Linux install module at boot

systemd-boot

systemd-boot, previously called gummiboot (German for: ‘rubber dinghy’), is a simple UEFI boot manager which executes configured EFI images. The default entry is selected by a configured pattern (glob) or an on-screen menu to be navigated via arrow-keys. It is included with systemd , which is installed on an Arch system by default.

It is simple to configure but it can only start EFI executables such as the Linux kernel EFISTUB, UEFI shell, GRUB, or the Windows Boot Manager.

Contents

Installation

Installing the EFI boot manager

To install the systemd-boot EFI boot manager, first make sure the system has booted in UEFI mode and that UEFI variables are accessible. This can be checked by running the command efivar —list or, if efivar is not installed, by doing ls /sys/firmware/efi/efivars (if the directory exists, the system is booted in UEFI mode).

esp will be used throughout this page to denote the ESP mountpoint, e.g. /boot or /efi . This assumes that you have chroot ed to your system’s mount point.

With the ESP mounted to esp , use bootctl to install systemd-boot into the EFI system partition by running:

This will copy the systemd-boot boot loader to the EFI partition: on a x64 architecture system /usr/lib/systemd/boot/efi/systemd-bootx64.efi will be copied to esp/EFI/systemd/systemd-bootx64.efi and esp/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI . It will then set systemd-boot as the default EFI application (default boot entry) loaded by the EFI Boot Manager.

To conclude the installation, configure systemd-boot.

Installation using XBOOTLDR

A separate boot partition of type «Linux extended boot» can be created to keep the kernel and initramfs separate from the esp partition. XBOOTLDR [1] must have a partition type GUID of «bc13c2ff-59e6-4262-a352-b275fd6f7172» .

This is particularly helpful to dual boot with Windows with an existing EFI system partition that is too small. Otherwise create an esp partition as normal plus another for boot on the same physical drive. The size of boot should be enough to accommodate all of the kernels you are going to install.

During install mount esp to /mnt/efi and boot to /mnt/boot .

Once in chroot use the command:

To conclude the installation, configure systemd-boot.

Updating the EFI boot manager

Whenever there is a new version of systemd-boot, the boot manager can be optionally reinstalled by the user. This can be performed manually, or the update can be automatically triggered using pacman hooks. The two approaches are described thereafter.

Manual update

Use bootctl to update systemd-boot:

If the location of the ESP is non-standard (i.e., it is not /efi , /boot , or /boot/efi ), you need to explicitly provide it using the —esp-path parameter.

Automatic update

The package systemd-boot-pacman-hook AUR provides a Pacman hook to automate the update process. Installing the package will add a hook which will be executed every time the systemd package is upgraded. Alternatively, to replicate what the systemd-boot-pacman-hook package does without installing it, place the following pacman hook in the /etc/pacman.d/hooks/ directory:

If you have Secure Boot enabled, you may want to install a pacman hook to automatically re-sign the kernel and systemd-boot when the former is updated.

The Target needs to be duplicated each time you want to add a new package. With respect to the find statement, since we had a condition with the filenames and ALPM hooks are being split on spaces, we had to surround the whole statement by quotes in order for the hook to be parsed properly. Since systemd-boot is located in sub-directories, the depth needed to be adjusted as well so that we removed the -maxdepth argument. In order to avoid hassle, if you are unsure, try to reinstall the package you want to test to see if the hook and signing part are processed successfully. See Pacman#Hooks or alpm-hooks(5) for more information.

Configuration

Loader configuration

The loader configuration is stored in the file esp/loader/loader.conf .

This section is being considered for removal.

The following settings can be specified:

• default – default entry to select as defined in #Adding loaders; it can be a wildcard like arch-*.conf .
• timeout – menu timeout in seconds before the default entry is booted. If this is not set, the menu will only be shown on Space key (or most other keys actually work too) press during boot.
• editor – whether to enable the kernel parameters editor or not. yes (default) is enabled, no is disabled; since the user can add init=/bin/bash to bypass root password and gain root access, it is strongly recommended to set this option to no if the machine can be accessed by unauthorized persons.
• auto-entries – shows automatic entries for Windows, EFI Shell, and Default Loader if set to 1 (default), 0 to hide;
• auto-firmware – shows entry for rebooting into UEFI firmware settings if set to 1 (default), 0 to hide;
• console-mode – changes UEFI console mode:
  • 0 for 80×25;
  • 1 for 80×50;
  • 2 and above for non-standard modes provided by the device firmware, if any;
  • auto picks a suitable mode automatically;
  • max for highest available mode;
  • keep (default) for the firmware selected mode.
• random-seed-mode — controls whether to read the random seed from the file esp/loader/random-seed . If set to with-system-token (default), it loads the seed from file only if the EFI variable LoaderSystemToken is set; if set to always , it loads the seed from file even if the EFI variable is unset; and if set to off , the file is ignored.

