信息进行解密。
对于安全启动，私钥用于对代码进行数字签名，公钥用于验证该代码的签名以证明其真实性。如果私钥被泄露，则具有相应公钥的系统不再安全。这可能会导致启动工具包攻击，并会损害负责确保私钥安全性的实体的信誉。

密钥对：公钥分发，私钥自留。常见的公钥格式：cer/crt/pub，常见的私钥格式：pfx/key。
RSA 2048 加密：一种非对称加密算法，以原始形式存储RSA-2048模块所需的空间为2048位。
自签名证书：由与证书的公钥匹配的私钥签名的证书。根证书颁发机构 (CA) 证书属于此类别。
数字证书的主要用途是验证签名数据（如二进制等）的来源。证书的常见用途是使用传输层安全性 (TLS) 或安全套接层 (SSL：Secure socket layer) 的 internet 消息安全。通过使用证书验证已签名的数据，接收方可以知道数据的来源，以及是否在传输过程中对其进行了更改。通常，数字证书包含一个可分辨名称 (DN) 、一个公钥和一个签名。DN 标识一个实体（例如，公司），其中包含与证书的公钥匹配的私钥。使用私钥对证书进行签名，并在证书中放置签名会将私钥与公钥进行联系。证书可以包含某些其他类型的数据。例如，一个X.509证书包括该证书的格式、该证书的序列号、用于对该证书进行签名的算法、颁发该证书的 CA 的名称、请求该证书的实体的名称和公钥以及CA的签名。

二、Secure Boot的主要变量

主要的变量variables包括以下四个：
PK,KEK,db,dbx

需要知道其中的key的作用：
1.Private Key私钥，签名 2.Public Key公钥，验证

1.PK – Platform Key

PK在平台所有者和平台固件之间建立信任关系。
平台所有者将其中公钥（PKpub）注入到平台固件中。平台所有者稍后可以使用PK的私钥（PKpriv）更改平台所有权或注入KEK。
平台只能有唯一一个PK变量。 因为一个硬件平台只能被一个拥有者所拥有。
Microsoft 建议平台密钥的类型为X.509：EFI_CERT_X509_GUID，签名算法为SHA256-RSA，其中包含长度为2048位的公钥、身份信息、签名信息和有效性信息。

与拥有者相关的公钥被存储在FLASH（某些平台里是NVRAM）里面的 PK 变量里面，同时，拥有者的私钥可以来对 PK,KEK,db,dbx 进行签名和管理。

2.KEK – Key Exchange Key

KEK在操作系统和平台固件之间建立信任关系。 每个操作系统（以及可能需要与平台固件通信的每个第三方应用程序）都将KEK公钥（KEKpub）注册到平台固件中。
可以存在多个。KEK 的私钥可以来对db和dbx进行签名和管理。

3.db – Database

白名单数据库，允许bootloaders的公钥集合。
可以存在多个。是用于对被许可的EFI文件予以加载的数据签名库。（在UEFI平台里面，操作系统加载文件就是一个EFI文件）

4.dbx – Database Excluded

黑名单数据库 (不允许bootloaders的公钥集合)。
只要谁的 EFI 签名在这，谁就被屏蔽掉。
可以存在多个。

清除平台密钥平台所有者通过调用 SetVariable （大小为0的变量，并重置平台）来清除平台密钥(PKpub) 。如果平台处于设置模式，则无需对空变量进行身份验证。如果平台处于用户模式，则必须用当前 PKpriv 对空变量进行签名; 强烈建议不要将生产 PKpriv 用于对包进行签名以重置平台，因为这样可以通过编程方式禁用安全启动。这主要是一种预生产测试方案。还可以使用安全的平台特定方法(Delete PK)清除平密钥。在这种情况下，全局变量安装模式也必须更新为1（Setup mode）。