SYSTEMD-STUB(7)

BEZEICHNUNG
systemd-stub, sd-stub, linuxx64.efi.stub, linuxia32.efi.stub, linuxaa64.efi.stub - Ein einfacher UEFI-Kernel-Systemstartrumpf

ÜBERSICHT

/usr/lib/systemd/boot/efi/linuxx64.efi.stub

/usr/lib/systemd/boot/efi/linuxia32.efi.stub

/usr/lib/systemd/boot/efi/linuxaa64.efi.stub

ESP/.../foo.efi.extra.d/*.cred

ESP/.../foo.efi.extra.d/*.raw

ESP/loader/credentials/*.cred

BESCHREIBUNG

systemd-stub (gespeichert auf Platte in den architekturabhängigen Dateien linuxx64.efi.stub, linuxia32.efi.stub, linuxaa64.efi.stub) ist ein einfacher UEFI-Systemstartrumpf. Ein UEFI-Systemstartrumpf ist ein Stück Code, das an ein Linux-Kernel-Programmabbild angehängt wird und in der UEFI-Firmwareumgebung ausgeführt wird, bevor in die Linux-Kernelumgebung übergewechselt wird. Der UEFI-Systemstartrumpf stellt sicher, dass ein Linux-Kernel als reguläres UEFI-Programm ausgeführt wird. Er ist in der Lage, verschiedene vorbereitende Aktionen durchzuführen, bevor das System in die Linux-Welt umgeschaltet wird.

Der UEFI-Systemstartrumpf schaut innerhalb des UEFI-PE-Programms selbst nach verschiedenen Ressourcen für den Kernelaufruf. Dies ermöglicht die Kombination verschiedener Ressourcen innerhalb eines einzigen PE-Programmabbilds, welches dann selbst wieder über UEFI SecureBoot als ganzes signiert werden kann, und damit alle einzelnen Ressourcen auf einmal abdeckt. Insbesondere kann er folgendes enthalten:

    • Nach dem ELF-Linux-Kernelabbild wird im PE-Abschnitt ».linux« des ausführbaren Abbilds gesucht.

    • Nach der anfänglichen RAM-Platte (Initrd) wird im PE-Abschnitt ».initrd« gesucht.

    • Nach dem kompilierten binären DeviceTree wird im PE-Abschnitt ».dtb« gesucht.

    • Nach der an den aufgerufenen Kernel zu übergebenen Kernelbefehlszeile wird im PE-Abschnitt ».cmdline« gesucht.

    • Nach der vor Aufruf des Kernels anzuzeigenden Systemstartgraphik (im Windows-.BMP-Format) wird im PE-Abschnitt »&.splash« gesucht.

Falls UEFI-SecureBoot aktiviert und der Abschnitt ».cmdline« in dem ausgeführten Abbild vorhanden ist, werden alle Versuche, die Kernelbefehlszeile durch Übergabe anderer Aufrufparameter an das EFI-Programm außer Kraft zu setzen, ignoriert. Um daher die Außerkraftsetzung der Kernelbefehlszeile zu erlauben, deaktivieren Sie entweder UEFI-SecureBoot oder nehmen Sie keine Kernelbefehlszeile in den PE-Abschnitt in der Kernelabbilddatei auf. Falls eine Befehlszeile über EFI-Aufrufparameter an das EFI-Programm akzeptiert wird, dann wird sie in TPM PCR 12 eingemessen (falls ein TPM vorhanden ist).

Falls in dem Abschnitt ».dtb« ein DeviceTree eingebettet ist, ersetzt er einen bestehenden DeviceTree in der entsprechenden EFI-Konfigurationstabelle. Systemd-stub wird die Firmware über das »EFI_DT_FIXUP_PROTOCOL« nach hardwarespezifischen Korrekturen für den DeviceTree befragen.

