国密安全启动：UEFI Secure Boot 中 SM2/SM3 签名验证的部署与实践

国密算法 · 2026-06-06 · 50 阅读

前言

2024 年，一篇题为《微软掌控的UEFI CA，正在卡国产供应链脖子》的文章引发了行业广泛讨论。问题的核心在于：UEFI Secure Boot 的证书体系由微软主导的 UEFI CA 控制，国产操作系统和固件的签名依赖外部 CA 签发，一旦供应链受阻，系统更新和部署就会陷入被动。

与此同时，随着 GB/T 39786-2021《信息安全技术信息系统密码应用基本要求》的落地，以及密评（密码应用安全性评估）对固件安全启动的要求日趋明确，越来越多的企业需要在 UEFI Secure Boot 中构建基于国密算法（SM2/SM3）的自主可控信任链。

本文基于 openEuler 22.03 LTS 和 openAnolis 国密安全启动白皮书，给出完整的部署方案：

国密 PKI 证书链：建立根 CA → 中间 CA → 签名证书的三级体系
固件签名：用 sbsigntools 对 shim、grub2、内核进行 SM2-SM3 签名
UEFI 安全启动：部署国密 PK/KEK/DB，实现固件级 SM2 签名验证
安全策略更新：国密签名的 DBX 黑名单更新机制
踩坑记录：实际部署中的典型问题与解决方案

⚠️ 安全警告：安全启动密钥（尤其是 PK）一旦烧录到固件中，通常不可更改。操作失误可能导致设备无法启动。请在测试环境中充分验证后再部署到生产环境。

一、UEFI Secure Boot 与国密算法

1.1 UEFI Secure Boot 信任链

CODE

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    UEFI Secure Boot 信任链                        │
│                                                                  │
│  ┌─────────┐    ┌─────────┐    ┌─────────┐    ┌──────────────┐  │
│  │   PK    │───▶│   KEK   │───▶│   DB    │───▶│ 固件/引导程序 │  │
│  │ 平台密钥 │    │ 密钥交换 │    │ 签名数据库│    │ 签名验证     │  │
│  └─────────┘    └─────────┘    └─────────┘    └──────────────┘  │
│       │              │              │                            │
│       ▼              ▼              ▼                            │
│  SM2 公钥        SM2 公钥       SM2 签名                         │
│  (OTP 烧录)      (固件更新)     (白名单/黑名单)                    │
│                                                                  │
│  ┌─────────┐                                                     │
│  │   DBX   │───▶ 吊销的签名黑名单                                │
│  └─────────┘                                                     │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘

UEFI Secure Boot 的四个核心密钥数据库：

密钥/数据库	作用	更新方式	国密适配
PK (Platform Key)	平台根信任锚，控制 KEK 更新	固件 OTP 烧录，通常不可更改	SM2-256 公钥
KEK (Key Exchange Key)	控制 DB/DBX 更新的签名密钥	通过 PK 签名的更新包	SM2-256 公钥
DB (Signature Database)	允许执行的签名白名单	通过 KEK 签名的更新包	SM2-SM3 签名列表
DBX (Forbidden Database)	吊销的签名黑名单	通过 KEK 签名的更新包	SM2-SM3 签名列表

1.2 国密算法在 Secure Boot 中的映射

标准 UEFI 算法	国密替代	说明
SHA-256 (Hash)	SM3	固件镜像摘要算法
RSA-2048/3072 签名	SM2-256 签名	证书和签名验证
PKCS#7 Signed Data	GM/T 0010 SM2 签名消息语法	签名数据格式
ECDSA (可选)	SM2 数字签名	GM/T 0003.2

关键标准：GM/T 0010-2023《SM2密码算法加密签名消息语法规范》定义了国密 SM2 签名的消息格式，与 PKCS#7 兼容但使用 SM3 替代 SHA-256。

