UEFI的启发式逆向分析与模糊测试方法

统一可扩展固件接口(unified extensible firmware interface,UEFI)作为新一代固件接口标准,广泛应用于现代计算机系统,但其漏洞可能引发严重安全威胁.为了减少UEFI漏洞引发的安全问题,需要进行漏洞检测.而第三方安全测试场景下的模糊测试是检测的主要手段.但符号信息的缺失影响了测试效率.提出了一种启发式的UEFI逆向分析方法,恢复固件中的符号信息,改进模糊测试并实现了原型系统Re UEFuzzer.通过对来自4个厂商的525个EFI文件进行测试,证明了逆向分析方法的有效性.Re UEFuzzer可以提升函数测试覆盖率,并在测试过程中发现了一个零日漏洞,已报告给国家信息安全漏洞共享平台以及公共漏洞和暴露系统.实验证明,该方法在UEFI漏洞检测方面具有有效性,可以为UEFI安全提供一定的保障.

基于UEFI固件的恶意代码防范技术研究

统一可扩展固件接口(UEFI)缺乏相应的安全保障机制,易受恶意代码的攻击,而传统的计算机安全系统无法为固件启动过程和操作系统引导过程提供安全保护。针对上述问题,设计基于UEFI的恶意代码防范系统。该系统利用多模式匹配算法实现特征码检测引擎,用于在计算机启动过程中检测与清除恶意代码,并提供恶意启动项处理及系统内核文件备份等功能。实验结果证明,该系统能为固件及上层操作系统提供完善的安全保护,且代码尺寸小、检测速度快,恶意代码识别率高。

基于UEFI的胶囊式固件定制更新研究

当前固件刷新技术不灵活、不能单独更新功能模块,且各硬件平台、操作系统的更新数据传输接口不统一。为解决上述问题,基于统一可扩展固件接口(UEFI)规范的EDKⅡ,提出一种胶囊(Capsule)式固件更新方法,将更新数据封装为Capsule,在固件层对Capsule进行识别、析取,把获取数据写入固件文件系统的更新目标地址,实现对固件系统内核函数、驱动模块、协议、应用程序等的更新、修复。该方法在操作系统加载前实现指定功能模块的定制更新和维护,不限制更新模块的容量,可解决传统固件更新方法过于依赖硬件、操作系统的问题,具有安全、高效、灵活、实用性强的特点。

基于最小攻击树的UEFI恶意行为检测模型

指出了UEFI中源代码、自身扩展模块及来自网络的安全隐患,分析了传统的BIOS与已有的UEFI恶意代码检测方法的不足,定义了结合UEFI平台特点的攻击树与威胁度,构建了动态扩展的威胁模型库与恶意行为特征库相结合的攻击树模型,设计了针对UEFI恶意行为检测的加权最小攻击树算法。实验证明了模型的有效性与可扩展性。

基于UEFI的国产计算机平台BIOS研究

传统BIOS的局限性给计算机技术的发展造成严重的阻碍。为此,通过对比PMON和UEFI BIOS的特点,阐述龙芯国产计算机平台上应用UEFI BIOS的优点,描述在国产计算机平台上基于EDKⅡ框架实现UEFI BIOS的原理和方法,该实例体现出UEFI标准化、模块化、方便移植、易于扩展等特点,为国产计算机平台的国产BIOS研究提供新的方法。

基于UEFI的网络可信身份认证

身份认证技术是依靠软件进行身份认证,具有无法抵御旁路攻击、容易被木马/病毒攻击、无权限的客户端非法接入的问题。可综合利用UEFI技术和可信计算技术,在用户客户端进入操作系统前,实现用户客户端可信身份认证和安全接入控制,提高网络的安全性。

统一可扩展固件接口攻击方法研究

通过分析统一可扩展固件接口(UEFI)的体系架构和执行流程,发现由于未对加载的可扩展固件接口(EFI)驱动和应用程序进行校验,导致其存在安全隐患,并相应提出3种UEFI的攻击方法,即感染OS Loader、篡改NVRAM变量和插入EFI runtime driver。分析结果表明,这3种方法都能实现操作系统内核劫持。

基于统一可扩展固件接口的可信密码模块驱动研究与设计

为扩展可信密码模块(TCM)的应用范围,提高终端与云平台的安全与可信性,在分析TCM的应用现状及发展趋势的基础上,提出了基于统一可扩展固件接口(UEFI)的TCM驱动架构,设计了基于该架构的底层驱动接口及核心协议。该驱动采用模块化设计,分层实现,将各层接口封装成协议并注册到UEFI系统,完成了底层数据流收发和协议封装。经过一致性测试、功能测试和压力测试,验证了该设计的准确性和有效性,并以产业界应用该模型的使用情况,验证了设计的实用性。