BEGLEITDATEIEN

Der UEFI-Systemstartrumpf systemd-stub sammelt automatisch zwei Arten von zusätzlichen Hilfs-Begleitdateien, die optional in den Ergänzungsverzeichnissen auf der gleichen Partition wie das EFI-Programm abgelegt werden, erstellt ein cpio-Initrd-Archiv daraus und übergibt sie an den Kernel. Konkret:

    • Für ein Kernelprogramm namens foo.efi wird nach Dateien mit der Endung .cred in einem Verzeichnis namens foo.efi.extra.d/ daneben gesucht. Von auf diese Art gefundenen Dateien wird ein cpio-Archiv erstellt und sie werden im Verzeichnis /.extra/credentials/ in der Initrd-Dateihierarchie abgelegt. Die Haupt-Initrd kann dann auf sie in dem Verzeichnis zugreifen. Dies ist dazu gedacht, zusätzliche, verschlüsselte, authentifizierte Zugangsberechtigungen zum Einsatz mit LoadCredentialEncrypted= in der UEFI-Systempartition zu speichern. Siehe systemd.exec(5) und systemd-creds(1) für Details über verschlüsselte Zugangsberechtigungen. Das erstellte cpio wird in TPM PCR 12 eingemessen (falls ein TPM vorhanden ist).

    • Ähnlich werden foo.efi.extra.d/*.raw-Dateien in einem cpio-Archiv gepackt und im Verzeichnis /.extra/sysext/ in der Initrd-Dateihierarchie abgelegt. Dies ist zur Übergabe zusätzlicher Systemerweiterungsabbilder an die Initrd gedacht. Siehe systemd-sysext(8) für Details über Systemerweiterungsabbilder. Das erstellte cpio, das diese Systemerweiterungsabbilder enthält, wird in TPM PCR 4 eingemessen (falls ein TPM vorhanden ist).

    • /loader/credentials/*.cred-Dateien werden in ein cpio-Archiv gepackt und im Verzeichnis /.extra/global_credentials/ der Initrd-Dateihierarchie abgelegt. Dies ist zur Übergabe zusätzlicher Zugangsberechtigungen an die Initrd gedacht, unabhängig von dem gestarteten Kernel. Das erstellte cpio wird in TPM PCR 12 eingemessen (falls ein TPM vorhanden ist).

Diese Mechanismen können zum Parametrisieren und Erweitern vertrauenswürdiger (d.h. signierter), unveränderbarer Initrd-Abbilder auf eine recht sichere Art und Weise verwandt werden: alle in ihnen erhaltene Daten werden in TPM PCRs eingemessen. Beim Zugriff sollten sie weiter validiert werden: Im Falle der Zugangsberechtigungen durch Entschlüsselung/Authentifizierung mittels TPM, wie das über systemd-creds encrypt -T (siehe systemd-creds(1) für Details) offengelegt wird; im Falle der Systemerweiterungsabbilder mittels signierter Verity-Abbilder.

TPM2-PCR-HINWEISE

Beachten Sie, dass beim Aufruf eines vereinigten Kernels mittels systemd-stub die Firmware ihn als ganzes in TPM PCR 4 einmessen wird und dabei alle eingebetteten Ressourcen wie den Stub-Code selbst, den Kernelkern, die eingebettete Initrd und die Kernelbefehlszeile abdecken wird (die vollständige Liste finden Sie weiter oben).

Beachten Sie auch, dass der Linux-Kernel alle Initrds, die er empfängt, in TPM PCR 9 einmessen wird. Dies bedeutet, dass jede Art von Initrd zweimal gemessen wird: die im Kernel-Abbild eingebettete Initrd wird sowohl in PCR 4 als auch PCR 9 eingemessen; die aus den Zugangsberechtigungen synthetisierte Initrd wird sowohl in PCR 12 als auch in PCR 9 eingemessen; die aus den Systemerweiterungen synthetisierte Initrd wird sowohl in PCR 4 als auch PCR 9 eingemessen. Zusammenfassend können die Betriebssystemressourcen und die PCRs, in die sie eingemessen werden, wie folgt zusammengefasst werden:

Tabelle 1. Zusammenfassung von Betriebssystem-Ressourcen-PCR
Betriebssystemressource | Mess-PCR
Code von systemd-stub (der Einstiegspunkt für das vereinigte PE-Programm) | 4
Startbild (eingebettet in das vereinigte PE-Programm) | 4
Kern-Kernelcode (eingebettet in das vereinigte PE-Programm) | 4
Haupt-Initrd (eingebettet in das vereinigte PE-Programm) | 4 + 9
Standard-Kernel-Befehlszeile (eingebettet in das vereinigte PE-Programm) | 4
Kernel-Befehlszeile außer Kraft setzen | 12
Zugangsberechtigungen (synthetisierte Initrd aus Begleitdateien) | 12 + 9
Systemerweiterungen (synthetisierte Initrd aus Begleitdateien) | 4 + 9