1.3 现有 UEFI Secure Boot 的国密局限性

根据 openAnolis 国密安全启动白皮书的分析，标准 UEFI Secure Boot 存在以下国密兼容性问题：

Hash 算法限制：UEFI 规范仅支持 SHA-224/256/384/512，不原生支持 SM3
签名格式不兼容：仅支持 PKCS#7 Signed Data，不兼容 GM/T 0010 定义的 SM2 签名格式
PKI 依赖外部 CA：UEFI CA 由微软主导，无法自主控制
缺乏国密优先级：白名单中所有证书处于相同等级，无法强制国密验证

二、环境准备

2.1 硬件与软件环境

组件	版本/型号	说明
服务器	华为 TaiShan 200 / 浪潮 K1 Power	支持 UEFI Secure Boot
UEFI 固件	edk2 (支持国密 SM2 编译选项)	需编译启用国密支持的固件
操作系统	openEuler 22.03 LTS / openAnolis 8	已集成国密安全启动组件
sbsigntools	0.9.3+	国密签名工具
shim	15.4+ (国密版)	支持 SM2 验签的 shim
grub2	2.06+ (国密版)	支持 SM2 验签的 grub2
国密 CA 工具	自研 / 三未信安 / 江南天安	签发国密证书

2.2 编译支持国密的 edk2 固件

BASH

# 克隆 edk2 源码
git clone https://github.com/tianocore/edk2.git
cd edk2
git submodule update --init --recursive

# 安装编译依赖
sudo dnf install gcc g++ make uuid-devel nasm acpica-tools python3

# 初始化编译环境
make -C BaseTools
source edksetup.sh

# 修改编译配置，启用国密算法
# 在 Conf/target.txt 中设置:
#   ACTIVE_PLATFORM = OvmfPkg/OvmfPkgX64.dsc
#   TOOL_CHAIN_TAG = GCC5
# 编译 OVMF (虚拟机固件，物理机需适配具体平台)
build -a X64 -t GCC5 -p OvmfPkg/OvmfPkgX64.dsc

注意：物理服务器的固件编译需要参考具体硬件厂商的开发手册。华为 TaiShan 和浪潮等厂商通常提供已集成国密支持的固件版本，可直接联系厂商获取。

2.3 安装国密版 shim 和 grub2

BASH

# openEuler 22.03 已集成国密安全启动组件
sudo dnf install shim-signed grub2-efi-x64 sbsigntools

# 验证 shim 是否支持国密
pesign -S -i /boot/efi/EFI/centos/shimx64.efi | grep -i "digest"
# 应看到 SM3 相关的摘要信息

# 验证 sbsigntools 版本和支持的算法
sbsign --version
sbsign --list-algorithms
# 应包含 SM2 和 SM3 相关选项

三、国密 PKI 证书链建立

3.1 证书链架构

CODE

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│              国密 Secure Boot 证书链                  │
│                                                     │
│  ┌─────────────────────────────────────────────┐    │
│  │  国密根 CA (Root CA)                         │    │
│  │  CN=GM Secure Boot Root CA                  │    │
│  │  算法: SM2-256 + SM3                        │    │
│  │  有效期: 20年                               │    │
│  │  用途: 签发中间 CA                          │    │
│  └──────────────────┬──────────────────────────┘    │
│                     │                               │
│                     ▼                               │
│  ┌─────────────────────────────────────────────┐    │
│  │  国密中间 CA (Issuing CA)                    │    │
│  │  CN=GM Secure Boot Issuing CA               │    │
│  │  算法: SM2-256 + SM3                        │    │
│  │  有效期: 10年                               │    │
│  │  用途: 签发固件签名证书                      │    │
│  └──────────────────┬──────────────────────────┘    │
│                     │                               │
│          ┌──────────┼──────────┐                    │
│          ▼          ▼          ▼                    │
│  ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐           │
│  │ PK 证书  │ │ KEK 证书 │ │ DB 证书  │           │
│  │ 平台密钥 │ │ 密钥交换 │ │ 签名证书 │           │
│  └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘           │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

