UEFI：新一代软件接口与安全特性概述

统一扩展固件接口 (Unified Extensible Firmware Interface, UEFI) 是一个公开的标准规范，它定义了操作系统与平台固件之间的软件接口，主要用于现代计算机系统，尤其是在取代传统的基本输入/输出系统 (BIOS) 的过程中。BIOS 原本是 IBM PC 兼容个人计算机上的基础固件，但随着UEFI的发展，它不仅支持旧的BIOS服务，还提供了远程诊断和无操作系统的修复功能。 Intel 是 UEFI 的主要开发者之一，最初的EFI规范部分受到了微软 Windows 的实践和数据格式的影响。UEFI 在2005年发布了1.10版本后，进一步演变为统一的EFI，这一变化是为了提升兼容性、处理器支持和硬盘设备兼容性。UEFI 的目标是支持各种操作系统，包括Linux和Microsoft Windows，同时也提供一系列的服务、应用程序、协议以及设备驱动程序。 UEFI 的关键特性包括： 1. **兼容性**：UEFI 支持多种处理器架构，确保跨平台的稳定性。它不仅与BIOS兼容，而且在没有操作系统的情况下也能运行诊断和修复功能。 2. **服务**：UEFI 提供了一系列系统服务，如安全管理、硬件抽象层（HAL）、引导加载程序管理等，以简化开发者的工作。 3. **应用**：UEFI 包含应用程序接口，允许用户安装和运行自定义应用程序，如安全启动（Secure Boot）功能，确保系统启动时只有可信的固件被加载。 4. **协议**：UEFI 设计了一套标准化的通信协议，使得设备驱动程序能够与操作系统无缝交互，增强了系统的整体性能。 5. **设备驱动**：UEFI 设备驱动程序设计更为高效，支持高级图形功能，如高分辨率显示和图形加速。 6. **EFISystemPartition (ESP)**：这是UEFI系统中的一个重要分区，用于存放引导加载程序、安全信息（如加密密钥）以及用于启动过程的其他必要文件。 UEFI 的安全性也得到了强化，例如支持 Secure Boot，通过验证固件完整性来防止恶意软件在启动阶段感染系统。此外，它还包括了安全内存（Secure Memory）的概念，用来保护敏感信息不被未经授权的访问。哈希算法（如SHA系列）和数字签名（Signature）也被用于确保数据的完整性和真实性。 UEFI 的出现不仅提升了系统的稳定性和安全性，还在汽车行业中找到了应用场景，尤其是在无人驾驶汽车的嵌入式系统中，因为其支持Car-to-X通信方案，确保车辆和其他车辆、基础设施之间的通信安全可靠。同时，由于UEFI支持OTA（Over-The-Air）更新，使得固件的远程更新变得更加方便。然而，UEFI也面临着安全威胁，比如物理攻击、故障注入攻击（如Glitch Attack）以及侧信道攻击，这促使业界不断研究和改进安全措施，如硬件安全模块（HSM）和加密算法（如AES、RSA、椭圆曲线算法等）。