Флэш-BIOS

Флэш-память широко применяется в качестве носителя BIOS в современных компьютерах. В принципе, это позволяет даже конечному пользователю обнов­лять версию BIOS, не вызывая высокооплачиваемых специалистов и оперативно получая необходимые файлы через Интернет. Наиболее эффективно при­менение флэш-памяти с выделенным блоком загрузчика. Блок загрузчика после программирования может быть аппаратно защищен от перезаписи и ра­ботать в режиме ROM. Это позволяет его использовать как неизменную часть BIOS, обеспечивающую минимальные условия для загрузки утилиты програм­мирования основного блока. Основной блок хранит главную часть BIOS, кото­рая при необходимости может заменяться новыми версиями. В случае некор­ректности новой запрограммированной версии всегда есть путь к отступлению, обеспечиваемый неизменяемым блоком загрузчика.

Микросхемы семейства Boot Block (или другие микросхемы с небольшим раз­мером стираемого сектора) помимо BIOS в блоках параметров могут хра­нить и конфигурационную информацию (ESCD системы РпР, конфигурацию устройств EISA и МСА). Применение микросхем большого объема позволяет помимо кода BIOS хранить и дополнительный резидентный код. В портатив­ных компьютерах во флэш-память может помещаться и ядро ОС, что позволяет экономить энергию за счет сокращения обращений к диску.

Гибкость системы, обретаемая при использовании флэш-памяти как носителя BIOS, имеет и негативные обратные стороны — возможность повреждения в случае неудачной записи или записи неподходящей версии и появление но­вой и достаточно благодатной почвы для вирусов, которые могут незаметно переписать код BIOS в своих диверсионных целях. В связи с этим актуальна за­щита BIOS от несанкционированного изменения. Разные поколения флэш-памя­ти имеют свою специфику организации защиты:

♦ микросхемы Bulk Erase имеют защиту от модификации всего объема пода­чей напряжения V_PP = 5 В (V_PP = 0 для микросхем с стиранием 5 В);

♦ микросхемы Boot Block 12 В позволяют иметь дополнительную защиту за­грузочного блока, управляемую напряжениями на входах V_PPP# (табл. 5.4);

♦ микросхемы Boot Block 5/12 В Smart Voltage позволяют управлять защитой напряжениями на входах V_PP и WP# (табл. 5.5), причем при V_PP = 5 В стира­ние и программирование возможны;

♦ аппаратное управление защитой микросхем с одним напряжением питания осуществляется только сигналами WP#, но у ряда микросхем они отсутствуют.

Таблица 5.5. Защита флэш-памяти SmartVoltage Boot Block

Реальные варианты использования защиты зависят от схемных решений кон­кретной системной платы. Системные платы, допускающие применение в каче­стве BIOS как ПЗУ, так и флэш-памяти (возможно, различных моделей), име­ют набор джамперов, коммутирующих сигналы, поступающие на входы RP#, WP#, Vpp и WE# флэш-памяти. Их применение (и рекомендации по установке, приводимые в документации) не всегда отвечает требованиям безопасности. Системы, ориентированные на защитные свойства блока загрузки, имеют джампер или переключатель для восстановления BIOS (Boot recovery) после неудачной модификации. В зависимости от схемных решений он может либо аппаратно переключать адреса, либо анализироваться программно. В случае с преобразованиями адресов при нормальной работе точка входа по сбросу про­цессора (FFFFOh) попадает в основной блок, а в режиме восстановления точка входа попадает в область блока загрузки. Простейший способ преобразова­ния — инверсия адреса А16 в нормальном режиме и его прямая подача в режи­ме восстановления. В случае программного анализа состояния переключателя блок загрузки всегда находится в верхних адресах, а по результату считывания положения переключателя код основного блока либо получает управление (нормальный режим), либо игнорируется (режим восстановления). Примене­ние микросхем с симметричной архитектурой и небольшим размером сектора (например, SST29EE010) позволяет размещать блок загрузки (группу защи­щенных секторов) в произвольном месте памяти.