For a detailed explanation of the available settings and their corresponding arguments see the loader.conf(5) manual. A loader configuration example is provided below:

Adding loaders

systemd-boot will search for boot menu items in esp/loader/entries/*.conf and additionally in boot/loader/entries/*.conf if using XBOOTLDR. Note that entries in esp can only use files (e.g. kernels, initramfs, images, etc.) in esp . Similarly, entries in boot can only use files in boot .

This section is being considered for removal.

The possible options are:

• title – operating system name. Required.
• version – kernel version, shown only when multiple entries with same title exist. Optional.
• machine-id – machine identifier from /etc/machine-id , shown only when multiple entries with same title and version exist. Optional.
• efi – EFI program to start, relative to your ESP ( esp ); e.g. /vmlinuz-linux . Either this parameter or linux (see below) is required.
• options – space-separated command line options to pass to the EFI program or kernel parameters. Optional, but you will need at least root=dev if booting Linux. This parameter can be omitted if the root partition is assigned the correct Root Partition Type GUID as defined in Discoverable Partitions Specification and if the systemd mkinitcpio hook is present.

For Linux boot, you can also use linux instead of efi . Or initrd in addition to options . The syntax is:

• linux and initrd followed by the relative path of the corresponding files in the ESP; e.g. /vmlinuz-linux ; this will be automatically translated into efi path and options initrd=path – this syntax is only supported for convenience and has no differences in function.

An example of loader files launching Arch from a volume labeled arch_os and loading Intel CPU microcode is:

systemd-boot will automatically check at boot time for Windows Boot Manager at the location /EFI/Microsoft/Boot/Bootmgfw.efi , UEFI shell /shellx64.efi and EFI Default Loader /EFI/BOOT/bootx64.efi , as well as specially prepared kernel files found in /EFI/Linux/ . When detected, corresponding entries with titles auto-windows , auto-efi-shell and auto-efi-default , respectively, will be generated. These entries do not require manual loader configuration. However, it does not auto-detect other EFI applications (unlike rEFInd), so for booting the Linux kernel, manual configuration entries must be created.

EFI Shells or other EFI applications

This article or section needs expansion.

In case you installed EFI shells and other EFI application into the ESP, you can use the following snippets.

Examples of loading custom UEFI shell loaders:

Booting into EFI Firmware Setup

Most system firmware configured for EFI booting will add its own efibootmgr entries to boot into UEFI Firmware Setup.

Support hibernation

Kernel parameters editor with password protection

Alternatively you can install systemd-boot-password AUR which supports password basic configuration option. Use sbpctl generate to generate a value for this option.

Install systemd-boot-password with the following command:

With enabled editor you will be prompted for your password before you can edit kernel parameters.

Tips and tricks

Keys inside the boot menu

See systemd-boot(7) § KEY BINDINGS for the available key bindings inside the boot menu.

Choosing next boot

The boot manager is integrated with the systemctl command, allowing you to choose what option you want to boot after a reboot. For example, suppose you have built a custom kernel and created an entry file esp/loader/entries/arch-custom.conf to boot into it, you can just launch

and your system will reboot into that entry maintaining the default option intact for subsequent boots. To see a list of possible entries pass the —boot-loader-entry=help option.

If you want to boot into the firmware of your motherboard directly, then you can use this command:

Preparing a unified kernel image

This article or section is a candidate for moving to EFISTUB.

systemd-boot searches in esp/EFI/Linux/ for unified kernel images, which bundle the kernel, the init RAM disk (initrd), the kernel command line, /etc/os-release , and a splash image into one single file. This file can be easily signed for Secure Boot.

Put the kernel command line you want to use in a file, and create the bundle file like this:

Optionally sign the linux.efi file produced above.

Copy linux.efi into esp/EFI/Linux/ .

Grml on ESP

Grml is a small live system with a collection of software for system administration and rescue.

