1. Tìm hiểu cơ chế khởi động máy tính và nạp hệ điều hành? (boot process: Windows, Linux) 2. Cơ chế khởi động an toàn (có bảo vệ) trên máy tính hoặc thiết bị di động? (Secure boot + measured boot process) 3. Làm thế nào để người sử dụng máy tính có thể lựa chọn hệ điều hành khi bật máy? (Boot manager program)
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - - BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: HỆ ĐIỀU HÀNH NHĨM MƠN HỌC: 13 Giảng viên: PHẠM HỒNG DUY Hà Nội năm 2018 Câu 1: Quá trình khởi động máy tính nạp hệ điều hành? (boot process) Trả lời: Khởi động máy tính hay boot máy tính (booting) trình tải hay tự mồi (bootstrapping) để khởi động làm việc hệ điều hành người dùng bật Hệ thống máy tính Một trình tự khởi động (boot sequence) tập hợp lệnh ban đầu máy tính thực khởi động Trình khởi động (bootloader) nạp hệ điều hành vào máy tính để hoạt động Q khởi động máy tính có bước sau: Bấm nút nguồn Bấm nút nguồn thao tác để khởi động máy tính, bấm trực tiếp vào nút ON/OFF số máy tính bật nguồn thơng qua tính “Wake on LAN”, bật nguồn qua mạng Khi chưa bấm nút nguồn bo mạch chủ (mainboard) cấp điện, để có lượng chờ hành động bấm nút bạn Khi bạn bấm nguồn tín hiệu máy tính bắt đầu khởi động truyền BIOS (Basic Input/Output System): Hệ thống nhập xuất BIOS phần mềm cài đặt sẵn (embedded) vào chíp PROM, EPROM hay nhớ flash nằm bo mạch chủ Đó chương trình chạy sau máy tính lệnh khởi động, sau kiểm tra việc cấp điện nguồn, VGA Card (card hình) xuất thơng tin q trình khởi động BIOS tiếp tục thực POST (Power-on Self-test) để kiểm tra thông số phần cứng khác CPU, nhớ RAM, thiết bị lưu trữ, thiết bị mạng… Đồng thời, BIOS cho phép bạn thay đổi thiết lập, cấu hình (tùy máy mà bạn nhấn phím F2, Delete, F10,… để vào giao diện cài đặt cho BIOS) Nếu q trình POST khơng có thiết bị bị hỏng, BIOS tìm xem phải khởi động hệ điều hành từ thiết bị lưu trữ nào: ổ cứng (HDD), CD/DVD, USB Máy tính thường khởi động từ ổ cứng (HDD) Master Boot Record (MBR): MBR (Master Boot Record) sector ổ cứng, không thuộc phân vùng Boot Sector Sector: đơn vị nhỏ ổ cứng, có giá trị, giao động từ 512-4096 byte Boot Sector: chương trình khởi động hệ điều hành (chỉ đoạn mã ngắn, gọi mã khởi động Boot Code) đặt sector, gọi Boot Sector Mỗi phân vùng ổ cứng có boot sector đặt đầu phân vùng Boot Code: phân vùng khác Hệ Điều Hành sử dụng phân vùng tự cài đặt khác nhau, boot code quy định chung Nếu ta chọn khởi động hệ điều hành từ ổ cứng, BIOS tìm đến MBR nạp chương tình khởi động cho máy Boot Code MBR xác định ổ cứng có chứa phân vùng (Partition), có hệ điều hành cài chúng đặt đâu Phân vùng kích hoạt (Active), MBR nạp Boot Code phân vùng để khởi động hệ điều hành đặt phân vùng Máy tính kích hoạt phân vùng BIOS biết khởi động từ thiết bị nào, đọc MBR thiết bị để định vị phân vùng định ưu tiên khởi động hệ điều hành cài lên Quá trình xem định vị khởi động boot loader, chương trình chịu trách nhiệm cho việc tìm nạp nhân (kernel) hệ điều hành Boot loader: Có nhiều loại bootloader GRUB LILO (tiền thân GRUB) Linux, Windows có NTLDR BOOTMGR Nhiều loại chúng có chung mục đích: cho phép người dùng lựa chọn hệ điều hành có máy tính để khởi động, sau chúng nạp nhân (kernel) hệ điều hành vào nhớ chuyển quyền điều khiển máy tính cho kernel Khi người dùng mở máy lên, chương trình bootloader cho ta thời gian để chọn hệ điều hành muốn sử dụng Người dùng chọn hệ điều hành muốn sử dụng: Hệ điều hành đc nạp khởi chạy: Theo sau kiểm tra file NTDETECT, file NTLDR load khởi tạo nhân Windows, load services, bắt đầu Windows Khi nhân load xong, HAL (Hardware Abstraction