长期支持版本

    安全启动

    安全启动是UEFI规范的标准功能,通过对系统启动中的各个组件进行逐级签名验证,实现启动过程的完整性和真实性保证。Linux系统的UEFI安全启动主要包括以下三个流程:

    1. BIOS通过内置证书验证shim组件的签名信息;
    2. shim组件通过内置证书验证grub组件的签名信息;
    3. grub组件通过shim组件提供的接口验证kernel组件的签名信息。

    openEuler对EFI签名工具(pesign及其算法库nss)和shim进行了商密算法扩展支持,即支持使用SM3算法进行EFI文件的哈希计算,使用SM2数字签名算法进行EFI文件的签名/验签,从而建立基于商密算法的操作系统启动安全保障。

    约束限制

    • openEuler shim组件支持商密安全启动,即支持shim验签grub,grub验签kernel流程。shim组件的验签依赖BIOS支持;
    • 需要基于支持UEFI安全启动的arm64/x86物理机运行;
    • pesign工具最多支持二级证书签名;
    • pesign工具当前仅支持生成签名,不支持验证签名。

    前置条件

    1. 系统中安装下列软件包且高于指定版本:
    openssl-1.1.1m-15.oe2203.aarch64
    nss-3.72.0-4.oe2203.aarch64
    pesign-115-2.oe2203.aarch64
    shim-15.6-7.oe2203.aarch64
    crypto-policies-20200619-3.git781bbd4.oe2203.noarch
    
    1. 下载openEuler shim组件源码,注意需要检查spec文件中的版本号大于15.6-7:
    git clone https://gitee.com/src-openeuler/shim.git -b openEuler-22.03-LTS-SP1 --depth 1
    
    1. 安装编译shim组件所需要的软件包:
    yum install elfutils-libelf-devel gcc gnu-efi gnu-efi-devel openssl-devel make git rpm-build efivar-devel
    
    1. 检查nss是否使能SM3算法,如果未使能则按照如下所示修改:
    cat /usr/share/crypto-policies/DEFAULT/nss.txt | grep SM3
    config="disallow=ALL allow=HMAC-SHA256:HMAC-SHA1:HMAC-SHA384:HMAC-SHA512:CURVE25519:SECP256R1:SECP384R1:SECP521R1:aes256-gcm:chacha20-poly1305:aes256-cbc:aes128-gcm:aes128-cbc:SHA256:SHA384:SHA512:SHA224:SHA1:ECDHE-RSA:ECDHE-ECDSA:RSA:DHE-RSA:ECDSA:RSA-PSS:RSA-PKCS:tls-version-min=tls1.0:dtls-version-min=dtls1.0:DH-MIN=1023:DSA-MIN=2048:RSA-MIN=2048:SM3"
    

    生成密钥和证书

    1. 生成用于签名shim组件的密钥和证书,shim组件由BIOS校验签名,由于当前大部分BIOS不支持商密算法,此处选择使用RSA算法,如支持商密算法,可按照步骤2生成SM2密钥和证书:
    openssl genrsa -out rsa.key 4096
    openssl req -new -key rsa.key -out rsa.csr -subj '/C=AA/ST=BB/O=CC/OU=DD/CN=secure boot BIOS'
    openssl x509 -req -days 365 -in rsa.csr -signkey rsa.key -out rsa.crt
    openssl x509 -in rsa.crt -out rsa.der -outform der
    
    1. 生成用签名grub和kernel组件的SM2密钥和证书:
    openssl ecparam -genkey -name SM2 -out sm2.key
    openssl req -new -sm3 -key sm2.key -out sm2.csr -subj '/C=AA/ST=BB/O=CC/OU=DD/CN=secure boot shim'
    openssl x509 -req -days 3650 -signkey sm2.key -in sm2.csr -out sm2.crt
    openssl x509 -in sm2.crt -out sm2.der -outform der
    
    1. 建立NSS数据库,并将以上两步骤生成的密钥和证书导入NSS数据库:
    # NSS数据库以目录形式组织,存放位置可自定义
    mkdir certdb
    certutil -N -d certdb
    # 将SM2证书和RSA证书导入NSS数据库,分别命名为sm2和rsa
    certutil -A -n sm2 -d certdb -t CT,CT,CT -i sm2.crt
    certutil -A -n rsa -d certdb -t CT,CT,CT -i rsa.crt
    # 将SM2密钥和RSA密钥导入NSS数据库,需要先打包成pkcs12文件
    openssl pkcs12 -export -out rsa.p12 -inkey rsa.key -in rsa.crt
    openssl pkcs12 -export -out sm2.p12 -inkey sm2.key -in sm2.crt
    pk12util -d certdb -i rsa.p12
    pk12util -d certdb -i sm2.p12
    