In order to install Grml on the ESP, we only need to copy the kernel vmlinuz , the initramfs initrd.img , and the squashed image grml64-small.squashfs from the iso file to the ESP. To do so, first download grml64-small.iso and mount the file (the mountpoint is henceforth denoted mnt); the kernel and initramfs are located in mnt/boot/grml64small/ , and the squashed image resides in mnt/live/grml64-small/ .

Next, create a directory for Grml in your ESP,

and copy the above-mentioned files in there:

In the last step, create an entry for the systemd-boot loader: In esp/loader/entries create a grml.conf file with the following content:

For an overview of the available boot options, consult the cheatcode for Grml.

systemd-boot on BIOS systems

If you need a bootloader for BIOS systems that follows The Boot Loader Specification, then systemd-boot can be pressed into service on BIOS systems. The Clover boot loader supports booting from BIOS systems and provides a simulated EFI environment.

Troubleshooting

Installing after booting in BIOS mode

If booted in BIOS mode, you can still install systemd-boot, however this process requires you to tell firmware to launch systemd-boot’s EFI file at boot, usually via two ways:

• you have a working EFI Shell somewhere else.
• your firmware interface provides a way of properly setting the EFI file that needs to be loaded at boot time.

If you can do it, the installation is easier: go into your EFI Shell or your firmware configuration interface and change your machine’s default EFI file to esp/EFI/systemd/systemd-bootx64.efi (or systemd-bootia32.efi depending if your system firmware is 32 bit).

Manual entry using efibootmgr

If the bootctl install command failed, you can create a EFI boot entry manually using efibootmgr :

Manual entry using bcdedit from Windows

If for any reason you need to create an EFI boot entry from Windows, you can use the following commands from an Administrator prompt:

Replace with the id returned by the first command. You can also set it as the default entry using

Источник

Используем Secure Boot в Linux на всю катушку

Технология Secure Boot нацелена на предотвращение исполнения недоверенного кода при загрузке операционной системы, то есть защиту от буткитов и атак типа Evil Maid. Устройства с Secure Boot содержат в энергонезависимой памяти базу данных открытых ключей, которыми проверяются подписи загружаемых UEFI-приложений вроде загрузчиков ОС и драйверов. Приложения, подписанные доверенным ключом и с правильной контрольной суммой, допускаются к загрузке, остальные блокируются.

Более подробно о Secure Boot можно узнать из цикла статей от CodeRush.

Чтобы Secure Boot обеспечивал безопасность, подписываемые приложения должны соблюдать некоторый «кодекс чести»: не иметь в себе лазеек для неограниченного доступа к системе и параметрам Secure Boot, а также требовать того же от загружаемых ими приложений. Если подписанное приложение предоставляет возможность недобросовестного использования напрямую или путём загрузки других приложений, оно становится угрозой безопасности всех пользователей, доверяющих этому приложению. Такую угрозу представляют загрузчик shim, подписываемый Microsoft, и загружаемый им GRUB.

Чтобы от этого защититься, мы установим Ubuntu с шифрованием всего диска на базе LUKS и LVM, защитим initramfs от изменений, объединив его с ядром в одно UEFI-приложение, и подпишем его собственными ключами.

Ограничения решений «из коробки»

Ubuntu, как и другие распространённые дистрибутивы, предлагает опцию шифрования всего диска с LVM во время установки. Дистрибутив в такой конфигурации без ошибок устанавливается на UEFI с активным Secure Boot.

Но Canonical в первую очередь заинтересована в работоспособности ОС на устройствах с включённым Secure Boot, а не в обеспечении безопасности за счёт него. Если вы хотите использовать Secure Boot как средство безопасности, то вы сами по себе.

Как Ubuntu реализует загрузку в Secure Boot с шифрованием всего диска и что с этим не так?

Red Hat разработали загрузчик shim, чтобы он работал на всех устройствах и служил на благо человечеству, соблюдая строгие предписания стандарта Secure Boot и загружая только доверенные UEFI-приложения. Canonical использует shim как прокси, встраивая в него свой публичный ключ и подписывая у Microsoft. Shim загружает GRUB, подписанный ключём Canonical, который затем загружает ядро, подписанное Canonical.

Начнём с того, что шифруется не весь диск — /boot остаётся незашифрованным, а значит и initramfs в нём. Доступ к initramfs означает root-доступ. Fail.