Layer) load, sử dụng để quản lý thiết bị phần cứng Kế đến khóa registry HKEY_LOCAL_MACHINE\_System load vào nhớ Windows quét registry để tìm tất drivers bắt đầu với giá trị 0, bao gồm drivers load khởi tạo vào lúc khởi động Sau nhân khởi tạo, bạn nhìn thấy hình chào đón chuyển đến khung đen Tại đây, hệ thống quét lại lần registry tìm tất driver cần load gia đoạn khởi động nhân Đăng nhập với giao diện đồ họa: Từ lúc Windows bắt đầu nhiều thành phần hệ thống thành phần người dùng cài đặt Mỗi thành phần đọc thông tin từ registry thực thi nhiều công việc khác Trong giai đoạn cuối, chương trình quản lý user logon, WinLogon, bắt đầu WinLogon cho phép người sử dụng log on sử dụng Window Hệ điều hành nạp hồn thành q trình khởi động: Sau nạp nhân (Kernel) chuyển quyền điều khiển máy tính cho Kernel Hệ điều hành tiếp tục trình khởi động hồn thành Nếu q trình khơng bị lỗi hình đăng nhập xuất cho người dùng đăng nhập, vào thẳng desktop sẵn sàng cho người dùng sử dụng Trên q trình khởi động máy vi tính nạp hệ điều hành Câu 2: Cơ chế khởi động an tồn (có bảo vệ) máy tính? (Secure boot + measured boot process) Trả lời: Mỗi bật máy tính (PC), BIOS nạp vào nhớ hệ thống, kiểm tra sẵn sàng thiết bị phần cứng cố gắng khởi động chúng, sau chuyển quyền sang cho hệ điều hành khởi động Với máy tính thơng thường BIOS tìm khởi động tải khởi động (Boot loader), sau khởi động hệ điều hành đầy đủ Tuy nhiên, trình khởi động tồn rủi ro liên quan đến phần mềm độc hại (Malware), chẳng hạn rootkit Rootkit làm cho việc tải hệ điều hành bình thường mà khơng có dấu hiệu bất thường diễn ra, rootkit có khả kiểm sốt “root” can thiệp vào tiến trình khởi động hệ thống để giấu phần mềm độc hại tránh khỏi chương trình quét virus biện pháp bảo vệ hệ thống khác bên hệ điều hành BIOS khác biệt malware boot loader nên khởi động thứ tìm Do đó, hacker sử dụng rootkit để can thiệp vào tiến trình khởi động hệ thống họ hồn tồn điều khiển hệ điều hành Sau nhà sản xuất PC dần thay BIOS UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) giao diện firmware tiên tiến hơn, UEFI giúp q trình khởi động nhanh an tồn với tính Secure Boot Secure Boot tính bảo mật UEFI bảo vệ hệ thống trước khả malware can thiệp vào quy trình khởi động nhằm tiêm mã độc vào hệ điều hành cấp độ thấp UEFI kiểm tra boot loader trước khởi chạy đảm bảo đăng ký Microsoft (Nếu máy tính dùng hệ điều hành Window) Nếu rootkit hay phần mềm độc hại khác thay trình boot loader máy giả mạo nó, UEFI khơng cho phép khởi động Điều ngăn chặn phần mềm độc hại xâm nhập vào q trình khởi động máy tính che giấu thân khỏi hệ điều hành Secure Boot hoạt động giống cổng an ninh, mã với thông tin đăng ký hợp lệ qua cổng Các thành phần chuỗi khởi động máy thường đăng ký bời nhà cung cấp phần mềm đó, chúng sử dụng khóa riêng khớp với khóa cơng khai có sẵn firmware Khi Secure Boot kích hoạt, thành phần hệ thống dùng để khởi động máy như: boot loader, nhân hệ điều hành (kernel), ROM tùy chọn …cần phải có chứng số mã hóa phù hợp firmware UEFI xác thực chứng trước cho phép khởi động máy Nếu chữ ký mã hóa hợp lệ, Secure Boot cho phép mã qua cổng Nếu có phần mềm bị hack chữ ký mã hóa bị sai lệch khác với mã fimware, Secure Boot khóa mã khơng cho phép tải phần mềm lên Secure Boot hữu ích việc ngăn chặn mã độc hại chạy hệ thống, nhiên tính ngăn số hệ điều hành hợp pháp khác chạy Linux, Android x86 TAILS Với Window 10, Microsoft đưa tiến trình khởi động sử dụng chip hỗ trợ TPM (Trusted Platform Module) gọi tiến trình Measured Boot Sau khởi động máy tính, hệ thống tính toán giá trị băm (hash) firmware UEFI lưu lại giá trị cấu hình TPM (có 