Usando gerenciadores de inicialização assinados para ignorar a proteção UEFI Secure Boot

Versão russa deste artigo.

1. Introdução

O firmware das placas-mãe dos computadores modernos funciona de acordo com a especificação UEFI e, desde 2013, eles suportam a tecnologia de autenticação de programas baixados e drivers de Inicialização Segura, projetados para proteger o computador de bootkits . O Secure Boot bloqueia a execução de código de programa não assinado ou não confiável: arquivos .efi de programas e gerenciadores de inicialização de sistemas operacionais, firmware de equipamento adicional (placas de vídeo OPROM, adaptadores de rede).
O Secure Boot pode ser desativado em qualquer placa-mãe da loja, mas um requisito físico para alterar suas configurações é uma presença física no computador. Você precisa acessar as configurações de UEFI quando o computador inicializar e somente então será possível desativar a tecnologia ou alterar suas configurações.

A maioria das placas-mãe é fornecida apenas com as chaves da Microsoft como confiáveis, e é por isso que os criadores do software de inicialização são obrigados a entrar em contato com a Microsoft para a assinatura dos gerenciadores de inicialização, passam por um procedimento de auditoria e justificam a necessidade de uma assinatura global do arquivo, se quiserem que a unidade ou a unidade flash funcione desnecessariamente. desative a Inicialização segura ou adicione manualmente sua chave em cada computador.
A Microsoft precisa assinar downloaders para desenvolvedores de distribuições Linux, hipervisores, discos de inicialização antivírus e programas de recuperação de computadores.

Eu queria criar uma unidade flash USB inicializável com vários softwares de recuperação de computador que inicializassem sem desativar o Secure Boot. Vamos ver como isso pode ser implementado.

Downloaders de Bootloader assinados

Portanto, para inicializar o Linux com o Secure Boot ativado, você precisa de um carregador de inicialização assinado. A Microsoft proibiu a assinatura de software licenciado sob a GPLv3 devido à proibição de tivoização pelas regras da licença, portanto o GRUB não poderá assinar .
Em resposta, a Linux Foundation lançou o PreLoader , e Matthew Garrett escreveu shim , pequenos gerenciadores de inicialização que verificam a assinatura ou o hash do próximo download. O PreLoader e o shim não usam certificados UEFI db , mas contêm um banco de dados de hashes permitidos (PreLoader) ou certificados (shim) dentro de si.
Ambos os programas, além de baixar automaticamente arquivos confiáveis, permitem baixar arquivos não confiáveis ​​anteriormente no modo Inicialização segura, mas exigem a presença física do usuário: na primeira inicialização, você precisa selecionar o certificado ou arquivo hash adicionado na interface gráfica, após o qual os dados são inseridos em uma variável NVRAM especial uma placa-mãe que não está disponível para alteração em um sistema operacional carregado. Os arquivos se tornam confiáveis ​​apenas para esses pré-carregadores de inicialização, e não para a Inicialização segura em geral, e você ainda não pode executá-los sem o PreLoader / shim.


Ações necessárias ao iniciar um programa não confiável pela primeira vez através do shim.

Todas as atuais distribuições populares do Linux usam shim, devido ao suporte ao certificado, o que facilita a atualização do próximo carregador de inicialização sem a necessidade de interação do usuário. Normalmente, o shim é usado para executar o GRUB2, o carregador de inicialização mais popular no Linux.

GRUB2

Para impedir que os invasores façam negócios silenciosamente com a ajuda de um gerenciador de inicialização assinado de algum kit de distribuição, a Red Hat fez patches para o GRUB2 bloqueando as funções "perigosas" quando o Secure Boot foi ativado: insmod / rmmod, appleloader, linux (substituído por linuxefi), inicialização múltipla, xnu, memrw, iorw. O módulo chainloader, que carrega arquivos .efi arbitrários, foi complementado com seu próprio carregador .efi (PE), sem usar os comandos UEFI LoadImage / StartImage, bem como o código de validação dos arquivos baixados via shim, para que a capacidade de baixar arquivos confiáveis ​​para shim mas não confiáveis em termos de UEFI. Por que eles fizeram exatamente isso não está claro; O UEFI permite que você redefina (gancho) a função de verificar imagens baixadas, é assim que o PreLoader funciona e o calço próprio possui essa função , mas é desativado por padrão.

De uma forma ou de outra, o uso de um GRUB assinado de alguma distribuição Linux falhará. Existem duas maneiras de criar uma unidade flash USB inicializável universal que não requer a adição das chaves de cada arquivo baixado aos confiáveis:

• Usando um GRUB modificado que baixa arquivos EFI por conta própria, sem verificar uma assinatura digital e sem bloquear módulos;
• Usando seu próprio pré-carregador (segundo) que substitui as funções de verificação de assinatura digital UEFI (EFI_SECURITY_ARCH_PROTOCOL.FileAuthenticationState, EFI_SECURITY2_ARCH_PROTOCOL.FileAuthentication)

A segunda opção é preferível - os programas não confiáveis ​​baixados também poderão baixar programas não confiáveis ​​(por exemplo, você pode baixar arquivos através do UEFI Shell) e, na primeira versão, somente o GRUB pode baixar tudo. Modificamos o PreLoader , removendo o código extra e permitindo o lançamento de qualquer arquivo.