/boot остаётся незашифрованным, потому что устанавливаемый по умолчанию GRUB не может расшифровать диск без криптографических модулей. Которые почему-то не встроили в подписанный GRUB. GRUB’у запрещено загружать дополнительные модули в Secure Boot. Double Fail 1 .

GRUB должен верифицировать загружаемые ядра и отвергать неверно подписанные. Он этого не делает. Triple Fail.

GRUB загружает свои настройки из файла и по умолчанию предоставляет доступ к консоли. Подлинность конфигурационного файла не проверяется, с помощью его модификации или через консоль можно сделать что угодно: загрузить UEFI Shell, другое ядро, initramfs или передать аргументы ядру и получить root-доступ. Fatal Error 2 .

Что это всё означает?

Если в вашей системе есть ключ Microsoft 3 , то кто угодно может загрузиться с внешнего устройства, установить буткит и получить полный контроль над вашим устройством. Нет небходимости отключать Secure Boot: он уже не работает.

Согласно политике Microsoft о подписывании UEFI-приложений, все подписанные загрузчики GRUB и shim, используемые для загрузки GRUB, уже должны быть занесены в чёрный список.

Говорите , нужно просто отключить загрузку с внешних устройств? Это борьба с симптомами. Если у вас установлен незащищённый GRUB, то вас это не спасёт. Если на вашем устройстве стоит Windows, то вы можете выбрать из неё устройство для загрузки, и есть вероятность, что ваша прошивка это позволит 4 . Ещё остаётся PXE Network Boot. Поможет только пароль на включение устройства.

Вывод

Необходимо отказаться от чужих ключей. Пользователь должен контролировать Secure Boot. Загрузчик должен быть подписан пользователем, все незашифрованные и доступные для записи элементы в загрузке системы должны верифицироваться. Пользовательские данные должны быть зашифрованы. Чего мы и попытаемся добиться.

Установка Ubuntu с шифрованием всего диска с помощью LUKS и LVM

LUKS — Linux Unified Key Setup — обёртка для криптографической системы dm-crypt, позволяющая создавать виртуальные зашифрованные устройства в файлах и на физических дисках. С помощью LUKS можно зашифровать данные на всём диске для того, чтобы перед загрузкой ОС требовалось ввести пароль.

LVM — Logical Volume Manager — менеджер логических томов, с помощью которого мы разделим криптоконтейнер на тома. Тома LVM автоматически монтируются после ввода пароля к криптоконтейнеру, отдельный ввод пароля для каждого тома не требуется.

Следующие инструкции должны быть применимы к любому дистрибутиву на базе Ubuntu, для других потребуются коррективы. Сперва загрузитесь с Live CD или установочного образа в режиме Try before installing.

Разметка и шифрование

Чтобы загружаться с диска в режиме UEFI, он должен быть размечен в формате GPT. Разметку диска рассмотрим с помощью KDE Partition Manager и GParted. Если у вас их нет, установите один, соответствующий вашей среде.

Запустите редактор разделов и выберите интересующий вас диск, обычно это первый в системе — /dev/sda. Посмотрите свойства диска.

В строке Partition table указана используемая таблица разделов. Если диск размечен в формате dos/msdos (MBR), то его необходимо преобразовать в GPT. Это возможно сделать без потери данных, но здесь я этого описывать не буду, поищите инструкции в интернете. Если на диске нет важных данных и вы хотите форматировать его в GPT, создайте новую таблицу.

На диске должен быть как минимум один раздел ESP (EFI System Partition), в котором будут храниться загрузчики. Если на этом диске установлена ОС в режиме UEFI, то один такой раздел уже есть. В любом случае я рекомендую создать новый размером не меньше 100 МБ. ESP должен быть отформатирован в один из FAT-форматов, предпочтительно в FAT32, а также помечен как загрузочный.

Дальше нужно создать раздел для шифрования. Тем же образом, что и ESP, только без форматирования (unformatted), выставления флагов и размером побольше — так, чтобы вместил систему и раздел подкачки. Создадим в этом разделе криптоконтейнер LUKS через терминал, предварительно перейдя в режим суперпользователя.

Отформатируем раздел с указанием современных алгоритмов шифрования и хеширования. В режиме XTS длину ключа необходимо указывать в два раза больше, поэтому для AES-256 нужно указать ключ длиной 512 бит. Параметр —iter-time задаёт время в миллисекундах, затрачиваемое на генерацию ключа из вводимого пароля функцией PBKDF2. Большее количество итераций усложняет перебор пароля, но и увеличивает время ожидания после ввода верного пароля.