3.2 生成国密根 CA

BASH

#!/bin/bash
# generate_gm_secure_boot_ca.sh
# 生成国密 Secure Boot 证书链

set -euo pipefail

CA_DIR="/root/gm-secure-boot-ca"
mkdir -p "${CA_DIR}"/{root-ca,issuing-ca,certs}

# 使用 gmssl 生成 SM2 密钥和证书
GMSSL="gmssl"

# ---- 1. 生成根 CA ----
echo "=== 生成国密根 CA ==="

# 生成 SM2 私钥
${GMSSL} ecparam -genkey -name sm2p256v1 -out "${CA_DIR}/root-ca/sm2-root-ca.key"

# 生成自签名根 CA 证书 (20年有效期)
${GMSSL} req -new -x509 -sm3 \
    -key "${CA_DIR}/root-ca/sm2-root-ca.key" \
    -out "${CA_DIR}/root-ca/sm2-root-ca.crt" \
    -days 7300 \
    -subj "/C=CN/ST=Beijing/L=Beijing/O=MyOrg/CN=GM Secure Boot Root CA" \
    -addext "basicConstraints=critical,CA:TRUE" \
    -addext "keyUsage=critical,keyCertSign,cRLSign"

echo "根 CA 证书指纹:"
${GMSSL} x509 -in "${CA_DIR}/root-ca/sm2-root-ca.crt" -noout -sm3 -fingerprint

# ---- 2. 生成中间 CA ----
echo "=== 生成国密中间 CA ==="

${GMSSL} ecparam -genkey -name sm2p256v1 -out "${CA_DIR}/issuing-ca/sm2-issuing-ca.key"

# 生成 CSR
${GMSSL} req -new -sm3 \
    -key "${CA_DIR}/issuing-ca/sm2-issuing-ca.key" \
    -out "${CA_DIR}/issuing-ca/sm2-issuing-ca.csr" \
    -subj "/C=CN/ST=Beijing/L=Beijing/O=MyOrg/CN=GM Secure Boot Issuing CA"

# 根 CA 签发中间 CA 证书 (10年有效期)
${GMSSL} x509 -req -sm3 \
    -in "${CA_DIR}/issuing-ca/sm2-issuing-ca.csr" \
    -CA "${CA_DIR}/root-ca/sm2-root-ca.crt" \
    -CAkey "${CA_DIR}/root-ca/sm2-root-ca.key" \
    -CAcreateserial \
    -out "${CA_DIR}/issuing-ca/sm2-issuing-ca.crt" \
    -days 3650 \
    -extfile <(printf "basicConstraints=critical,CA:TRUE,pathlen:0\nkeyUsage=critical,keyCertSign,cRLSign")

echo "中间 CA 证书指纹:"
${GMSSL} x509 -in "${CA_DIR}/issuing-ca/sm2-issuing-ca.crt" -noout -sm3 -fingerprint

echo "=== 证书链验证 ==="
${GMSSL} verify -CAfile "${CA_DIR}/root-ca/sm2-root-ca.crt" \
    "${CA_DIR}/issuing-ca/sm2-issuing-ca.crt"

echo "=== 证书链生成完成 ==="
echo "根 CA: ${CA_DIR}/root-ca/sm2-root-ca.crt"
echo "中间 CA: ${CA_DIR}/issuing-ca/sm2-issuing-ca.crt"

3.3 生成 PK/KEK/DB 证书

BASH

#!/bin/bash
# generate_gm_sb_certs.sh
# 生成 Secure Boot 所需的 PK、KEK、DB 证书

set -euo pipefail

CA_DIR="/root/gm-secure-boot-ca"
CERTS_DIR="${CA_DIR}/certs"
mkdir -p "${CERTS_DIR}"

GMSSL="gmssl"
ISSUING_CA_KEY="${CA_DIR}/issuing-ca/sm2-issuing-ca.key"
ISSUING_CA_CRT="${CA_DIR}/issuing-ca/sm2-issuing-ca.crt"

# ---- 1. 生成 PK (Platform Key) ----
echo "=== 生成 PK 证书 ==="
${GMSSL} ecparam -genkey -name sm2p256v1 -out "${CERTS_DIR}/sm2-pk.key"

${GMSSL} req -new -sm3 \
    -key "${CERTS_DIR}/sm2-pk.key" \
    -out "${CERTS_DIR}/sm2-pk.csr" \
    -subj "/C=CN/ST=Beijing/L=Beijing/O=MyOrg/CN=GM Platform Key"

