如何确保Linux系统的安全启动流程？

安全启动概念

安全启动（Secure Boot）是计算机启动过程中的一种安全特性，主要用于确保系统在引导过程中加载的固件、操作系统软件和其他软件组件都是可信的，这通过验证这些组件的数字签名来实现，只有被签名的组件才能在系统中加载和执行，该功能最初在Windows 8中引入，并逐渐被包括Linux在内的其他操作系统采用。

安全启动的作用

1、防止恶意软件：

防止未经授权的操作系统或恶意软件在启动时加载。

提高系统安全性，减少根kit和bootkit类型的攻击。

2、保护系统完整性：

保证只有经过数字签名认证的代码能被执行。

防止篡改和修改启动过程的代码。

3、建立信任链：

从固件到引导加载程序、内核，再到系统软件，形成完整信任链条。

使用x509证书进行签名和验证，确保每个步骤都可信。

实现机制

1、UEFI与BIOS：

传统BIOS通过主引导记录（MBR）启动，而UEFI使用EFI分区。

UEFI提供更现代化和安全的功能，如安全启动。

2、固件级安全：

安全启动在固件层面实施，物理层面上阻止未签名代码的执行。

UEFI设置中有选项开启或关闭安全启动。

3、签名与证书：

使用RSA或ECC等公钥加密算法对引导组件进行签名。

签名需要私钥进行，公钥则嵌入到固件中用于验证。

4、信任链传递：

从一个可信源（固件中硬编码的证书）开始，依次验证引导加载程序、内核等。

形成无环信任链，确保每个加载的组件都是可信的。

Linux与安全启动

1、Shim和MokManager：

Shim是一个由Fedora团队提供的用于支持Linux系统安全启动的工具。

MokManager用于管理机器所有者密钥，这些密钥用于验证GRUB2和内核映像。

2、配置Secure Boot：

在安装Linux时，一般需要在UEFI设置中开启Secure Boot，并确保其支持第三方（如微软）颁发的CA证书。

某些发行版（如Arch Linux）可能需要手动配置Secure Boot的支持。

3、处理签名模块：

已签名的内核模块可以在启用了Secure Boot的系统中加载。

可以使用sbctl等工具来配置和管理Secure Boot的相关设置。

4、故障排除：

如果BIOS设置被重置，可能会导致无法启动，此时可以通过efibootmgr重新创建启动项。

对于多系统环境，需要特别注意不同系统间的兼容性和启动顺序。

相关问答环节

问题1：如何确认我的系统是否已启用Secure Boot？

答案：可以通过检查/sys/firmware/efi/config_table路径是否存在来判断系统是否使用UEFI启动，如果存在，可以使用mokutil sbstate命令查看Secure Boot的状态。

问题2：如何在不关闭Secure Boot的情况下安装未签名的Linux内核模块？

答案：通常情况下，未签名的模块无法在启用Secure Boot的系统中加载，但可以使用sbctl等工具将自定义密钥注册到MOK列表中，并用这些密钥签名你的模块，或者，临时在UEFI设置中禁用Secure Boot，安装并配置好模块后再重新启用Secure Boot。

归纳与操作建议

安全启动为系统提供了重要的安全防线，特别是在多系统或高级用户环境中，正确配置Secure Boot可以有效防止恶意软件和保障系统完整性，在操作时，请确保遵循正确的步骤和工具，以避免因不当操作导致的启动问题。