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一、UEFI/BIOS 固件结构基础
BIOS 与 UEFI 的区别
| 项目 | BIOS | UEFI |
|---|---|---|
| 启动模式 | 实模式，16位代码 | 保护模式，32/64位 |
| 文件格式 | 固定地址映射 | 模块化、文件系统支持 |
| 开发语言 | 汇编为主 | C语言为主 |
| 可扩展性 | 弱 | 强 |
| 安全机制 | 几乎没有 | Secure Boot、公钥验证、模块签名 |
当前大多数主板已全面采用 UEFI，BIOS 固件只是保留兼容层。
二、UEFI 固件文件结构详解
UEFI 固件（如 .rom 或 .bin）一般包含以下几个主要部分：
+---------------------------------------------------+
| Flash Descriptor (管理区域划分) |
+---------------------------------------------------+
| ME Region（Intel管理引擎） |
+---------------------------------------------------+
| GbE Region（网络引导） |
+---------------------------------------------------+
| BIOS Region（固件主体，重点分析目标） |
+---------------------------------------------------+
我们做分析时，关注的主要是 BIOS Region，因为里面包含了：
-
PEI 阶段模块（Pre-EFI Initialization）
-
DXE 阶段模块（Driver Execution Environment）
-
UEFI 驱动和 App
-
NVRAM（存储 BootOrder、SecureBoot 等变量）
三、固件分析实战流程
【Step 1】提取固件镜像
-
一般格式：
.rom、.bin -
来源：
-
从厂商 BIOS 更新包中提取（如 Dell、HP、ThinkPad 等）
-
使用 SPI 编程器（CH341A）从主板 Flash 中读取
-
在已装系统上用软件如
UEFIExtract、AFUWIN、FPT工具获取
-
【Step 2】使用 UEFITool 分析结构
-
工具地址：https://github.com/LongSoft/UEFITool
功能：
-
可视化浏览固件结构（Flash Layout）
-
提取 PE32 模块（DXE 驱动）
-
查看 NVRAM 变量（如 SecureBoot 状态）
-
修改后重新打包（用于制作 Bootkit）
示例：
-
打开固件镜像
-
展开
BIOS Region，可以看到如：
├── Firmware Volume 1
│ ├── DXE Core
│ ├── Secure Boot Driver
│ ├── SATA Driver
│ ├── BootManager
│ └── ...
- 右键提取
.efi/.pe32驱动 → 用IDA加载分析
【Step 3】使用 IDA Pro 或 Ghidra 逆向 PE 模块
UEFI 驱动是标准 PE32/PE32+ 格式（和 Windows exe 一样）
-
入口点是
EFI_DRIVER_ENTRY_POINT -
支持 C 函数调用，结构清晰
-
可查找特征函数：
-
InstallProtocolInterface -
HandleProtocol -
SetVariable（用于设置 NVRAM 变量） -
StartImage
-
示例：逆向某 DXE 驱动，可能发现类似代码：
Status = gRT->SetVariable( // 调用 UEFI Runtime Services 的 SetVariable 函数，返回状态存储在 Status 中L"SecureBoot", // 变量名为 "SecureBoot"，类型是 Unicode 字符串&gEfiGlobalVariableGuid, // 使用 EFI 全局变量的 GUID（全局唯一标识符），表示是标准的 UEFI 固件变量ATTRIBUTES, // 变量属性（如：EFI_VARIABLE_NON_VOLATILE、EFI_VARIABLE_BOOTSERVICE_ACCESS 等组合）sizeof(UINT8), // 数据大小是 1 字节（即一个 UINT8 类型）&SecureBootValue // 指向值的指针，这里传入的是 SecureBootValue 的地址
);
这表示该模块有能力开启或关闭 Secure Boot。
【Step 4】使用 Chipsec 检测系统固件安全性（动态分析）
-
工具地址：https://github.com/chipsec/chipsec
Chipsec 是一个强大的开源工具包，用于检查：
-
BIOS 写保护是否生效
-
SPI Flash 区域是否可被写入
-
Secure Boot 是否被禁用
-
是否存在已知 Bootkit 注入行为
示例命令：
sudo chipsec_main -m common.bios_wp
输出结果会显示 BIOS 是否处于写保护状态，如果未加锁就可能被攻击。
四、常见固件逆向目标
| 模块名称 | 功能 | 逆向价值 |
|---|---|---|
| DXE Core | 加载 DXE 阶段驱动 | 入口点，主线逻辑 |
| Boot Manager | 启动系统 | 可被篡改为加载恶意引导器 |
| Secure Boot 驱动 | 校验引导文件签名 | 绕过验证关键点 |
| SetupUtility | BIOS 设置界面 | 修改设置项，如关闭 SecureBoot |
| PlatformInit | 初始化硬件设备 | 持久化插桩点 |
五、逆向 Secure Boot 驱动模块简单解析
假设提取了某固件中的 SecureBoot DXE 驱动：
-
用 IDA 加载该 PE 模块
-
搜索关键字符串
SecureBoot、db、KEK，找到使用点 -
查看变量设置位置是否调用
SetVariable函数 -
检查是否存在逻辑缺陷，如未验证调用来源或权限
例如，早年某些平台 BIOS 中允许在 SMM（System Management Mode）中修改 SecureBoot 配置，而攻击者利用 Ring0 提权后可调用这些接口直接关闭 SecureBoot。
六、UEFI 固件重打包与修改
可以使用工具：
-
UEFITool + IFR Extractor 修改 SetupUtility 中隐藏设置
-
UEFIReplace / UEFIPatch 替换驱动模块实现 Bootkit
-
IFDTool 修改 Flash Descriptor 区域重新划分权限
-
MEAnalyzer 分析 ME 区域是否存在风险点
一旦修改固件不当，会导致主板变砖，强烈建议先在虚拟平台（如 QEMU + OVMF）测试。
七、总结
UEFI 是开机链的第一个执行点，它：
-
掌控着系统是否能启动
-
决定是否开启安全机制（SecureBoot、TPM等）
-
允许加载第三方驱动（DXE/App）
正因为它是“第一执行点 + 最高权限 + 最难检测”，所以被高级攻击组织（APT）作为隐蔽后门的首选目标。掌握固件分析能力，等于打开了通向真正高阶逆向的大门。