${GMSSL} x509 -req -sm3 \
    -in "${CERTS_DIR}/sm2-pk.csr" \
    -CA "${ISSUING_CA_CRT}" \
    -CAkey "${ISSUING_CA_KEY}" \
    -CAcreateserial \
    -out "${CERTS_DIR}/sm2-pk.crt" \
    -days 3650 \
    -extfile <(printf "basicConstraints=CA:FALSE\nkeyUsage=critical,digitalSignature\nextendedKeyUsage=1.3.6.1.4.1.311.10.3.13")

# ---- 2. 生成 KEK (Key Exchange Key) ----
echo "=== 生成 KEK 证书 ==="
${GMSSL} ecparam -genkey -name sm2p256v1 -out "${CERTS_DIR}/sm2-kek.key"

${GMSSL} req -new -sm3 \
    -key "${CERTS_DIR}/sm2-kek.key" \
    -out "${CERTS_DIR}/sm2-kek.csr" \
    -subj "/C=CN/ST=Beijing/L=Beijing/O=MyOrg/CN=GM Key Exchange Key"

${GMSSL} x509 -req -sm3 \
    -in "${CERTS_DIR}/sm2-kek.csr" \
    -CA "${ISSUING_CA_CRT}" \
    -CAkey "${ISSUING_CA_KEY}" \
    -CAcreateserial \
    -out "${CERTS_DIR}/sm2-kek.crt" \
    -days 3650 \
    -extfile <(printf "basicConstraints=CA:FALSE\nkeyUsage=critical,digitalSignature\nextendedKeyUsage=1.3.6.1.4.1.311.10.3.9")

# ---- 3. 生成 DB 签名证书 ----
echo "=== 生成 DB 签名证书 ==="
${GMSSL} ecparam -genkey -name sm2p256v1 -out "${CERTS_DIR}/sm2-db.key"

${GMSSL} req -new -sm3 \
    -key "${CERTS_DIR}/sm2-db.key" \
    -out "${CERTS_DIR}/sm2-db.csr" \
    -subj "/C=CN/ST=Beijing/L=Beijing/O=MyOrg/CN=GM Signature Database Key"

${GMSSL} x509 -req -sm3 \
    -in "${CERTS_DIR}/sm2-db.csr" \
    -CA "${ISSUING_CA_CRT}" \
    -CAkey "${ISSUING_CA_KEY}" \
    -CAcreateserial \
    -out "${CERTS_DIR}/sm2-db.crt" \
    -days 1825 \
    -extfile <(printf "basicConstraints=CA:FALSE\nkeyUsage=critical,digitalSignature\nextendedKeyUsage=1.3.6.1.4.1.311.10.3.32")

echo "=== 所有 Secure Boot 证书生成完成 ==="
ls -la "${CERTS_DIR}"/*.crt

四、固件镜像签名

4.1 签名工具链

国密固件签名使用 sbsigntools 的 SM2 支持版本。签名流程：

CODE

┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐    ┌────────────┐
│ 内核镜像    │───▶│  SM3 摘要   │───▶│  SM2 签名   │───▶│ 签名镜像    │
│ vmlinuz    │    │  (Hash)    │    │  (Sign)    │    │ .signed    │
└────────────┘    └────────────┘    └────────────┘    └────────────┘
                                        │
                                        ▼
                                  ┌────────────┐
                                  │ DB 私钥    │
                                  │ sm2-db.key │
                                  └────────────┘

4.2 签名脚本

BASH

#!/bin/bash
# sign_gm_firmware.sh
# 对引导组件进行国密 SM2-SM3 签名

set -euo pipefail

CA_DIR="/root/gm-secure-boot-ca"
DB_KEY="${CA_DIR}/certs/sm2-db.key"
DB_CERT="${CA_DIR}/certs/sm2-db.crt"
KERNEL_DIR="/boot"
SIGN_DIR="/root/signed-firmware"

mkdir -p "${SIGN_DIR}"