Подтвердите форматирование, написав YES, введите пароль. Теперь откройте криптоконтейнер (sda2_crypt — имя для маппинга) и введите тот же пароль.

Контейнер должен стать доступным как блочное устройство /dev/mapper/sda2_crypt. Перейдём к разметке логических томов внутри криптоконтейнера. Инициализируем физический раздел LVM поверх /dev/mapper/sda2_crypt.

Внутри этого физического раздела создадим группу томов с именем ubuntu.

Теперь мы можем создавать логические тома внутри этой группы. Первым делом создадим том для раздела подкачки и инициализируем его. Рекомендуемый размер — от sqrt(RAM) до 2xRAM в гигабайтах.

Добавим том для корня и создадим в нём файловую систему ext4. Хорошей практикой считается оставлять свободное место и расширять тома по мере необходимости, поэтому выделим для корня 20 ГБ. По желанию в свободном месте можно будет разметить дополнительные тома для home, usr, var и так далее. Выделить всё свободное место для тома можно с помощью параметра -l 100%FREE .

С разметкой закончено, можно перейти к установке.

Установка

Так как мы планируем создать загрузчик самостоятельно, да и установщик Ubuntu не поддерживает шифрование /boot, запустим установку без создания загрузчика.

На этапе разметки диска выберите Вручную.

Здесь нам необходимо указать точки монтирования. Выберите /dev/mapper/ubuntu-root, укажите использование в качестве журналируемой файловой системы Ext4, точку монтирования (Mount Point) в /, без форматирования. Ubiquity сама подхватит /dev/mapper/ubuntu-swap как раздел подкачки и запомнит один из системных разделов EFI. Экран разметки должен выглядеть так:

Закончите установку и не перезагружайтесь.

Настройка crypttab, fstab и resume

Смонтируйте корень установленной системы в /mnt, свяжите /dev, /sys и /proc с /mnt/dev, /mnt/sys и /mnt/proc соответственно, а также /etc/resolv.conf с /mnt/etc/resolv.conf, чтобы у вас был доступ к сети. Теперь смените корневой каталог с помощью chroot .

Вам необходимо вручную заполнить /etc/crypttab — файл, описывающий монтируемые при загрузке криптоконтейнеры.

В него нужно добавить запись о /dev/sda2, монтируемом в /dev/mapper/sda2_crypt. Настроим монтирование по UUID, а не по имени устройства. Чтобы узнать UUID /dev/sda2, откройте другой терминал и воспользуйтесь командой:

В строке, начинающейся с /dev/sda2, будет записан его UUID. Скопируйте его (Ctrl+Shift+C). В /etc/crypttab добавьте запись вида имя_маппинга UUID= none luks, вставив UUID (Ctrl+Shift+V). Закройте nano , нажав Ctrl+X и Y, подтвердив сохранение.

Проверьте, чтобы в /etc/fstab были правильно описаны монтируемые разделы, а в /etc/initramfs-tools/conf.d/resume указан раздел для пробуждения из гибернации.

После всех изменений обновите образ initramfs.

Не выходите из системы и chroot ,

Создание загрузчика

Ядро Linux поддерживает загрузку напрямую из UEFI, если оно было скомпилировано с параметром CONFIG_EFI_STUB. В таком случае initramfs обычно хранится рядом в ESP, и путь к нему передаётся в аргументах к ядру.

Однако отсутствие верификации initramfs позволяет встроить в него вредоносный код, имея доступ на запись в ESP. Teddy Reed предлагает компилировать ядро, встраивая в него initramfs.

Процесс компиляции ядра достаточно длительный, её придётся производить после каждого изменения initramfs. К счастью, есть другой способ. В пакете systemd (ранее в gummiboot ) находится linuxx64.efi.stub — заготовка UEFI-приложения, в которую можно встроить ядро, initramfs и аргументы, передаваемые ядру. Подписав это UEFI-приложение, мы защитим ядро и initramfs от изменений.

Для данной операции потребуется пакет binutils .

Запишем в /tmp/cmdline аргументы, которые будут передаваться ядру.

В /boot хранятся образы ядра (vmlinuz-*-generic) и initramfs (initrd.img-*-generic). Определите последнюю версию и встройте их в заготовку.

