UEFI安全，现代计算机系统的关键防线
UEFI安全是现代计算机系统抵御恶意攻击的关键防线，作为传统BIOS的升级版，UEFI（统一可扩展固件接口）在系统启动阶段便建立起多层次的安全防护机制，包括安全启动（Secure Boot）、固件验证和硬件级加密等功能，安全启动通过数字签名验证操作系统加载程序的完整性，防止未经授权的代码在启动过程中执行；TPM（可信平台模块）芯片则为密钥管理和系统度量提供硬件级保护，随着供应链攻击和固件级恶意软件的威胁加剧，UEFI安全已成为防范Rootkit、Bootkit等高级威胁的核心屏障，厂商通过定期发布固件更新、漏洞修复及与操作系统协同的安全策略，持续强化这一"隐形守护者"在系统可信链中的基石作用，确保从硬件初始化到操作系统加载的全流程安全。
随着计算机技术的飞速发展，传统的BIOS（基本输入输出系统）已逐渐被UEFI（统一可扩展固件接口）取代，UEFI不仅提供了更快的启动速度和更强的硬件兼容性，还引入了更高级的安全机制，UEFI的安全问题也日益受到关注，因为针对固件层的攻击可能导致整个系统被攻陷，本文将探讨UEFI的安全机制、潜在威胁及防护措施,帮助读者理解如何保护计算机的固件层安全。
UEFI简介
UEFI是一种现代固件标准，取代了传统的BIOS，它的主要优势包括：
- 更快的启动速度：支持并行初始化硬件，减少启动时间。
- 更大的存储支持：突破传统BIOS的2.2TB硬盘限制。
- 模块化设计：允许厂商扩展功能，如网络启动、安全启动等。
- 图形化界面：提供更直观的配置选项。
UEFI的复杂性也带来了新的安全挑战，攻击者可能利用固件漏洞植入持久性恶意软件，如Bootkit或Rootkit,即使在操作系统重装后仍能存活。
UEFI的安全机制
为了应对固件威胁，UEFI引入了多项安全功能：
安全启动（Secure Boot）
安全启动是UEFI的核心安全功能，旨在防止未经授权的代码在启动阶段执行，其工作原理如下：
- 数字签名验证：UEFI固件会检查引导加载程序（如Windows Boot Manager或GRUB）的数字签名，确保其未被篡改。
- 信任链机制：只有受信任的证书（如微软的UEFI CA）签名的代码才能运行。
尽管安全启动能有效阻止恶意引导程序，但它也可能影响Linux等开源系统的安装,因此部分用户可能需要手动调整设置。
固件TPM（fTPM）与可信计算
现代UEFI固件通常集成可信平台模块（TPM），用于存储加密密钥和验证系统完整性，fTPM（固件TPM）无需物理芯片，直接在CPU中实现，支持以下安全功能：
- BitLocker加密：Windows的全盘加密依赖TPM存储密钥。
- 远程证明：确保设备未被篡改，适用于企业安全策略。
固件更新保护
UEFI固件更新通常需要数字签名验证，防止攻击者植入恶意固件，部分厂商还支持：
- 回滚保护：防止降级攻击（即利用旧版本漏洞）。
- 硬件写保护：防止未经授权的固件修改。
UEFI面临的安全威胁
尽管UEFI具备多项安全机制，攻击者仍可能利用以下漏洞发起攻击：
UEFI固件漏洞
近年来，多个UEFI漏洞（如ThunderSpy、PixieFail）被曝光，攻击者可利用它们：
- 绕过安全启动：通过漏洞加载未签名的恶意代码。
- 植入持久性恶意软件：如LoJax（首个公开的UEFI Rootkit）。
供应链攻击
攻击者可能篡改主板厂商的固件更新服务器，分发带后门的UEFI固件。ShadowHammer攻击针对华硕的Live Update工具，影响了数百万用户。
物理访问攻击
如果攻击者能物理接触设备，可能：
- 通过SPI闪存编程器：直接修改固件芯片。
- 利用调试接口：如Intel ME（管理引擎）的漏洞。
如何增强UEFI安全性？
启用安全启动
确保UEFI设置中开启安全启动，并仅允许受信任的引导程序运行。
定期更新固件
主板厂商会发布安全补丁，应及时安装以修复已知漏洞。
使用硬件安全功能
- 启用TPM/BitLocker加密。
- 禁用不必要的UEFI功能（如Legacy BIOS兼容模式）。
监控固件完整性
企业可使用UEFI扫描工具（如CHIPSEC）检测异常固件修改。
UEFI安全是计算机系统防御的关键环节，其安全机制（如安全启动、TPM）能有效阻止固件级攻击，攻击手段也在不断进化，用户和IT管理员需保持警惕，定期更新固件并采用最佳安全实践，以保护系统免受高级威胁，随着SBOM（软件物料清单）和供应链安全的发展，UEFI安全将进一步提升,成为计算生态的重要基石。