# 签名内核镜像
echo "=== 签名内核镜像 ==="
for kernel in "${KERNEL_DIR}"/vmlinuz-*; do
    kernel_name=$(basename "${kernel}")
    echo "签名: ${kernel_name}"

    sbsign --key "${DB_KEY}" --cert "${DB_CERT}" \
        --output "${SIGN_DIR}/${kernel_name}.signed" \
        "${kernel}"

    # 验证签名
    sbverify --cert "${DB_CERT}" "${SIGN_DIR}/${kernel_name}.signed"
    echo "✓ ${kernel_name} 签名验证通过"
done

# 签名 shim 引导程序
echo "=== 签名 shim ==="
sbsign --key "${DB_KEY}" --cert "${DB_CERT}" \
    --output "${SIGN_DIR}/shimx64.efi.signed" \
    /boot/efi/EFI/centos/shimx64.efi
sbverify --cert "${DB_CERT}" "${SIGN_DIR}/shimx64.efi.signed"
echo "✓ shim 签名验证通过"

# 签名 grub2
echo "=== 签名 grub2 ==="
sbsign --key "${DB_KEY}" --cert "${DB_CERT}" \
    --output "${SIGN_DIR}/grubx64.efi.signed" \
    /boot/efi/EFI/centos/grubx64.efi
sbverify --cert "${DB_CERT}" "${SIGN_DIR}/grubx64.efi.signed"
echo "✓ grub2 签名验证通过"

echo "=== 所有固件签名完成 ==="
ls -la "${SIGN_DIR}"/*.signed

4.3 部署签名后的固件

BASH

#!/bin/bash
# deploy_signed_firmware.sh
# 部署签名后的固件到 EFI 系统分区

set -euo pipefail

SIGN_DIR="/root/signed-firmware"
EFI_DIR="/boot/efi/EFI/centos"

# 备份原始固件
echo "=== 备份原始固件 ==="
cp "${EFI_DIR}/shimx64.efi" "${EFI_DIR}/shimx64.efi.bak"
cp "${EFI_DIR}/grubx64.efi" "${EFI_DIR}/grubx64.efi.bak"

# 部署签名固件
echo "=== 部署签名固件 ==="
cp "${SIGN_DIR}/shimx64.efi.signed" "${EFI_DIR}/shimx64.efi"
cp "${SIGN_DIR}/grubx64.efi.signed" "${EFI_DIR}/grubx64.efi"

# 部署签名内核
echo "=== 部署签名内核 ==="
cp "${SIGN_DIR}"/vmlinuz-*.signed /boot/

# 更新 fstab 中的内核引用（如果需要）
echo "=== 固件部署完成 ==="
echo "请重启系统验证安全启动"

五、UEFI 安全启动部署

5.1 准备密钥数据库

BASH

#!/bin/bash
# prepare_sb_databases.sh
# 准备国密 Secure Boot 的 PK/KEK/DB 数据库

set -euo pipefail

CA_DIR="/root/gm-secure-boot-ca"
CERTS_DIR="${CA_DIR}/certs"
SB_DIR="/root/secure-boot-db"
mkdir -p "${SB_DIR}"

# 将证书转换为 ESL (EFI Signature List) 格式
# 使用 cert-to-efi-sig-list 工具

# ---- 1. 创建 DB 签名数据库 ----
echo "=== 创建 DB 数据库 ==="
cert-to-efi-sig-list \
    -g "$(uuidgen)" \
    "${CERTS_DIR}/sm2-db.crt" \
    "${SB_DIR}/db.esl"

# ---- 2. 创建 KEK 数据库 ----
echo "=== 创建 KEK 数据库 ==="
cert-to-efi-sig-list \
    -g "$(uuidgen)" \
    "${CERTS_DIR}/sm2-kek.crt" \
    "${SB_DIR}/kek.esl"

# ---- 3. 创建 PK 数据库 ----
echo "=== 创建 PK 数据库 ==="
cert-to-efi-sig-list \
    -g "$(uuidgen)" \
    "${CERTS_DIR}/sm2-pk.crt" \
    "${SB_DIR}/pk.esl"

