Lennart Poettering föreslog en ny arkitektur för verifierad uppstart av Linux

Lennart Poettering har publicerat ett förslag om en uppgradering av bootprocessen för Linux-distributioner, vilket syftar till att lösa befintliga problem och förenkla organiseringen av en fullständig verifierad bootning som bekräftar integriteten hos kärnan och det grundläggande systemmiljön. De nödvändiga ändringarna för att tillämpa den nya arkitekturen har redan inkluderats i kodbasen för systemd och berör komponenter såsom systemd-stub, systemd-measure, systemd-cryptenroll, systemd-cryptsetup, systemd-pcrphase och systemd-creds.

De föreslagna ändringarna handlar om att skapa en enhetlig universell bild kallad UKI (Unified Kernel Image), som kombinerar Linux kärnbild, en handläggare för att ladda kärnan från UEFI (UEFI boot stub) och det systemmiljö som laddas i minnet initrd, som används för initialisering före montering av rotfilsystemet. Istället för bilden av RAM-disken initrd kan hela systemet packas i UKI, vilket möjliggör skapandet av fullständigt verifierade systemmiljöer som laddas i RAM-minnet. UKI-bilden presenteras som en körbar fil i PE-format, vilken kan laddas inte bara med traditionella laddare, utan också direkt anropas från UEFI-firmware.

Möjligheten att anropas från UEFI möjliggör användning av integritetskontroll och verifikation genom digital signatur, som omfattar inte bara kärnan utan även innehållet i initrd. Samtidigt gör stöd för anrop från traditionella laddare det möjligt att bibehålla sådana funktioner som att tillhandahålla flera versioner av kärnan och automatiskt återgå till den fungerande kärnan om problem med den nya kärnan upptäcks efter att uppdateringen har installerats.

I dagsläget använder de flesta Linux-distributioner en kedja av "firmware → verifierad digital signatur Microsoft shim-lager → verifierad digital signatur distributionsladdare GRUB → verifierad digital signatur distributionskärna Linux → icke verifierad miljö initrd → rotfilsystemet" under initialiseringen. Avsaknaden av verifiering av initrd i traditionella distributioner skapar säkerhetsproblem, eftersom nycklar för att dekryptera rotfilsystemet hämtas i denna miljö.

Verifiering av initrd-bilden stöds inte eftersom denna fil skapas på användarens lokala system och inte kan certifieras med en digital signatur från distributionen, vilket gör det mycket svårt att organisera kontrollen vid användning av SecureBoot-läget (för att certifiera initrd måste användaren generera sina egna nycklar och ladda upp dem i UEFI-firmware). Dessutom tillåter den befintliga boot-organisationen inte att information från TPM PCR-register (Platform Configuration Register) används för att kontrollera integriteten hos användarutrymmets komponenter, förutom shim, grub och kärnan. Bland de befintliga problemen nämns även svårigheten med att uppdatera bootloadern och avsaknaden av möjlighet att begränsa åtkomsten till nycklar i TPM för gamla versioner av OS som blivit irrelevanta efter att uppdateringen installerats.

Huvudsyften med att införa den nya boot-arkitekturen:

• Att tillhandahålla en helt verifierad boot-process som täcker alla steg från firmware till användarutrymmet och som bekräftar äktheten och integriteten hos de laddade komponenterna.
• Bindning av kontrollerade resurser till TPM PCR-register med uppdelning efter ägare.
• Möjlighet att förhandsberäkna PCR-värden baserat på de som används vid inladdning av kärnan, initrd, konfiguration och lokalt system-ID.
• Skydd mot rollback-attacker som är relaterade till att återgå till en tidigare sårbar version av systemet.
• Förenkling och ökning av tillförlitligheten för uppdateringar.
• Stöd för OS-uppdateringar som inte kräver återanvändning eller lokal förberedelse av TPM-skyddade resurser.
• Systemets beredskap för att genomföra fjärrattestation för att bekräfta korrektheten hos det laddade OS:et och inställningarna.
• Möjlighet att bifoga konfidentiella data till specifika steg i uppstarten, till exempel att hämta krypteringsnycklar från TPM för rotfilssystemet.
• Att tillhandahålla en säker, automatisk och användaroberoende process för att låsa upp nycklar för att dekryptera disken med rotpartitionen.
• Användning av chip som stöder TPM 2.0-specifikationen, med möjlighet att gå tillbaka till system utan TPM.

Källa: opennet.ru