EFI-VARIABLEN

Die folgenden EFI-Variablen werden unter der Lieferanten-UUID »4a67b082-0a4c-41cf-b6c7-440b29bb8c4f« für die Kommunikation zwischen dem Systemstartrumpf und dem Betriebssystem definiert, gesetzt und gelesen:

LoaderDevicePartUUID
    Enthält die Partitions-UUID der EFI-Systempartition von der das EFI-Abbild ausgeführt wurde. systemd-gpt-auto-generator(8) verwendet diese Information, um automatisch die Platte zu finden, von der gestartet wurde, um verschiedene andere Partitionen auf der gleichen Platte automatisch zu erkennen.

LoaderFirmwareInfo, LoaderFirmwareType
    Kurze Firmware-Informationen. Verwenden Sie bootctl(1), um diese Daten zu betrachten.

LoaderImageIdentifier
    Der Pfad zum EFI-Programm, relativ zum Wurzelverzeichnis der EFI-Systempartition. Verwenden Sie bootctl(1), um diese Daten zu betrachten.

StubInfo
    Kurze Rumpfinformationen. Verwenden Sie bootctl(1), um diese Daten zu betrachten.

Beachten Sie, dass einige der obigen Variablen auch durch das Systemstartprogramm gesetzt werden können. Der Rupmf wird sie nur setzen, falls sie nicht bereits gesetzt sind. Einige dieser Variablen werden durch die Boot-Loader-Schnittstelle[1] gesetzt.

ZUSAMMENBAU VON KERNELABBILDERN

Um ein UEFI-PE-Kernelabbild aus verschiedenen Komponenten wie oben beschrieben zusammenzubauen, verwenden Sie eine objcopy(1)-Befehlszeile wie folgt:

    objcopy \
        --add-section .osrel=os-release --change-section-vma .osrel=0x20000 \
        --add-section .cmdline=cmdline.txt --change-section-vma .cmdline=0x30000 \
        --add-section .dtb=devicetree.dtb --change-section-vma .dtb=0x40000 \
        --add-section .splash=splash.bmp --change-section-vma .splash=0x100000 \
        --add-section .linux=vmlinux --change-section-vma .linux=0x2000000 \
        --add-section .initrd=initrd.cpio --change-section-vma .initrd=0x3000000 \
        /usr/lib/systemd/boot/efi/linuxx64.efi.stub \
        foo-unsigned.efi

Dies erstellt eine ausführbare PE-Datei foo-unsigned.efi aus den sechs einzelnen Dateien für die Betriebssystemveröffentlichungsinformationen, Kernelbefehlszeile, Systemstartbild, Kernelabbild, Haupt-Initrd und dem UEFI-Systemstartrumpf.

Um das entstehende Abbild für UEFI SecureBoot zu signieren, verwenden Sie einen sbsign(1)-Befehl wie folgt:

    sbsign \
        --key mykey.pem \
        --cert mykey.crt \
        --output foo.efi \
        foo-unsigned.efi

Dies erwartet ein Paar aus einem privaten X.509-Schlüssel und Zertifikat als Parameter und signiert dann das von uns oben erstellte UEFI-PE-Programm für UEFI SecureBoot und erstellt als Ergebnis ein signiertes UEFI-PE-Programm.

SIEHE AUCH

systemd-boot(7), systemd.exec(5), systemd-creds(1), systemd-sysext(8), Systemladerspezifikation[2], Boot-Loader-Schnittstelle[1], objcopy(1), sbsign(1)

ANMERKUNGEN

1.  Boot-Loader-Schnittstelle
    https://systemd.io/BOOT_LOADER_INTERFACE

2.  Systemladerspezifikation
    https://systemd.io/BOOT_LOADER_SPECIFICATION

ÜBERSETZUNG
Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Helge Kreutzmann <debian@helgefjell.de> erstellt.

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