# ---- 4. 签名数据库更新包 ----
# KEK 更新包 (用 PK 签名)
echo "=== 签名 KEK 更新包 ==="
sign-efi-sig-list \
    -g "$(uuidgen)" \
    -k "${CERTS_DIR}/sm2-pk.key" \
    -c "${CERTS_DIR}/sm2-pk.crt" \
    kek \
    "${SB_DIR}/kek.esl" \
    "${SB_DIR}/kek.auth"

# DB 更新包 (用 KEK 签名)
echo "=== 签名 DB 更新包 ==="
sign-efi-sig-list \
    -g "$(uuidgen)" \
    -k "${CERTS_DIR}/sm2-kek.key" \
    -c "${CERTS_DIR}/sm2-kek.crt" \
    db \
    "${SB_DIR}/db.esl" \
    "${SB_DIR}/db.auth"

# PK 更新包 (用当前 PK 签名)
echo "=== 签名 PK 更新包 ==="
sign-efi-sig-list \
    -g "$(uuidgen)" \
    -k "${CERTS_DIR}/sm2-pk.key" \
    -c "${CERTS_DIR}/sm2-pk.crt" \
    pk \
    "${SB_DIR}/pk.esl" \
    "${SB_DIR}/pk.auth"

echo "=== Secure Boot 数据库准备完成 ==="
ls -la "${SB_DIR}"/*.auth

5.2 通过 UEFI 固件界面部署

警告：以下操作涉及固件级修改，操作失误可能导致设备无法启动。请确保有物理访问能力或远程管理（IPMI/iLO）可用。

部署步骤：

进入 UEFI 设置界面：开机按 Del 或 F2 进入
进入 Secure Boot 配置：Security → Secure Boot Configuration
清除现有密钥：Reset to Setup Mode（清除所有现有密钥）
部署 PK：选择 PK 选项，加载 pk.auth 文件
部署 KEK：选择 KEK 选项，加载 kek.auth 文件
部署 DB：选择 DB 选项，加载 db.auth 文件
启用 Secure Boot：将 Secure Boot Mode 设为 Enabled
保存并退出

5.3 通过命令行部署（高级）

BASH

#!/bin/bash
# deploy_sb_via_efi_vars.sh
# 通过 EFI 变量接口部署（需要 efivarfs 挂载）

set -euo pipefail

SB_DIR="/root/secure-boot-db"

# 检查 efivarfs 是否挂载
if ! mount | grep -q efivarfs; then
    mount -t efivarfs efivarfs /sys/firmware/efi/efivars
fi

# 写入 PK
echo "=== 写入 PK ==="
efi-updatevar -e -f "${SB_DIR}/pk.esl" PK

# 写入 KEK
echo "=== 写入 KEK ==="
efi-updatevar -e -f "${SB_DIR}/kek.esl" KEK

# 写入 DB
echo "=== 写入 DB ==="
efi-updatevar -e -f "${SB_DIR}/db.esl" db

echo "=== EFI 变量写入完成 ==="
echo "请重启系统使配置生效"

六、安全策略更新（DBX 黑名单）

6.1 创建 DBX 更新包

当发现某个固件的签名存在安全漏洞时，需要将其加入 DBX 黑名单：

BASH

#!/bin/bash
# create_dbx_update.sh
# 创建 DBX 黑名单更新包

set -euo pipefail

CA_DIR="/root/gm-secure-boot-ca"
CERTS_DIR="${CA_DIR}/certs"
DBX_DIR="/root/dbx-updates"
mkdir -p "${DBX_DIR}"

# 方法 1: 按签名者吊销
# 将需要吊销的签名者证书哈希加入 DBX
echo "=== 创建 DBX 更新包 ==="

# 计算要吊销证书的 SM3 哈希
CERT_TO_REVOKE="/path/to/compromised-cert.crt"
CERT_HASH=$(gmssl x509 -in "${CERT_TO_REVOKE}" -outform DER | gmssl sm3)

echo "吊销证书 SM3 哈希: ${CERT_HASH}"