Total, a arquitetura da unidade flash é a seguinte:

______ ______ ______ ╱│ │ ╱│ │ ╱│ │ /_│ │ → /_│ │ → /_│ │ │ │ → │ │ → │ │ │ EFI │ → │ EFI │ → │ EFI │ │_______│ │_______│ │_______│ BOOTX64.efi grubx64.efi grubx64_real.efi (shim) (FileAuthentication (GRUB2) override) ↓↓↓ ↑ ↑ ______ ↑ ╱│ │ ║ /_│ │ ║ │ │ ═══════════╝ │ EFI │ │_______│ MokManager.efi (Key enrolling tool) 

Portanto, havia o Super UEFIinSecureBoot Disk .

Super UEFIinSecureBoot Disk - uma imagem de disco com o carregador de inicialização GRUB2, projetada para executar convenientemente programas efi e sistemas operacionais não assinados no modo UEFI Secure Boot.

O disco pode ser usado como base para a criação de uma unidade USB com utilitários de recuperação de computador, para iniciar várias distribuições ao vivo do Linux e WinPE, inicializando a partir da rede, sem desativar o Secure Boot nas configurações da placa-mãe, o que pode ser conveniente ao fazer a manutenção de computadores de outras pessoas ou empresas. laptops, por exemplo, com uma senha definida para alterar as configurações da UEFI.

A imagem consiste em três componentes: um pré-carregador de calço do Fedora (assinado com uma chave da Microsoft pré-instalada na grande maioria das placas-mãe e laptops), um pré-carregador Linux Foundation PreLoader modificado (para desativar a verificação de assinatura ao carregar arquivos .efi) e um carregador de inicialização GRUB2 modificado.

Durante a primeira inicialização de um disco em um computador com Inicialização Segura, você precisa selecionar um certificado no menu MokManager (iniciado automaticamente), após o qual o carregador de inicialização funcionará como se a Inicialização Segura estivesse desativada: o GRUB carrega qualquer arquivo .efi ou kernel Linux não assinado, programas baixados por EFI pode executar outros programas e drivers com uma assinatura ausente ou não confiável.

Para demonstrar a operacionalidade, a imagem contém Super Grub Disk (scripts para pesquisar e carregar sistemas operacionais instalados, mesmo se o carregador de inicialização estiver danificado), GRUB Live ISO Multiboot (scripts para inicialização conveniente do Linux LiveCD diretamente da ISO, sem desempacotamento e processamento preliminares), um Arquivo Linux (kernel e initrd em um arquivo, para recuperação do sistema) e vários utilitários UEFI.

A unidade é compatível com UEFI sem inicialização segura, além de computadores mais antigos com BIOS.

Downloaders assinados

Fiquei me perguntando se era possível contornar a necessidade de adicionar uma chave via calço na primeira inicialização. Talvez haja alguns downloaders assinados que permitem fazer mais do que os autores esperavam?
Como se viu - existem tais carregadores. Um deles é usado no Kaspersky Rescue Disk 18 - um disco de inicialização com software antivírus. O GRUB do disco permite carregar módulos (comando insmod), enquanto os módulos no GRUB permitem carregar o código executável regular. O pré-carregador de disco é nativo.

Obviamente, apenas porque o GRUB do disco não carrega código não confiável. É necessário modificar o módulo do carregador de cadeias para que o GRUB não use as funções UEFI LoadImage / StartImage, mas carregue o arquivo .efi na memória, execute a realocação, encontre o ponto de entrada e siga-o. Felizmente, quase todo o código necessário está no repositório GRUB com suporte ao Red Hat Secure Boot , o único problema: não há código de análise de cabeçalho PE , o cabeçalho analisa e retorna shim, em resposta a uma chamada de função por meio de um protocolo especial. Isso pode ser facilmente corrigido transferindo o código apropriado do shim ou do PreLoader para o GRUB.

Portanto, havia o Silent UEFIinSecureBoot Disk. A arquitetura de disco resultante é a seguinte:

  ______ ______ ______ ╱│ │ ╱│ │ ╱│ │ /_│ │ /_│ │ → /_│ │ │ │ │ │ → │ │ │ EFI │ │ EFI │ → │ EFI │ │_______│ │_______│ │_______│ BOOTX64.efi grubx64.efi grubx64_real.efi (Kaspersky (FileAuthentication (GRUB2) Loader) override) ↓↓↓ ↑ ↑ ______ ↑ ╱│ │ ║ /_│ │ ║ │ │ ═══════════╝ │ EFI │ │_______│ fde_ld.efi + custom chain.mod (Kaspersky GRUB2) 

Conclusão

Neste artigo, descobrimos que não há carregadores de inicialização confiáveis ​​suficientes assinados com uma chave da Microsoft, habilitando o modo Inicialização Segura.
Usando os arquivos assinados do Kaspersky Rescue Disk, conseguimos um download "silencioso" de qualquer arquivo .efi não confiável com o Secure Boot ativado, sem a necessidade de adicionar um certificado ao UEFI db ou deslocar o MOK.
Esses arquivos podem ser usados ​​tanto para boas ações (para fazer o download a partir de unidades flash USB) quanto para más (para instalar bootkits sem o conhecimento do proprietário do computador).
Suponho que o certificado Kaspersky não dure muito e será adicionado à lista global de certificados UEFI revogados , que serão instalados em computadores executando o Windows 10 via Windows Update, o que interromperá o carregamento do Kaspersky Rescue Disk 18 e do Silent UEFIinSecureBoot Disk. Vamos ver em quanto tempo isso vai acontecer.

Faça o download do Super UEFIinSecureBoot Disk: https://github.com/ValdikSS/Super-UEFIinSecureBoot-Disk
Faça o download do disco UEFIinSecureBoot silencioso na rede ZeroNet Git Center : http://127.0.0.1:43110/1KVD7PxZVke1iq4DKb4LNwuiHS4UzEAdAv/