Полученное UEFI-приложение ubuntu.efi необходимо расположить в ESP в каталоге EFI/BOOT/. Установщик Ubuntu должен был определить ESP и настроить монтирование в /boot/efi. Если в этом ESP нет других загрузчиков, то ubuntu.efi можно скопировать в /boot/efi/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI, тогда он будет загружаться при выборе этого раздела в меню загрузки UEFI.

Если в ESP уже записан загрузчик BOOTX64.EFI, то можно создать ещё один ESP, либо записать ubuntu.efi под другим именем и добавить соответствующую загрузочную запись через встроенную в вашу прошивку консоль UEFI (UEFI Shell). Использование efibootmgr не рекомендовано 5 .

UPD: Если в вашу прошивку не встроен UEFI Shell, то скачать его можно отсюда. Положите его в EFI/BOOT/BOOTX64.EFI любого ESP и загружайтесь с отключённым Secure Boot. Чтобы добавить загрузочную запись, введите команду:

Спасибо Prototik за ссылку на UEFI Shell. Список остальных команд можно найти здесь.

Если у вас включён Secure Boot, то загрузиться с ubuntu.efi не получится, так как он не подписан. Временно отключите Secure Boot и загрузитесь, либо продолжите из chroot.

Настройка Secure Boot

Генерацию ключей, их установку в прошивку и подписывание UEFI-приложений описал CodeRush здесь, поэтому я буду считать, что вы всё понимаете и умеете.

Остаётся только подписать созданный нами загрузчик.

Поместите BOOTX64.EFI в каталог EFI/BOOT/ раздела EFI, с которого вы планируете загружаться.

Автоматизация

Чтобы загрузчик автоматически обновлялся и подписывался при обновлении initramfs, создайте скрипт update-efi-loader в /etc/initramfs/post-update.d/, изменив пути где требуется.

Дайте скрипту право на исполнение.

При обновлении ядра придётся произвести эту операцию вручную.

Подписывание драйверов и модулей ядра

Если вам нужно установить сторонние или собственные драйвера и модули ядра, их необходимо подписать. Для подписи модулей ядра требуются сертификат в формате DER и ключ без пароля, то есть сгенерированный с параметром -nodes .

Для подписывания используется скрипт sign-file .

Чтобы добавить этот сертификат в прошивку, его необходимо преобразовать в формат PEM, затем в ESL и подписать ключом KEK.

Очевидные советы

Если вашей задачей стоит защита данных на устройстве, то Secure Boot выполнит свою работу и не больше. Остальное возлагается на вас.

Не добавляйте чужих ключей в прошивку. Даже от Microsoft. В первую очередь от Microsoft.

Не подписывайте UEFI Shell, KeyTool или другие приложения, имеющие доступ к записи в NVRAM. Используйте их в Setup Mode.

Не оставляйте устройство включённым без присмотра. Устройство в ждущем режиме (suspend to RAM) содержит в RAM расшифрованные данные и мастер-ключи от криптоконтейнеров.

Установите пароль на UEFI Setup не проще, чем от вашего криптоконтейнера.

При физическом доступе к внутренностям устройства можно отключить Secure Boot, сбросив память NVRAM или повредив её, а также оставить хардварную закладку. Такая атака успешна только тогда, когда она незаметна. Сделайте так, чтобы вы о ней могли узнать: заклейте винты на корпусе трудновоспроизводимыми стикерами, обмажьте их лаком с блёстками. Опечатайте своё устройство.

Поставьте первым в списке загрузки неподписанное приложение. Если вы однажды не увидите сообщение от Secure Boot, то ваше устройство однозначно скомпрометировано.

Надёжнее отключённого от интернета устройства, хранимого в сейфе, всё равно ничего не придумаешь. Уязвимости в реализации Secure Boot в конкретных прошивках не исключены.

Бонус: возвращение гибернации

При шифровании всего диска вместо ждущего режима для сохранения состояния и продолжения работы с места остановки обычно используется гибернация, она же спящий режим или suspend to disk.

Из соображений безопасности разработчики ядра отключили возможность гибернации при включённом верифицировании модулей ядра. Аргументируется это тем, что образ восстановления не верифицируется при пробуждении, раздел подкачки может быть подменён и тогда система проснётся с непроверенным и потенциально вредоносным кодом.