# 创建 DBX ESL 文件
cert-to-efi-hash-list \
    -g "$(uuidgen)" \
    --hash "${CERT_HASH}" \
    "${DBX_DIR}/dbx.esl"

# 用 KEK 签名 DBX 更新包
sign-efi-sig-list \
    -g "$(uuidgen)" \
    -k "${CERTS_DIR}/sm2-kek.key" \
    -c "${CERTS_DIR}/sm2-kek.crt" \
    dbx \
    "${DBX_DIR}/dbx.esl" \
    "${DBX_DIR}/dbx.auth"

echo "=== DBX 更新包创建完成 ==="
echo "部署命令: efi-updatevar -e -f ${DBX_DIR}/dbx.auth dbx"

6.2 自动化安全策略更新

BASH

#!/bin/bash
# update_dbx_cron.sh
# 定期检查和更新 DBX 黑名单

set -euo pipefail

LOG_FILE="/var/log/gm-secure-boot-dbx.log"
DBX_DIR="/root/dbx-updates"

log() {
    echo "[$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')] $*" | tee -a "${LOG_FILE}"
}

log "=== 开始 DBX 更新检查 ==="

# 检查是否有新的吊销列表
if [ -f "${DBX_DIR}/dbx.auth" ]; then
    log "发现 DBX 更新包，开始部署..."

    # 备份当前 DBX
    if [ -f /sys/firmware/efi/efivars/dbx-d719b2cb-3d3a-4593-a300-11057988efb2 ]; then
        cp /sys/firmware/efi/efivars/dbx-* "${DBX_DIR}/backup/" 2>/dev/null || true
    fi

    # 部署 DBX 更新
    efi-updatevar -e -f "${DBX_DIR}/dbx.auth" dbx
    log "✓ DBX 更新部署成功"

    # 清理更新包
    rm -f "${DBX_DIR}/dbx.auth" "${DBX_DIR}/dbx.esl"
else
    log "无新的 DBX 更新"
fi

log "=== DBX 更新检查完成 ==="

七、踩坑实录

坑 1：sbsigntools 版本不支持 SM2

现象：执行 sbsign 时报错 unrecognized algorithm 或 certificate verification failed。

原因：系统自带的 sbsigntools 版本较旧，不支持 SM2/SM3 算法。

解决：

BASH

# 检查版本
sbsign --version
# 需要 >= 0.9.3

# 从源码编译支持国密的版本
git clone https://github.com/openEuler/sbsigntools.git
cd sbsigntools
git checkout gm-support  # 国密支持分支
autoreconf -fi
./configure --with-gmssl
make
sudo make install

坑 2：shim 无法验证 SM2 签名

现象：shim 启动时提示 verification failed: Security Violation，拒绝加载 grub2。

原因：shim 版本不支持 GM/T 0010 定义的 SM2 签名消息格式。

解决：

BASH

# 确认 shim 版本
pesign -S -i /boot/efi/EFI/centos/shimx64.efi | head -5

# 需要国密版 shim（openEuler/openAnolis 已集成）
# 如果使用 CentOS，需要手动编译
git clone https://github.com/rhboot/shim.git
cd shim
# 应用国密补丁后编译
make ARCH=x86_64 CROSS_COMPILE= VENDOR_CERT_FILE=./ca.cer

坑 3：UEFI 固件不识别 SM2 证书

现象：在 UEFI 设置界面加载证书时，提示 Invalid certificate format。

原因：部分 UEFI 固件的 SM2 支持需要特定的证书格式或 OID。

解决：

BASH

# 确保证书包含正确的 EKU (Extended Key Usage)
# PK 证书需要: 1.3.6.1.4.1.311.10.3.13 (Secure Boot Component)
# KEK 证书需要: 1.3.6.1.4.1.311.10.3.9 (PKCS#7 Signed Data)
# DB 证书需要: 1.3.6.1.4.1.311.10.3.32 (Secure Boot DB Signing)

# 重新生成包含正确 EKU 的证书
gmssl x509 -req -sm3 \
    -in csr.pem \
    -CA issuing-ca.crt \
    -CAkey issuing-ca.key \
    -CAcreateserial \
    -out cert.pem \
    -days 3650 \
    -extfile <(printf "extendedKeyUsage=1.3.6.1.4.1.311.10.3.13")

