CN106648591A - 一种基于硬件加密的uefi bios***安全升级方法 - Google Patents

一种基于硬件加密的uefi bios***安全升级方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于硬件加密的UEFI BIOS***安全升级方法，属于计算机***安全技术领域，包括UEFI BIOS***升级和升级数据硬件安全加密两个方面，UEFI BIOS升级，UEFI包括SEC、PEI、DXE、BDS、TSL、RT加载过程，将***升级验证过程封装为DXE驱动，在DXE阶段进行验证检测，提高升级数据的安全性、完整性；升级数据，UEFI BIOS厂家通过利用国产密码芯片全部以国家密码算法完成对升级数据的硬件安全加密。本发明可解决任意升级对***带来的安全威胁，利用硬件KEY的随机数的唯一性以及密钥对的安全性提高***升级的安全性。

Description

一种基于硬件加密的UEFI BIOS***安全升级方法
技术领域
本发明涉及计算机***安全技术领域，具体地说是一种基于硬件加密的UEFIBIOS***安全升级方法。
背景技术
随着计算机的使用越来越普遍，计算机的安全性也越来越受到重视，尤其特殊行业对计算机的安全性有更高要求。
UEFI 统一可扩展固件接口，是一套介于平台固件与操作***之间的接口与数据结构的定义集合。UEFI BIOS发展迅速，且具有很多上代BIOS所没有的优势。但由于各方面发展不同，尤其是UEFI BIOS维护的安全方面，尚有不足需要继续改进。
比如对于UEFI BIOS 的升级更新，可通过网络、存储介质等方式进行升级。但在升级安全上，客户对升级数据的权限限制，升级数据的完整性、安全性验证等没有充分的保证，软件加密保护安全性较硬件加密保护安全性差、容易被恶意升级代码损坏***或者升级数据损坏引起***崩溃。尤其对于某些特殊行业对于UEFI BIOS升级安全性要求更严格。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种基于硬件加密的UEFI BIOS***安全升级方法，用以解决任意升级对***带来的安全威胁。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于硬件加密的UEFI BIOS***安全升级方法，包括UEFI BIOS***升级和升级数据硬件安全加密两个方面，
UEFI BIOS升级， UEFI 包括SEC、PEI、DXE、BDS、TSL、RT加载过程，将***升级验证过程封装为DXE驱动，在DXE阶段进行验证检测，提高升级数据的安全性、完整性；利用硬件KEY的随机数的唯一性以及密钥对的安全性提高***升级的安全性；
升级数据，UEFI BIOS厂家通过利用国产密码芯片全部以国家密码算法完成对升级数据的硬件安全加密，并发布数字证书给客户端，全部以国家密码算法实现加解密满足特殊行业需求，硬件加密升级，相对于软件加密安全性很大程度提高。
该方法实施方式如下：
1）、客户端计算机启动，检测模块检测到通过接口连接到电脑的KEY设备并读取其中的最终加密文件，分别提取数字信封和密文；
2）、UEFI BIOS厂家发布的数字证书，解密数字信封得到完整验证数据，并分别提取消息摘要和随机数；
3）、将步骤2提取的随机数与芯片内随机数比较验证相同则继续运行，否则升级失败，直接退出升级过程；
4）、用随机数作为加密分散因子使用SM4加密算法解密加密文件得到UEFI BIOS升级数据，经过SM3 HASH计算后生成的消息摘要；
5）、步骤4的消息摘要与步骤2提取的消息摘要进行比较验证，如果完全相等，说明升级数据没有篡改，保证升级数据的完整性，再进行相应的升级工作。否则升级失败，退出升级过程。
本发明的一种基于硬件加密的UEFI BIOS***安全升级方法和现有技术相比，具有以下有益效果：
可解决任意升级对***带来的安全威胁。需要BIOS厂商提供数字证书和对应硬件才能升级，没有获得证书或是对应的同一个升级数据存储介质KEY则无法升级***。全部以国家密码算法实现加解密满足特殊行业需求，硬件加密升级，相对于软件加密安全性很大程度提高。在DXE阶段进行验证检测，提高升级数据的安全性、完整性等。利用硬件KEY的随机数的唯一性以及密钥对的安全性提高***升级的安全性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种基于硬件加密的UEFI BIOS***安全升级方法，包括UEFI BIOS***升级和升级数据硬件安全加密两个方面，
UEFI BIOS升级， UEFI 包括SEC、PEI、DXE、BDS、TSL、RT加载过程，将***升级验证过程封装为DXE驱动，在DXE阶段进行验证检测，提高升级数据的安全性、完整性；利用硬件KEY的随机数的唯一性以及密钥对的安全性提高***升级的安全性。
客户端对UEFI BIOS的升级处理：
1)首先以UEFI规范标准编写DXE驱动程序，识别存储***升级数据的存储介质（KEY），并读取其中的最终加密文件。
2)由最终加密文件中分别提取数字信封和密文。
3)用收到的UEFI BIOS厂家发布的公钥，以SM2算法解密数字信封得到完整验证数据。
4）分别提取消息摘要和随机数。
5)将步骤4提取的随机数与芯片内随机数比较验证相同才能继续运行，否则升级失败，直接退出升级过程。
6)用随机数作为加密分散因子使用SM4加密算法解密加密文件得到UEFI BIOS升级数据.
7) UEFI BIOS升级数据经过SM3 HASH计算后生成的消息摘要。
8) 步骤7的消息摘要与步骤4提取的消息摘要进行比较验证，如果完全相等，说明升级数据没有篡改，保证升级数据的完整性，再进行相应的升级工作。否则升级失败，退出升级过程。
升级数据，UEFI BIOS厂家通过利用国产密码芯片全部以国家密码算法完成对升级数据的硬件安全加密，并发布数字证书给客户端，全部以国家密码算法实现加解密满足特殊行业需求，硬件加密升级，相对于软件加密安全性很大程度提高。
UEFI BIOS 厂商对升级数据的处理：
1)首先将***更新数据建立信息安全层，将升级数据经过SM3 HASH计算后生成的消息摘要，并与安全芯片生成的随机数组成新的完整验证数据。
2)用私钥以非对称国家密码算法SM2将完整验证数据加密为数字信封。
3）其中安全芯片内生成的随机数为加密分散因子，使用SM4国密算法将***更新数据加密成密文。安全芯片生成的随机数基本具有唯一性。不是BIOS厂家提供的对应KEY无法完成解密验证过程。
4）将数字信封和密文组成最终加密文件。
该基于硬件加密的UEFI BIOS***安全升级方法实施方式如下：
1）、客户端计算机启动，检测模块检测到通过接口连接到电脑的KEY设备并读取其中的最终加密文件，分别提取数字信封和密文；
2）、UEFI BIOS厂家发布的数字证书，解密数字信封得到完整验证数据，并分别提取消息摘要和随机数；
3）、将步骤2提取的随机数与芯片内随机数比较验证相同则继续运行，否则升级失败，直接退出升级过程；
4）、用随机数作为加密分散因子使用SM4加密算法解密加密文件得到UEFI BIOS升级数据，经过SM3 HASH计算后生成的消息摘要；
5）、步骤4的消息摘要与步骤2提取的消息摘要进行比较验证，如果完全相等，说明升级数据没有篡改，保证升级数据的完整性，再进行相应的升级工作。否则升级失败，退出升级过程。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (2)