Это верно в том случае, если initramfs не верифицируется и/или раздел подкачки не зашифрован. Однако независимо от использования гибернации при таких условиях initramfs может быть подменён, а чувствительные данные восстановлены из раздела подкачки. В нашей конфигурации initramfs верифицируется, будучи включённым в подписанный загрузочный файл, а раздел подкачки зашифрован. Значит, данное ограничение для нас бессмысленно.

Chung-Yi Lee ещё в 2013 предложил верифицировать образ восстановления, а в 2015 представил реализующий его идею патч. Но воз и ныне там. Поэтому предположим, что мы достаточно защищены с нашим шифрованием, и вернём нам гибернацию без верификации.

Способ 1. Отключить верификацию модулей ядра

Включённая верификация модулей ядра отключает гибернацию. По умолчанию верификация модулей ядра включается вместе с Secure Boot, однако она от Secure Boot не зависит. Её можно отключить, оставив только Secure Boot.

Большого ущерба безопасности это нанести не должно. Модули ядра устанавливаются из доверенного источника вместе с обновлением ядра и хранятся на зашифрованном диске и в верифицируемом initramfs. Сторонние драйвера устанавливаются вручную, и будут они подписаны нами или нет, значения не имеет, ведь мы им уже доверяем. SecureApt для ядра и TLS/HTTPS для сторонних драйверов должны защитить от MiTM, и тогда остаётся только root-доступ к расшифрованному диску. Но в таком случае у злоумышленника уже есть наши данные.

«Оставить заявку» на отключение верификации модулей можно с помощью mokutil , а подтвердит её загрузчик shim .

Введите пароль, который затем потребуется посимвольно подтвердить. Теперь нужно загрузиться через shim и выбрать в нём Change Secure Boot state (sic!). Поместите /usr/lib/shim.efi в EFI/BOOT/BOOTX64.EFI на одном из ESP или добавьте загрузочную запись через UEFI Shell. Предварительно отключите Secure Boot, после верните обратно.

UPD 12.01.17: Вместе с shim.efi необходимо сохранять рядом и MokManager. В последних версиях пакета shim.efi и MokManager располагаются в /usr/lib/shim/, shimx64.efi и mmx64.efi.signed соответственно. Нужно переименовать mmx64.efi.signed в mmx64.efi.

Сейчас Secure Boot и гибернация работают, UEFI-приложения верифицируются, но модули ядра нет.

В принципе, shim и mokutil больше не требуются, их можно удалить.

Способ 2. Использовать старую версию ядра

Патч, отключающий гибернацию, появился в версии Ubuntu-4.4.0-18.34. Ubuntu-4.4.0-17.33 должна быть от него свободна. Однако оставаться на старом ядре, игнорируя обновления безопасности, не лучший вариант.

Способ 3. Скомпилировать своё ядро

Если ваше время ничего не стоит, то вы можете скомпилировать своё ядро без этого ограничения. Гарантий, что после долгих мучений вы будете довольны результатом, нет. Но если вы этого очень хотите, хвала Линусу Торвальдсу и GPLv2, у вас есть на это право. Вы можете предварительно протестировать скомпилированное мною ядро, чтобы не тратить зря время.

Получение исходного кода

apt-get

Самый простой способ получить исходный код для ядра вашей версии — скачать его из репозитория.

В /etc/apt/sources.list должны присутствовать указатели на репозитории исходных кодов. Обычно там уже есть закомменти­рованные записи с deb-src. Раскомментируйте их для репозиториев xenial main и xenial-security main, либо добавьте сами, а затем обновите индекс apt.

Загрузите исходный код и перейдите в создавшуюся директорию.

Обратите внимание на то, чтобы apt скачивал актуальную версию исходного кода. Проверьте номер версии у файла .dsc.

Если вы хотите поддерживать ядро в актуальном состоянии и перекомпилировать его по мере выхода обновлений с сохранением своих изменений, выберите git. Первоначальная загрузка займёт продолжительное время.

Создайте локальную копию git-репозитория ядра текущего релиза Ubuntu и перейдите в создавшуюся директорию.

По умолчанию git указывает на ветку master, соответствующую версии последнего релиза. Переключиться на другую версию можно по тегу релиза этой версии. Чтобы перечислить все теги по заданной маске, используйте git tag -l .

Создайте ветку temp для тега, соответствующего вашей версии, и переключитесь на неё.

