配置ECS安全启动

操作场景

安全启动用于在设备启动过程中检测各个部件（驱动加载程序、内核、内核驱动程序）的完整性，防止因加载运行未经过认证的部件，产生对系统及用户数据的安全威胁。

安全启动是统一可扩展固件接口（Unified Extensible Firmware Interface，简称UEFI）的一项功能，要求在加载之前验证所有低级别的固件和软件组件。 在启动过程中，UEFI安全启动会检查每个启动软件的签名，包括UEFI固件驱动程序（也称为可选ROM）、可扩展固件接口（EFI）应用程序、操作系统驱动程序和二进制文件。 如果签名有效或被原始设备制造商（OEM）认可，则设备将启动，而固件将控制权交给操作系统。

背景知识

统一可扩展固件接口UEFI是一种详细描述全新类型接口的标准，可用于操作系统自动从预启动的操作环境加载到一种操作系统上。

UEFI启动方式的操作系统支持安全启动，该功能提供了有关启动链状态的验证，旨在确保固件自初始化后只执行经过加密验证的UEFI二进制文件。这些二进制文件包括UEFI驱动程序、主启动加载程序以及链加载组件。

默认情况下，安全启动处于禁用状态，且系统处于SetupMode。当系统处于SetupMode时，所有密钥变量都可以在没有加密签名的情况下进行更新。启用安全启动后，系统退出SetupMode。

启用安全启动后，系统会在任何UEFI二进制文件上强制执行签名验证。

安全启动基于在信任链中使用的密钥数据库如表1所示，这些数据库存储在UEFI变量存储中。

约束与限制

• 当前支持UEFI安全启动的实例规格，仅包括：C7t、Kc2、aC8。
• 仅支持在制作私有镜像时导入相关密钥，不支持在ECS的BIOS启动界面导入。
• 不支持在ECS中通过mokutil工具导入密钥或相关配置。
• 裸金属类型的实例不支持UEFI安全启动。
• 支持UEFI启动方式的操作系统请参考支持UEFI启动方式的操作系统版本。
• Windows系统镜像用户需要通过操作系统官网下载对应的证书，请参见Keys Required for Secure Boot on all PCs。

操作流程

图1 配置ECS安全启动流程

创建安全启动密钥（Linux）

您需要以UEFI安全启动的标准创建密钥，并为每个密钥创建一个证书，再将每个证书转换为UEFI签名列表（二进制文件），最后使用相关密钥签署每个证书。

1. 创建全局唯一标识符（GUID）

   在创建密钥对之前，请先创建用于密钥生成的全局唯一标识符（GUID）。

   1. 连接到实例。
   2. 执行以下命令，创建用于密钥生成的全局唯一标识符（GUID）。

      uuidgen --random > GUID.txt

2. 创建平台密钥（必选）

   平台密钥（PK）是UEFI安全启动实例的信任根。

   1. 执行以下命令创建密钥，并将变量命名为PK。

      openssl req -newkey rsa:4096 -nodes -keyout PK.key -new -x509 -sha256 -days 3650 -subj "/CN=Platform key/" -out PK.crt

      其中相关参数说明如下：

      • keyout PK.key：私有密钥文件。
      • days 3650：证书有效天数。
      • out PK.crt：创建UEFI变量的证书。
      • CN=Platform key：密钥的公用名（CN）。您可以输入您自己企业的名称而不是平台密钥。
   2. 创建证书。

      openssl x509 -outform DER -in PK.crt -out PK.cer

   3. 将证书转换为UEFI签名列表。

      cert-to-efi-sig-list -g "$(< GUID.txt)" PK.crt PK.esl

   4. 使用私有PK签署UEFI签名列表。

      sign-efi-sig-list -g "$(< GUID.txt)" -k PK.key -c PK.crt PK PK.esl PK.auth

3. 创建密钥交换密钥（必选）

   私有密钥交换密钥（KEK）用于向签名数据库（DB）添加密钥，该数据库是用于在系统上启动的授权签名列表。

   1. 创建密钥。

      openssl req -newkey rsa:4096 -nodes -keyout KEK.key -new -x509 -sha256 -days 3650 -subj "/CN=Key Exchange Key/" -out KEK.crt

   2. 创建证书。

      openssl x509 -outform DER -in KEK.crt -out KEK.cer

   3. 将证书转换为UEFI签名列表。

      cert-to-efi-sig-list -g "$(< GUID.txt)" KEK.crt KEK.esl

   4. 使用私有PK签署签名列表。

      sign-efi-sig-list -g "$(< GUID.txt)" -k PK.key -c PK.crt KEK KEK.esl KEK.auth

4. 创建签名数据库（必选）

   签名数据库（DB）列表包含授权在系统上启动的授权密钥。要修改签名数据库列表，需要私有密钥交换密钥（KEK）。

   开启镜像安全启动时将使用此步骤中创建的私有密钥签名。

   1. 创建密钥。

      openssl req -newkey rsa:4096 -nodes -keyout db.key -new -x509 -sha256 -days 3650 -subj "/CN=Signature Database key/" -out db.crt