1.一种基于硬件加密的UEFI BIOS***安全升级方法，其特征在于包括UEFI BIOS***升级和升级数据硬件安全加密两个方面，
UEFI BIOS升级， UEFI 包括SEC、PEI、DXE、BDS、TSL、RT加载过程，将***升级验证过程封装为DXE驱动，在DXE阶段进行验证检测，提高升级数据的安全性、完整性；利用硬件KEY的随机数的唯一性以及密钥对的安全性提高***升级的安全性；
升级数据，UEFI BIOS厂家通过利用国产密码芯片全部以国家密码算法完成对升级数据的硬件安全加密，并发布数字证书给客户端，全部以国家密码算法实现加解密满足特殊行业需求，硬件加密升级。
2.根据权利要求1所述的一种基于硬件加密的UEFI BIOS***安全升级方法，其特征在于该方法实施方式如下：
1）、客户端计算机启动，检测模块检测到通过接口连接到电脑的KEY设备并读取其中的最终加密文件，分别提取数字信封和密文；
2）、UEFI BIOS厂家发布的数字证书，解密数字信封得到完整验证数据，并分别提取消息摘要和随机数；
3）、将步骤2提取的随机数与芯片内随机数比较验证相同则继续运行，否则升级失败，直接退出升级过程；
4）、用随机数作为加密分散因子使用SM4加密算法解密加密文件得到UEFI BIOS升级数据，经过SM3 HASH计算后生成的消息摘要；
5）、步骤4的消息摘要与步骤2提取的消息摘要进行比较验证，如果完全相等，说明升级数据没有篡改，保证升级数据的完整性，再进行相应的升级工作；否则升级失败，退出升级过程。
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