uefi 安装启动

十一月 28, 2025 #uefi #secure boot

Secure Boot 的签名链（PK/KEK/DB）中的各自的作用？

结合完整的 Secure Boot 启动链（shim → grub → kernel）进行详细的解释

信任链的根源 (OEM/固件)

首先，UEFI 安全启动的信任链始于固件（BIOS/UEFI）。固件中预先存储了三个关键的密钥数据库：
平台密钥 (PK - Platform Key): 最高级的密钥，用于签署 KEK 的更新。由 PC 制造商 (OEM) 负责管理。
密钥交换密钥 (KEK - Key Exchange Key): 用于签署签名数据库 (db) 和禁止签名数据库 (dbx) 的更新。
签名数据库 (db - Signature Database): 包含了被允许执行的操作系统引导加载程序、驱动程序等组件的公钥或证书。
初始状态下，这个 db 数据库中通常包含：
OEM 自己的证书：用于验证固件更新和 OEM 自己的工具。
Microsoft Corporation UEFI CA 证书：允许启动所有由微软签名的组件，包括 Windows 启动管理器以及由微软服务签名的第三方引导加载程序。

UEFI 固件内部存有四类关键数据库：

名称	类型	主要作用	由谁管理
PK（Platform Key）	公开证书 + 私钥在厂商手上	管理平台最顶层权限（用来更新 KEK）	OEM（华硕、联想等）
KEK（Key Exchange Key）	公开证书	用来更新 DB / DBX	OEM、Microsoft
DB（Allowed Signatures）允许列表	证书 + Hash	允许启动的 EFI 程序的签名	Microsoft（多数 PC），OEM，用户
DBX（Forbidden Signatures）禁止列表	证书 + Hash	被吊销/恶意的 EFI 程序摘要	Microsoft

Secure Boot 的工作原则：UEFI 只允许 DB 中签名的文件启动，禁止 DBX 中的文件。

UEFI 会从 DB/DBX 中取证书来验证 shim 的签名
shim.efi 验证 grubx64.efi（第二级验证）
- shim 内置了一个 shim-own certificate (MOK)
  - → 是从 Linux 发行版（或用户）生成的
  - → 不需要微软参与
- 所以 shim 的验证过程：
  - shim 内的 MOK 列表（Machine Owner Keys） ↓ 验证 grub 是否被 MOK 签名 grub 才能启动
- shim 的最大用途：让 Linux 自己管理信任链，而不依赖微软。
- 用户也可以加入自己的 MOK（mokutil --import）这样用户可以签：
  - grub
  - kernel
  - initrd
  - 甚至自己写的 EFI 程序
grubx64.efi 验证 Linux kernel（第三级验证）
- 使用 shim 提供的验证接口（shim_lock）
  - ↓ 验证 kernel 是否被 MOK（DB）签名
  - kernel 才能加载
通常：
- 在 Ubuntu / Debian，kernel 已经用 Canonical 的私钥签名（内置在 shim MOK 内）
- 在 Fedora，kernel 用 Red Hat 的私钥签名
- 所以 grub加载内核时会调用 shim 的验证函数：
- verify_pe_signature()
- 决定内核是否可信。

微软的角色：商业公司的“代理签名”

微软确实在为其他商业公司签名方面扮演了核心角色，但不是直接负责。
机制：微软提供了一个 UEFI CA (Certificate Authority) 证书，这个证书被全球几乎所有 OEM 预装在了 UEFI 固件的 db 数据库中。
服务：许多第三方操作系统供应商或硬件/驱动程序制造商（如主流的 Linux 发行版，如 Canonical/Ubuntu、Red Hat 等）为了让他们的启动文件能在一台开启了安全启动的 Windows 电脑上运行，会向微软的硬件仪表板（Hardware Dashboard）提交他们的启动文件（例如 Linux 的 shim.efi）。
签名：微软使用自己的 Microsoft UEFI CA 证书的私钥，为这些第三方文件进行数字签名。
结果：固件检查启动文件时，发现它是由 Microsoft UEFI CA 签名的，而这个 CA 证书在 db 数据库中是被信任的，因此允许启动。

自己签名 Secure Boot 的实际流程（完整步骤）

下面是 Linux 下常见的方式（OpenSSL + sbsigntools）：

① 生成三套密钥（PK/KEK/DB）

openssl req -new -x509 -newkey rsa:2048 -sha256 -keyout PK.key -out PK.crt -subj "/CN=Custom PK/" -days 3650
openssl req -new -x509 -newkey rsa:2048 -sha256 -keyout KEK.key -out KEK.crt -subj "/CN=Custom KEK/" -days 3650
openssl req -new -x509 -newkey rsa:2048 -sha256 -keyout DB.key -out DB.crt -subj "/CN=Custom DB/" -days 3650

② 生成 UEFI 可识别的 .auth 文件

cert-to-efi-sig-list -g "$(uuidgen)" PK.crt PK.esl
sign-efi-sig-list -k PK.key -c PK.crt PK PK.esl PK.auth

KEK/DB 同理。

③ 进入 BIOS，切换到 Custom Secure Boot

大多数设备 BIOS 中选择：
Secure Boot → Custom Mode
然后可以导入你的 PK.auth, KEK.auth, DB.auth

④ 使用你的 DB 私钥签名引导程序

例如对 GRUB2 EFI 文件签名：
sbsign --key DB.key --cert DB.crt --output grubx64.efi grubx64.efi
然后用这个签名过的 grubx64.efi 启动即可。