   2. 创建证书。

      openssl x509 -outform DER -in db.crt -out db.cer

   3. 将证书转换为UEFI签名列表。

      cert-to-efi-sig-list -g "$(< GUID.txt)" db.crt db.esl

   4. 使用私有密钥交换密钥（KEK）签署签名列表。

      sign-efi-sig-list -g "$(< GUID.txt)" -k KEK.key -c KEK.crt db db.esl db.auth

5. 创建禁用签名数据库（可选）

   禁用签名数据库（DBX）的作用是禁用特定的db证书，可以是证书列表或哈希列表。

6. 创建时间戳签名数据库（可选）

   时间戳签名数据库（DBT）的作用是对签名时间戳进行签名，当db证书在dbx中，且dbx指定了吊销时间，如果签名时间在吊销时间之前，则db证书可以用于验签，否则不能用于验签。

使用密钥对ECS镜像进行签名

对于HCE系统，需要对如下镜像进行签名：

/boot/efi/EFI/hce/shimx64.efi

/boot/efi/EFI/hce/mmx64.efi

/boot/efi/EFI/hce/grubx64.efi

/boot/vmlinuz-5.10.0-60.18.0.50.r951_39_66.hce2.x86_64

使用uname -a命令可查看镜像内核版本，例如：

linux-iXZPNN:~ # uname -a
Linux linux-iXZPNN 5.10.0-60.18.0.50.r951_39_66.hce2.x86_64 #1 SMP Sun Jul 30 15:05:32 UTC 2023 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

使用以下语法对镜像进行签名：

sbsign --key db.key --cert db.crt --output /boot/efi/EFI/hce/shimx64.efi /boot/efi/EFI/hce/shimx64.efi

sbsign --key db.key --cert db.crt --output /boot/efi/EFI/hce/mmx64.efi /boot/efi/EFI/hce/mmx64.efi

sbsign --key db.key --cert db.crt --output /boot/efi/EFI/hce/grubx64.efi /boot/efi/EFI/hce/grubx64.efi

sbsign --key db.key --cert db.crt --output /boot/vmlinuz-5.10.0-60.18.0.50.r951_39_66.hce2.x86_64 /boot/vmlinuz-5.10.0-60.18.0.50.r951_39_66.hce2.x86_64

获取安全启动证书

请联系镜像提供方获取安全启动证书。

安全启动证书转码

• 平台密钥（Platform Key）转码

  __platform_key=$(cat PK.der | base64 -w 0)

• 密钥交换密钥（Key Exchange Key）转码

  __key_exchange_key=$(cat KEK.der | base64 -w 0)

• 签名数据库（Signature Database）转码

  __signature_database=$(cat DB.der | base64 -w 0)

• 禁用签名数据库（Forbidden Signatures Database）转码

  __forbidden_signatures_database=$(cat DBX.der | base64 -w 0)

• 时间戳签名数据库（Timestamp Signatures Database）转码

  __timestamp_signatures_database=$(cat DBT.der | base64 -w 0)

• PK.der为平台密钥（Platform Key）证书。
• KEK.der为密钥交换密钥（Key Exchange Key）证书。
• DB.der为签名数据库（Signature Database）证书。
• DBX.der为禁用签名数据库（Forbidden Signatures Database）证书。
• DBT.der为时间戳签名数据库（Timestamp Signatures Database）证书。

创建私有镜像

您可以通过镜像服务IMS创建私有镜像，创建私有镜像的方式包括：

• 通过云服务器或备份创建私有镜像：通过云服务器或备份创建私有镜像概述
• 通过镜像文件创建私有镜像：通过镜像文件创建私有镜像概述

更新安全启动镜像元数据

可通过“更新镜像信息”接口，更新以下镜像元数据。

接口获取地址：更新镜像信息

hw_firmware_type=uefi
__support_secure_boot=true
__platform_key=${__platform_key}
__key_exchange_key=${__key_exchange_key}
__signature_database=${__signature_database}
__forbidden_signatures_database=${__forbidden_signatures_database}
__timestamp_signatures_database=${__timestamp_signatures_database}

开启镜像安全启动

1. 登录管理控制台。
2. 单击管理控制台左上角的，选择区域和项目。
3. 选择“计算 > 镜像服务”，进入镜像服务页面。
4. 单击“私有镜像”页签进入对应的镜像列表。
5. 在镜像所在行的“操作”列下，单击“修改”。
6. 在弹出的“修改镜像”对话框中，启动方式选择“UEFI”。
7. 开启安全启动选项后，在选项下方的密钥数据库后面填写对应的输入内容。
8. 单击“确定”。

配置ECS安全启动

1. 登录管理控制台。
2. 单击管理控制台左上角的，选择区域和项目。
3. 单击“”，选择“计算 > 弹性云服务器”。
4. 单击“购买弹性云服务器”，系统进入创建页。
5. 根据业务需要，设置“可信系统”。
   • 勾选“安全启动”，开启安全启动。
   • 去勾选“安全启动”，关闭安全启动。

   购买弹性云服务器的基础配置、网络配置以及高级配置，请参见自定义购买弹性云服务器。

6. 单击“确认”，完成安全启动配置。

后续操作

• 验证是否启用了UEFI安全启动（Windows）
  1. 打开msinfo32工具。
  2. 检查Secure Boot State（安全启动状态）字段。

     若Secure Boot State值为Supported（支持），表示已开启UEFI安全启动。

     

• 验证是否启用了UEFI安全启动（Linux）
  1. 在实例上，运行以下命令。

     mokutil --sb-state

  2. 确认输出结果。
     • 如果启用了UEFI安全启动，则输出结果中包含SecureBoot enabled。
     • 如果未启用UEFI安全启动，则输出结果中包含SecureBoot disabled或Failed to read SecureBoot。