一种面向集中管控系统的计算机可信启动架构

结合可信计算理论,针对统一的可扩展固件接口(Unified Extensible Firmware Interface,UEFI)因诸多原因无法达到可信启动的缺陷,将星形信任结构和信任链技术相结合并引入能够参与生成度量策略的管控代理,提出一种面向集中管控系统的计算机安全启动架构。用向量空间的形式描述了架构的启动流程,说明了管控代理的工作原理。将传统的可信启动流程与本架构的安全启动流程进行了对比。对此架构进行信任链测试,说明提出的可信启动架构符合可信计算标准。

面向新一代固件接口标准的固件模糊测试系统

针对当前统一可扩展固件接口(UEFI)固件漏洞大幅增多,且缺乏高效漏洞检测系统的问题,提出面向UEFI固件的模糊测试系统,采用模糊测试技术检测固件漏洞。该系统复用了原UEFI下自我认证测试系统的测试框架,同时使用专门的子系统生成高针对性的测试数据,并基于UEFI固件的驱动-协议模型为测试用例提供统一的编程接口。以一个UEFI下实际的固件安全漏洞为例,揭示该系统检测固件安全漏洞的能力。实验结果表明,该模糊测试系统不仅可以简化测试用例的开发,而且编写的测试用例比自我认证测试系统提升了15%的代码覆盖率,能有效应用于UEFI固件深层、高危安全漏洞的检测。

基于统一可扩展接口的固件安全性分析

统一可扩展固件接口是操作系统和平台固件之间的软件接口,能够完成平台硬件的检测及驱动程序的加载,负责控制引导过程的所有阶段,相比传统BIOS,UEFI具有良好的可扩展性。但由于硬件驱动程序来源不确定等因素,UEFI中会存在安全隐患。介绍了UEFI体系结构、启动流程以及安全引导过程的基础上,对UEFI可能存在的安全隐患进行了详细的分析和阐述,对UEFI的体系结构、安全引导过程以及启动过程进行说明,还分析了UEFI可能存在的安全隐患。根据现有典型UEFI漏洞给出了标准利用范式,针对UEFI可信变量的存储设备SPI Flash,提出了SMI信号抑制和Speed Racer两种漏洞利用思路,并给出了具体的方法流程。

一种基于Unicorn的UEFI DXE驱动模拟执行方法

UEFI(uniform extensible firmware interface,统一可扩展固件接口)标准近年来已被广泛应用于计算机系统。针对UEFI固件的动态分析方法严重受限于运行环境的扩展性的问题,提出了一种高效的UEFI固件模拟执行方法DxeEmulator。该方法可以自动解析固件文件系统,完善DXE驱动运行所需的数据依赖和代码依赖,并按照驱动之间的依赖关系调度驱动。在6个品牌生产商的665个固件上测试了DxeEmulator的效果,相比现有工作基本块覆盖数量有大幅提升。基于DxeEmulator构造了一个漏洞挖掘模块,在数据集中共发现了12个缓冲区溢出漏洞,其中包含9个0-day漏洞。

一种UEFI DXE驱动二进制模糊测试方法

为了简化现有统一可扩展固件接口驱动执行环境(UEFI DXE)驱动的二进制安全分析流程,提出了一种基于依赖分析和调用劫持的UEFI DXE驱动仿真技术和基于调用引导和即时检测的灰盒模糊测试方法。实验结果证明,所提方法在公开评测样本集上可以检出全部种类的漏洞,并在已知公开漏洞披露的UEFI DXE固件上得到验证,所提方法可以达到更高的代码覆盖率,且需要的前置条件更少。

基于UEFI的固件级硬盘安全保护机制

为提高硬盘的安全性和可靠性,提出一种基于统一可扩展固件接口(unified extensible firmware interface,UEFI)的固件级硬盘安全保护机制。该机制可以由硬盘厂商在硬盘的受保护空间内预置固件级安全运行环境和硬盘安全保护功能模块,实现身份认证、全盘加密、硬盘固件度量等安全功能。基于该机制,设计并实现了原型系统,并利用该原型系统进行芯片密码算法接口调用实验和硬盘读写效率测试。实验结果表明,在硬盘保护区内预置固件级安全模块,能够在操作系统启动前对用户身份进行认证,实现全盘加解密,提升了硬盘的安全性,且不影响加密硬盘的算法性能。