坑 4：内核更新后安全启动失败

现象：系统更新内核后，新内核无法通过安全启动验证。

原因：新内核未被 DB 证书签名。

解决：配置内核更新自动签名：

BASH

# /etc/kernel/postinst.d/99-sign-kernel.sh
#!/bin/bash
KERNEL_VERSION="$1"
KERNEL_IMAGE="/boot/vmlinuz-${KERNEL_VERSION}"

DB_KEY="/root/gm-secure-boot-ca/certs/sm2-db.key"
DB_CERT="/root/gm-secure-boot-ca/certs/sm2-db.crt"

if [ -f "${KERNEL_IMAGE}" ]; then
    sbsign --key "${DB_KEY}" --cert "${DB_CERT}" \
        --output "${KERNEL_IMAGE}" \
        "${KERNEL_IMAGE}"
    logger "GM Secure Boot: 已签名内核 ${KERNEL_VERSION}"
fi

坑 5：DBX 更新后系统无法启动

现象：部署 DBX 黑名单后，系统提示 Access Denied 无法启动。

原因：DBX 中的哈希匹配到了正在使用的合法签名。

解决：

BASH

# 紧急恢复：进入 UEFI 设置，临时禁用 Secure Boot
# 然后移除错误的 DBX 条目

# 查看当前 DBX 内容
efivar -p -n dbx-d719b2cb-3d3a-4593-a300-11057988efb2 | xxd

# 清除 DBX（需要进入 Setup Mode）
efi-updatevar -d dbx

八、验证与测试

8.1 验证安全启动状态

BASH

# 检查 Secure Boot 状态
mokutil --sb-state
# 输出: SecureBoot enabled

# 检查是否为国密签名
pesign -S -i /boot/efi/EFI/centos/shimx64.efi
# 应显示 SM2/SM3 相关信息

# 检查内核签名
pesign -S -i /boot/vmlinuz-$(uname -r)
# 应显示 SM2/SM3 相关信息

# 检查 EFI 变量
efivar -p -n PK-8be4df61-93ca-11d2-aa0d-00e098032b8c | head -5

8.2 安全启动抗攻击测试

BASH

# 测试 1: 替换内核镜像（应被拒绝）
cp /boot/vmlinuz-$(uname -r) /tmp/vmlinuz-modified
echo "malicious" >> /tmp/vmlinuz-modified
cp /tmp/vmlinuz-modified /boot/vmlinuz-$(uname -r)
# 重启后应无法启动，提示 "Secure Boot violation"

# 测试 2: 使用未签名驱动（应被拒绝）
insmod /tmp/unsigned-module.ko
# 应提示 "module verification failed: signature and/or required key missing"

# 测试 3: 篡改已签名文件（应被拒绝）
printf '\x00' | dd of=/boot/vmlinuz-$(uname -r) bs=1 count=1 conv=notrunc
# 重启后应无法启动

九、总结

国密安全启动是构建自主可控系统安全基线的关键环节。通过 SM2/SM3 算法替代 RSA/SHA-256，可以从固件层面建立不受外部 CA 控制的信任链。

关键要点回顾：

证书链：根 CA → 中间 CA → PK/KEK/DB 证书，全部使用 SM2-256 + SM3
签名工具：sbsigntools 0.9.3+ 支持 SM2 签名，shim/grub2 需要国密版
部署顺序：先 PK → 再 KEK → 最后 DB，不可逆序
密钥安全：根 CA 私钥应离线存储在 HSM 中，DB 私钥用于日常签名
更新机制：内核更新需自动签名，DBX 黑名单需定期更新

参考标准：

GM/T 0002-2012《SM2 椭圆曲线公钥密码算法》
GM/T 0003.2-2012《SM2 第2部分：数字签名算法》
GM/T 0004-2012《SM3 密码杂凑算法》
GM/T 0010-2023《SM2密码算法加密签名消息语法规范》
GB/T 39786-2021《信息安全技术信息系统密码应用基本要求》
GM/T 0028-2014《密码模块安全技术要求》

参考来源

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