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幕后 - 保护系统安全启动,Windows 10安全引导简介

Surface爱好者俱乐部  · 公众号  ·  · 2018-04-16 19:00

正文

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转自系统极客


Windows 10 操作系统具有许多功能用以帮助保护用户免受恶意软件攻击,而且这些安全功能的性能也非常不错。除了企业内部开发和采购的第三方应用程序外,所有 Windows Store 应用程序也必需满足一系列的认证才能入驻。


Windows Store 的认证过程中包含非常严格的安全检查标准,以防止恶意软件进入到 Windows Store 市场。即便恶意软件进入了 Windows Store,Windows 10 操作系统也包含了一系列的安全功能来减轻影响。例如,Windows Store 在 Win 10 中都是沙盒运行,并且缺少访问用户数据或更改系统设置所需要的权限。


Windows 10 对桌面应用程序和数据也有多个层级的保护,例如:


  • Windows Defender 使用签名来检测和隔离已知的恶意应用程序

  • SmartScreen 筛选器会在运行不可信赖的应用程序之前对用户进行警告

  • 用户帐户控制(UAC)可以在应用程序更改系统设置之前提醒用户授予应用程序管理权限


虽然以上功能是 Windows 10 保护用户免受恶意软件侵扰的一些方法,但这些安全特性都仅在 Windows 10 启动后才能保护您。而一些现代恶意软件和特殊的 bootkits 却能够在 Windows 之前启动,以达到完全绕过操作系统安全功能并保持完全隐藏的目的。


当用户在 UEFI(统一可扩展固件接口)设备上运行 Windows 10 系统时,Trusted Boot(受信启动)功能会在打开电脑之前保护 PC 免受恶意软件侵害,直到反恶意软件启动为止。Trusted Boot 能够用让恶意软件无法伪装的方式来向 PC 的基础结构证明操作系统的完整性,即便在没有 UEFI 的 PC 上,Windows 10 也可以比以前的 Windows 提供更好的启动安全性。


首先,我们来看看 rootkit 是什么,以及它们如何工作。 然后,我们将向你展示 Windows 10 是如何保护系统安全启动的。


Rootkit


Rootkit 是一种复杂而危险的恶意软件,它们使用与操作系统相同的权限,以内核模式运行。由于 Rootkit 与操作系统具有相同的权限并在系统前启动,因此它们可以完全隐藏自身和其它应用程序。通常情况下,rootkit 是整套恶意软件的一部分,可以绕过本地登录、记录密码和按键、传输用户私有文件和捕获加密数据。


不同类型的 rootkit 会在 PC 启动过程的不同阶段加载:


  • Firmware rootkit 会覆盖 PC 的基本输入/输出系统或其他硬件的固件,以便 rootkit 能够在 Windows 之前启动。

  • Bootkit 可以取代操作系统的引导加载程序,以便 PC 在操作系统之前加载bootkit。

  • Kernel rootkit 可以替换操作系统内核的一部分,以便 rootkit 可以在操作系统加载时自动启动。

  • Driver rootkit 会伪装是 Windows 用来与 PC 硬件进行通信的值得信赖的驱动程序之一。


Windows 10安全引导启动对策


为了保护操作系统能够安全启动,Windows 10 引入了 4 大安全特性,以防止在启动过程中加载 rootkit 和 bootkit:


  • Secure Boot(安全启动) :具有 UEFI 固件和TPM(可信平台模块)芯片的 PC 可以配置为只加载受信任的 bootloader(操作系统引导加载程序)。

  • Trusted Boot(受信启动 :Windows 10 会检查启动过程中每个组件的完整性,然后才会加载它。

  • 早期启动反恶意软件(ELAM) :ELAM 会在测试所有驱动程序后才加载,并能够阻止未经批准的驱动程序加载。

  • Measured Boot(测量启动) :PC 的固件会记录启动过程,Windows 10 可以将其发送到可以客观评估 PC 健康状况的受信任服务器。


介绍了 Windows 10 为系统安全引导推出的 4 大安全功能,我们就来看一下在启动过程中 Secure Boot、Trusted Boot、ELAM 和 Measured Boot 各自能够应对哪些安全威胁。


Secure Boot 和 Measured Boot 在具有 UEFI 2.3.1 和 TPM 芯片的 PC 上可用。幸运的是,符合 Windows 硬件兼容性计划(WHL)要求的所有 Windows 10 PC 都具有这些组件,而且许多专门为早期版本 Windows 设计的 PC 也具有这些功能。


下面将分别为大家介绍 Secure Boot、Trusted Boot、ELAM 和 Measured Boot 功能。


Secure Boot(安全启动)


当 Windows PC 加电启动时,会首先找到操作系统引导加载程序。无 Secure Boot 功能的 PC 会直接引导硬盘中的任何引导加载程序,PC 无法知道它是一个值得信赖的操作系统还是 rootkit。


当装有 UEFI 的 PC 启动时,PC 会首先验证固件是否经过数字签名,从而降低 Firmware Rootkit 的风险。如果启用 Secure Boot,固件将检查引导加载程序的数字签名并验证其是否被篡改过。如果引导加载程序完整无误,而且满足以下条件之一,固件才会启动引导程序:


  • 引导程序使用受信任的证书进行了签名。 对于经过 Windows 10 认证的 PC, Microsoft® 证书是可信的。







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