嵌入式软件工程师-嵌入式系统安全性-安全启动机制_安全启动机制的挑战与对策.docxVIP

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安全启动机制概览

1安全启动机制的重要性

在现代计算环境中，安全启动机制扮演着至关重要的角色，它确保了从硬件到操作系统，再到应用程序的整个启动过程的安全性。这一机制的核心在于防止恶意软件在系统启动的早期阶段注入，从而保护系统免受rootkit、bootkit等高级威胁的侵害。例如，如果一个恶意软件在启动过程中获得了控制权，它可能会篡改系统内核，隐藏自身活动，甚至在用户不知情的情况下执行恶意操作。

1.1示例场景

假设一个企业使用了基于UEFI的安全启动机制。在系统启动时，UEFI固件会验证每个启动组件的数字签名，确保它们未被篡改。如果检测到任何组件的签名无效，启动过程将被阻止，从而防止了恶意软件的加载。这种机制对于保护企业数据和网络免受攻击至关重要。

2安全启动机制的基本原理

安全启动机制通常基于硬件信任根（RootofTrust，RoT）和链式信任（ChainofTrust）的概念。硬件信任根是系统中最初始的信任点，通常是一个安全的固件或硬件模块，如UEFI固件或可信平台模块（TPM）。链式信任则意味着从硬件信任根开始，每个后续的启动组件都必须被验证为可信，才能加载下一个组件。

2.1链式信任示例

硬件信任根验证：UEFI固件在启动时首先验证其内部的固件组件，如SMM（SystemManagementMode）和PXE（PrebootExecutionEnvironment）模块。

操作系统加载验证：UEFI固件使用数字签名验证操作系统加载器（如GRUB或WindowsBootManager）的完整性。如果签名有效，操作系统加载器将被加载。

内核验证：操作系统加载器随后验证内核的数字签名。如果内核被篡改，加载过程将被阻止。

驱动程序验证：内核加载后，会验证所有加载的驱动程序的数字签名，确保它们来自可信的来源。

2.2代码示例：UEFI固件验证GRUB加载器

//以下代码示例展示了UEFI固件如何验证GRUB加载器的数字签名

#includeUefi.h

#includeLibrary/BaseLib.h

#includeLibrary/PeCoffLoaderLib.h

#includeLibrary/LoadedImageLib.h

#includeLibrary/DevicePathLib.h

#includeLibrary/BaseMemoryLib.h

#includeLibrary/MemoryAllocationLib.h

#includeLibrary/PrintLib.h

EFI_STATUS

EFIAPI

GrubLoaderVerify(

INEFI_HANDLEImageHandle,

INEFI_SYSTEM_TABLE*SystemTable

)

{

EFI_LOADED_IMAGE_PROTOCOL*Image;

EFI_STATUSStatus;

UINTNSize;

EFI_SIGNATURE_DATA*SignatureData;

UINT32SignatureListSize;

UINT32SignatureSize;

UINT32SignatureHeaderSize;

UINT32SignatureListHeaderSize;

UINT32SignatureListCount;

UINT32SignatureListIndex;

UINT32SignatureIndex;

EFI_SIGNATURE_LIST*SignatureList;

EFI_SIGNATURE_LIST_HEADER*SignatureListHeader;

EFI_SIGNATURE4X*Signature4x;

EFI_SIGNATURE8X*Signature8x;

//获取加载的GRUB图像

Status=gBS-HandleProtocol(

ImageHandle,

gEfiLoad