    编译shim组件

    1. 进入shim源码目录,修改shim.spec中的配置变量,开启商密算法支持,并指定内置SM2证书:
    %global enable_sm 1
    %global vendor_cert /path/to/sm2.der
    
    1. 编译shim软件包:
    rpmbuild -ba shim.spec --define "_sourcedir $PWD"
    
    1. 安装编译完成的shim软件包:
    rpm -Uvh ~/rpmbuild/RPMS/aarch64/shim-xxx.rpm
    

    UEFI文件商密签名

    1. 使用RSA密钥和证书签名shim组件并替换:
    # arm64架构
    pesign -n certdb -c rsa -s -i /boot/efi/EFI/openEuler/shimaa64.efi -o shimaa64.efi.signed
    cp shimaa64.efi.signed /boot/efi/EFI/openEuler/shimaa64.efi
    # x86架构
    pesign -n certdb -c rsa -s -i /boot/efi/EFI/openEuler/shimx64.efi -o shimx64.efi.signed
    cp shimx64.efi.signed /boot/efi/EFI/openEuler/shimx64.efi
    
    1. 使用SM2密钥和证书签名grub组件并替换:
    # arm64架构
    pesign -n certdb -c sm2 -s -i /boot/efi/EFI/openEuler/grubaa64.efi -o grubaa64.efi.signed -d sm3
    cp grubaa64.efi.signed /boot/efi/EFI/openEuler/grubaa64.efi
    # x86架构
    pesign -n certdb -c sm2 -s -i /boot/efi/EFI/openEuler/grubx64.efi -o grubx64.efi.signed -d sm3
    cp grubx64.efi.signed /boot/efi/EFI/openEuler/grubx64.efi
    
    1. 使用SM2密钥和证书签名kernel组件并替换(注意文件名包含实际的版本号):
    # arm64架构,需要解压、签名、重新压缩
    cp /boot/vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.aarch64 vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.aarch64.gz
    gzip -d vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.aarch64.gz
    pesign -n certdb -c sm2 -s -i vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.aarch64 -o vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.aarch64.signed -d sm3
    gzip vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.aarch64.signed
    cp vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.aarch64.signed.gz /boot/vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.aarch64
    # x86架构
    pesign -n certdb -c sm2 -s -i /boot/vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.x86_64 -o vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.x86_64.signed -d sm3
    cp vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.x86_64.signed /boot/vmlinuz-5.10.0-126.0.0.66.oe2203.x86_64
    
    1. 检查签名信息,以shim和grub为例:
    pesign -S -i /boot/efi/EFI/openEuler/grubaa64.efi 
    pesign -S -i /boot/efi/EFI/openEuler/shimaa64.efi 
    

    安全启动

    进入BIOS,导入shim组件的签名证书,并开启安全启动选项。不同的BIOS操作方法不同,以鲲鹏2280 v2服务器为例:

    1. 将签名shim组件的RSA证书放入/boot/efi/EFI/openEuler目录下:
    cp rsa.der /boot/efi/EFI/openEuler
    
    1. 重启系统;
    2. 进入BIOS配置界面开启安全启动,配置路径:
    Setup->安全->安全启动->启用
    
    1. 配置安全启动为自定义模式,配置路径:
    Setup->安全->安全启动证书配置->安全启动模式->自定义模式
    
    1. 导入安全启动证书,配置路径:
    Setup->安全->安全启动证书配置->安全启动自定义模式相关选项->DB相关选项->导入签名->通过文件添加签名->选择rsa.der->保存并退出
    
    1. 保存配置后重启系统,系统启动成功,查询安全启动状态为开启:
    mokutil --sb-state
    SecureBoot enabled
    

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    正确性

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    ● 原理图、架构图等存在错误;

    ● 命令、命令参数等错误;

    ● 代码片段错误;

    ● 命令无法完成对应功能;

    ● 界面错误,无法指导操作;

    风险提示

    ● 对重要数据或系统存在风险的操作,缺少安全提示;

    内容合规

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