- Linux 内核模块签名
1.概述
内核模块签名检查是内核内建的一种安全机制和功能，目的是确保内核动态加载的所有内核模块必须要经过签名。
linux内核从3.7 开始加入模块签名检查机制， 校验签名是否与已编译的内核公钥匹配。 模块签名验证并非强制使用， 可在编译内核时配置是否开启。如果内核选项CONFIG_MODULE_SIG和CONFIG_MODULE_SIG_FORCE打开的话，当加载模块时内核会检查模块的签名， 如果签名不存在或者签名内容不一致，会强制退出模块的加载。
签名验证在通过CONFIG_MODULE_SIG使能。打开签名同时还会强制做模块ELF元数据检查，然后再做签名验证。很多 OS 都是通过 UEFI 引导的，而如果 UEFI 里使能 secure boot，那么需要 Signed kernel image 才能加载，对应的 kernel module 也需要是签过名的。即便 UEFI 里没有使能 secure boot，但如果内核按照 CONFIG_MODULE_SIG_FORCE 配置的（也可通过内核启动参数"module.sig_enforce=1" 打开），那么也只有签过名的驱动能加载。如果内核只是设置了 CONFIG_MODULE_SIG，那么未签名的驱动虽可被加载，但会被标记为 taint。
1.1.公钥生成
内核编译时可以指定一系列的公钥。x509.genkey文件用来生成X509密钥。如果没有该文件，系统会自动提供一个默认的配置。Makefile会根据x509.genkey规则在内核编译根目录生成默认配置，用户可以手动更改该文件。由此在内核编译过程中分别生成私钥和公钥文件分别为./signing_key.priv和./signing_key.x509。
默认配置是使用/dev/random生成的。如果/dev/random没有足够数据，在后台运行以下命令可以生成更多的数据：rngd -r /dev/urandom。
1.2.模块签名
在开启该功能之后，内核在加载内核模块时，会对内核模块的签名进行检查。内核模块签名功能的本质是限制root用户载入恶意的内核模块。当root用户加载一个内核模块时，内核在分辨是系统管理员还是攻击者的时候，依靠的就是能够进行身份认证的可信的X.509证书和与之对应的私钥。只要私钥存储妥当不发生泄露，攻击者就无法伪造X.509证书，因此也就不可能提供含有正确签名的内核模块；而系统管理员是唯一合法的X.509证书的使用者，是可以用合法的证书对应的私钥对内核模块进行签名的。
1.2.1.内核配置
c
CONFIG_MODULE_SIG Y
CONFIG_MODULE_SIG_ALL N
CONFIG_MODULE_SIG_FORCE N- CONFIG_MODULE_SIG
如果开启了该选项，在内核在加载内核模块时，会对内核模块的签名进行检查。 配置为'y'后， 默认情况下，在加载没有签名或者是签名不正确的内核模块时，内核仅仅是打印一条提示信息，同时将内核标记为tainted，然后继续正常加载签名有问题的模块。
c
module verification failed: signature and/or required key missing - tainting kernel-
CONFIG_MODULE_SIG_FORCE
若配置为'n'时， 对于未签名或者使用无效的key签名的模块， 内核都允许加载， 但是kernel会被标记为被感染(tainted)，并且使用商业许可的模块也会被标记为被感染；
若配置为'y'， 则 在加载没有签名或者是签名不正确的内核模块时，内核会直接拒绝加载签名有问题的内核模块。
-
CONFIG_MODULE_SIG_ALL
若配置为'n', 则在build kernel的过程中， 所有的模块都不会被签名， 需要自己手动调用scripts/sign-file签名工具对内核模块进行签名。
若被配置为'y'， 则在build kernel的过程中自动对模块进行签名，而且该步骤通常无需手动运行，会在module_install时自动执行签名。
1.2.2.内核启动参数
module.sig_enforce：
如果将该参数传给内核，表示强制验证内核模块签名，效果上等价于CONFIG_MODULE_SIG_FORCE=y。如果内核在编译时已经将CONFIG_MODULE_SIG_FORCE设为y，那这里的内核选项是不会起任何作用的。
该选项为内核强制验证功能在策略上提供了一定的灵活性，比如运行系统需要DKMS或者SystemTap支持的话，如果没有实现配套的PKI签名服务机制，最好将CONFIG_MODULE_SIG_FORCE设为n，同时为了保证安全在内核命令行参数中指定module.sig_enforce。在必要时，可以临时去掉module.sig_enforce，以便系统维护或调试。
1.2.3.签名算法配置
c
CONFIG_MODULE_SIG_SHA1
CONFIG_MODULE_SIG_SHA224
CONFIG_MODULE_SIG_SHA256
CONFIG_MODULE_SIG_SHA384
CONFIG_MODULE_SIG_SHA512- CONFIG_MODULE_SIG_SHA256
用于启用 SHA-256 哈希算法对内核模块进行签名和验证。
1.2.4.签名所用的key
c
CONFIG_MODULE_SIG_KEY=""
CONFIG_MODULE_SIG_KEY_TYPE_RSA=y
CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYRING=y
CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS="certs/openeuler-cert.pem"-
CONFIG_MODULE_SIG_KEY
用于允许使用 自定义签名密钥 对内核模块进行签名和验证。CONFIG_MODULE_SIG_KEY的值为默认值certs/signing_key.pem，表示用户希望使用由kbuild自动生成的key文件对内核模块进行签名。
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CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS
用于指定系统信任的公钥文件路径，以验证内核模块的签名。
-
两者区别：
- CONFIG_MODULE_SIG_KEY：允许动态指定签名密钥（如通过 modprobe 参数），但需要内核支持动态密钥注入。
- CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS：在编译时静态嵌入公钥路径，更适用于固定信任环境。
编译内核在certs目录生成signing_key.pem和signing_key.x509
2.Makefile:
c
CONFIG_MODULE_SIG=n
该变量用于控制内核模块签名的设置。在这里，它被设置为 n，表示禁用模块签名。refer to
- Documentation/admin-guide/module-signing.rst
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/665941784
- https://blog.csdn.net/inthat/article/details/117778263
- https://docs.openeuler.org/zh/docs/24.03_LTS_SP1/docs/ShangMi/内核模块签名.html