Настройка

Загрузите пакеты, требуемые для компиляции (build dependencies).

Убедитесь, что скриптам выставлено право на исполнение, запустите чистку.

Скопируйте старый файл конфигурации в текущую директорию, запустите конфигурацию, выберите Load и загрузите config. Больше изменять ничего не требуется, выйдите и сохраните конфигурацию — Exit → Yes.

Измените файл kernel/power/hibernate.c, убрав проверку secure_modules().

Подготовьте файл к коммиту.

Если вы ещё не совершали коммитов и не вводили свои данные, сделайте это сейчас.

Сделайте коммит, введите комментарий.

Теперь ваши изменения сохранены в новом снимке состояния (snapshot). Если вы захотите обновиться до следующей версии и применить к ней те же самые изменения, используйте git rebase

Скрипты компиляции определяют версию ядра по последней записи в истории изменений (changelog) в директории debian.master. Добавьте новую запись, чтобы изменить версию.

К версии будет добавлен суффикс custom1, что отразится при сборке пакетов .deb и позволит установить их при уже установленных пакетах той же версии без суффикса. Однако этот суффикс распространяется только на имя пакета, но не на его содержимое: ядро и директория с его модулями будут иметь ту же версию 4.4.0-34-generic, и при установке старые файлы перезапишутся новыми. Чтобы этого избежать, измените версию ABI c 34 на, например, 3400.

Компиляция

Запустите чистку ещё раз и скомпилируйте ядро. Если вы не опытный разработчик ядра и не понимаете, как работают проверки ABI и модулей (я вот не понимаю), отключите их (skipabi=true, skipmodule=true), иначе ваша компиляция сломается на одном из последних этапов. Здесь используется многопоточная сборка пакетов с количеством потоков, равным количеству ядер процессора. Цель binary-generic означает компиляцию обычной разновидности ядра, архитектура определяется автоматически.

Если компиляция прошла успешно, то в вашей домашней директории появятся три пакета .deb. Необходимо установить linux-image- .deb, а также желательно linux-image-extra- .deb. Это можно сделать с помощью dpkg -i или через QApt, открыв пакет в файловом менеджере, если он это поддерживает. Будьте осторожны: если вы не изменяли версию ABI, то старое ядро и модули перезапишутся.

Снова соберите загрузочный файл.

Гибернация работает, но нестабильно. Как, впрочем, и без Secure Boot.

Способ 4. Отказ от гибернации и использование виртуализации

Если гибернация и работает, то это не делает её надёжным средством сохранения состояния. Это может быть проблемой моего железа, дистрибутива или, что более вероятно, KDE Plasma, но у меня Kubuntu просыпается через раз.

По уже описанной технологии в качестве хостовой ОС можно установить подходящий дистрибутив Linux, а гостевой — предпочитаемую для работы. При завершении работы автоматически останавливать виртуальную машину с сохранением состояния, а затем отключать устройство. При включении же восстанавливать состояние. Если ваше устройство поддерживает аппаратную виртуализацию, то для этого подойдёт Qemu KVM . Но это уже тема для отдельной статьи.

С большей надёжностью придёт и большая защищённость: чувствительные данные можно изолировать от опасной среды. Браузер и песочница для установки стороннних пакетов в одной виртуальной машине, важные персональные данные — в другой. Украсть мастер-ключ от зашифрованного диска в памяти хостовой ОС из гостевой гораздо сложнее. Кажется, для подобного существует Qubes OS. Но она данный момент не поддерживает Secure Boot. Fail.

На этом всё, приветствуются любые дополнения и замечания.

Примечания

↑ Решаемо путём сборки образа GRUB с нужными модулями с помощью grub-mkstandalone , но его придётся подписывать самому.

↑ Теоретически можно исправить, установив пароль, встроив grub.cfg в образ GRUB с помощью grub-mkstandalone и установив в grub.cfg prefix на невалидный путь, чтобы GRUB не мог найти второй grub.cfg на диске. Но опять же требуется подписывать образ самостоятельно.

↑ А он есть у всех кроме параноиков оправданно озабоченных своей безопасностью пользователей.

↑ У меня загрузиться с USB не даёт. Windows 8 и 10 также без пароля не пускают в безопасный режим или консоль.

↑ Говорят, некоторые прошивки он окирпичивает. Безопаснее создать по ESP на каждый загрузчик.

Источник