UEFI、BIOS、Secure Boot的关系和知识介绍

 

从Windows 8操作系统时代开始，安装操作系统的方法也有了很大的改变，Windows 8采用了Secure Boot引导启动的方式，而不是过去Win XP和Win 7的Legacy启动方式，从而导致的问题是所有预装Windows 8/8.1系统的笔记本要安装Win7的话必须修改BIOS，给很多想更换操作系统的用户增加了一点小难度。

那么什么是Secure Boot呢？它和Windows 8还有UEFI启动有什么关系呢！接下来我们就来介绍下Secure Boot、UEFI、BIOS相关知识和各自之间的关系。（对于Secure Boot启动方式和egacy启动方式的差别，可以参考这篇文章《UEFI启动和Legacy启动的差别》）

BIOS和UEFI

所有电脑启动的时候，都会运行BIOS程序，用于初始化硬件。

BIOS是英文"Basic Input Output System"的缩略语，直译过来后中文名称就是"基本输入输出系统"。其实，它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重 要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。 其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。

自从个人电脑诞生后，就一直如此。过去30年我们都在使用类似上图的画面，设置硬件参数。不用说，BIOS已经变得日益不适用了。

1998 年，Intel牵头，联合AMD、AMI、Apple、Dell、HP、IBM、Lenovo、Microsoft和Phoenix等业界主要厂商，开始 制定新一代BIOS。这个项目叫做"统一的可扩展固定接口"（Unified Extensible Firmware Interface），简称UEFI。2005年推出1.1版，目前是2.3版。

新型UEFI，全称“统一的可扩展固件接口”(Unified Extensible Firmware Interface)， 是一种详细描述全新类型接口的标准。这种接口用于操作系统自动从预启动的操作环境，加载到一种操作系统上，从而使开机程序化繁为简，节省时间。

从2012年9月以来，电脑运行的已经不是BIOS，而是UEFI BIOS。等它运行结束，再载入操作系统。

微软强行部署Secure Boot

UEFI是一个很先进的、面向未来的规格。但是很长时间内无法推广，原因就是微软公司不积极。

Windows操作系统是桌面市场的主流系统，如果它不推广UEFI，就没有硬件厂商会跟进。所以，普通消费者对这个新规格所知甚少。

意想不到的变化，出现在2011年9月，微软毫无预兆地突然宣布，Windows 8将启用UEFI。

这本来是一件好事。但是，问题是微软感兴趣的不是整个UEFI，而是UEFI的一个子规格Secure Boot。它要强行部署Secure Boot。

Secure Boot

Secure Boot只是UEFI的一个部分。两者的关系是局部与整体的关系。

Secure Boot的目的，是防止恶意软件侵入。它的做法就是采用密钥。UEFI规定，主板出厂的时候，可以内置一些可靠的公钥。然后，任何想要在这块主板上加载的 操作系统或者硬件驱动程序，都必须通过这些公钥的认证。也就是说，这些软件必须用对应的私钥签署过，否则主板拒绝加载。由于恶意软件不可能通过认证，因此 就没有办法感染Boot。

这个设想是好的。但是，UEFI没规定哪些公钥是可靠的，也没规定谁负责颁发这些公钥，都留给硬件厂商自己决定。现在，微软就是要求，主板厂商内置Windows 8的公钥。

Windows 8/Windows8.1

首先明确，在不打开Secure Boot的情况下，Windows 8/8.1可以安装。这与安装以前版本的Windows没有差别。

但是，微软规定，所有预装Windows 8的厂商（即OEM厂商）都必须打开Secure Boot。因此，消费者购买一台预装Windows 8的台式机或笔记本，想要在上面再安装其他操作系统（包括以前版本的Windows）是不可能的，除非关闭Secure Boot，或者其他操作系统能够通过Windows 8/8.1公钥的认证。

如果选择关闭Secure Root，那么预装的Windows 8/8.1将无法使用，需要重新安装。

对Linux的影响

Secure Boot规格的本意是，让操作系统厂商自行选择公钥，通过认证。但是实际上，只有微软公司才有能力，让主板厂商内置它的公钥，其他公司都不具备这种能力。

根据微软针对OEM厂商的一则规定，Windows 8要求PC电脑采用UEFI（统一可扩展固件接口），这个接口将会替代PC机诞生以来历史悠久的BIOS固件设置。关于UEFI这个标准接口，是支持 Windows、Linux 和 OS X 操作系统的，只是微软要求预装Windows 8 的PC电脑需要支持安全性启动机制，启动过程中涉及到的软件/固件都必须打上CA数字签名，这样，对于Linux 这种开源的无签名的系统就会直接阻止。

因此，如果要在打开Secure Boot的主板上安装Linux系统，这个系统就必须通过Windows 8的认证。

目前，微软公司把Win8的数字签名外包给了Verisign。操作系统厂商想要通过认证，就必须花99美元，向Verisign买一张数字证书，嵌入自家的操作系统。

最新动态是，Linux的各个发行版之中，Ubuntu已经购买了数字证书，Fedora和SUSE计划购买，其他发行版还没做出决定。

因此，在预装Windows 8的电脑上安装Linux（或其他操作系统）的最佳做法，就是进入BIOS，关闭Secure Boot。但是，这意味着你花钱买来的Windows 8将无法使用。

目前看上去，Linux购买Windows8的数字证书，是眼下唯一可行的相对容易的解决方法。但是，这种做法不可接受。

首先，系统的公钥被微软控制，后果难以预料。如果微软决定更换和废除这个公钥，Linux就要被迫跟进。
其次，Linux的启动管理器Grub是GPL许可证，该许可证（第三版）明文禁止软件使用密钥配合硬件阻止一部分用户的使用，因此要改用非GPL许可证的启动管理器。
再次，只有几个较大的Linux发行版才有能力购买数字证书，较小的发行版和用户自己定制的版本最终还是需要有自己的公钥。

总结

Secure Boot的用意是保证系统安全，但现在似乎成了厂商保护市场垄断、阻碍竞争一种手段。

除了微软公司，苹果公司也有这种倾向。在新一代的iPhone和iPad上面安装其他操作系统，似乎是不可能的。(不过一旦iPhone和iPad上面安能装其他操作系统，估计苹果就不是今天这个样子了，苹果玩的就是封闭！其实垄断也是有好处的！)

自由软件基金会呼吁反Secure Boot垄断，就是基于这种考虑：用户应该拥有硬件和软件的使用自由，操作系统应该是开放的，而不是封闭的。

作为一种规格，自由软件基金会并不反对Secure Boot，它只是要求硬件厂商提供便利，使得用户可以更容易地安装和管理公钥，从而使用硬件平台对所有操作系统（以及设备驱动）保持开放