24 giá trị cố định) Tính giúp mảng nhớ hệ thống không bị can thiệp, ghi đè lên giá trị hệ thống khởi động lại lần Theo đặc tả, mảng 24 giá trị cố định phân bổ sau: giá trị từ đến dành riêng cho firmware UEFI, từ đến 15 dành cho Windows, BitLocker, từ 16 đến 23 dành cho phần mềm lại, phần mềm quét virus Tiến trình Secure Boot chạy song song kiểm tra chứng nhận thành phần có quy trình khởi động hệ thống Nhưng trước chạy tiến trình nào: boot loader, kernel, boot driver, …quy trình khởi động tính tốn giá trị hash chứa giá trị vào 24 giá trị TPM, sau cung cấp file log mã hóa kiểm tra từ xa để kiểm chứng thành phần khởi động hệ thống có an tồn khơng Nếu khơng, máy chủ thông báo thành phần bị nhiễm malware không an toàn, khuyến nghị người dùng nên loại bỏ khỏi tiến trình khởi động hệ thống Lợi ích tiến trình khởi động Measured Boot cho phép đơn vị mạng kiểm chứng xem thành phần khởi động hệ thống có an tồn hay khơng Secure Boot chưa hỗ trợ giống Measured Boot chạy máy tính người dùng mà thôi, không so sánh hay kiểm chứng ngược lại mạng Do đó, tiến trình Measured Boot xem quan trọng doanh nghiệp cho phép nhân viên sử dụng máy tính xách tay hay điện thoại thông minh cá nhân cho công việc Vì với tình này, doanh nghiệp cần đảm bảo thiết bị cá nhân không bị nhiễm virus hay phần mềm gián điệp Tuy vậy, lúc công ty phải lập thêm máy chủ test để kiểm chứng tiến trình khởi động thiết bị Câu 3: Làm Thế để người sử dụng máy tính lựa chọn hệ điều hành bật máy? (boot manager program) Trả lời: - BootManager, trước gọi BootMan, trình tải khởi động Haiku BeOS hệ thống x86 Nó nằm ghi khởi động khơng u cầu cài đặt Haiku BeOS, phải cài đặt từ Haiku BeOS Người tiền nhiệm BeOS BootMan, sau đổi tên thành BootManager dự án Haiku - Nó hệ thống tập tin bất khả tri, khởi động hệ điều hành thể khởi động trực tiếp từ phần cứng Như vậy, khởi động hệ điều hành Nó nạp GRUB, LILO NTLDR Tuy nhiên, độc lập với hệ điều hành không cho phép khởi động đĩa truy cập thơng qua thường trình BIOS I / O (ví dụ INT 13H), ngoại trừ đĩa vào tập tin hình ảnh BeOS hệ thống tệp FAT32, NTFS hay ext2 - Xóa tùy chọn khởi động cũ boot menu Windows 10: + Ẩn tùy chọn: Giải pháp khơng hồn tồn loại bỏ mục khởi động, bạn ẩn tùy chọn cách sử dụng menu Windows Advanced statup Nhấn phím Windows + I để mở bảng Settings, truy cập vào Update & Security > Recovery phần Advanced startup chọn Restart now (hoặc nhấn Shift chọn Restart menu Start Lưu ý, thao tác khởi động hệ thống lập tức, bạn cần đảm bảo lưu tài liệu quan trọng trước nhấn nút Chọn Use another operating system > Change defaults + Sử dụng BCDEdit: BCDEdit công cụ chỉnh sửa trình quản lý khởi động tích hợp sẵn Lưu ý, xóa nhầm mục trình khởi động dẫn đến hậu nghiêm trọng, bạn nên kiểm tra cẩn thận chỉnh sửa trước nhấn Enter Gõ cmd vào tìm kiếm menu Start, sau click chuột phải vào Command Prompt, chọn Run as administrator Khi cửa sổ Command Prompt mở ra, gõ bcdedit /export c:\bcdbackup để tạo lưu thiết lập BCD bạn Tiếp theo, gõ bcdedit /v để liệt kê Sao chép số nhận dạng (chuỗi ký tự chữ số dài) bootloader mà bạn muốn xóa Bây giờ, gõ lệnh bcdedit /delete {số nhận dạng} Kiểm tra kỹ bạn có mục nhập xác khơng, sau nhấn Enter để xóa boot loader có hệ thống + Sử dụng Visual BCD Editor: Để xóa mục khởi động cũ, tải cài đặt Visual BCD Editor, sau mở Công cụ náy chút thời gian để quét hệ thống Trong tùy chọn bên trái, bạn thấy Bcdstore > Loaders > [tùy chọn bootloader bạn], chọn bootloader bạn muốn xóa sau nhấn Delete cuối bảng thơng tin bên phải -Có cách chọn hệ điều hành mặc định win10 +Chọn hệ điều hành mặc định Advanced Startup Options: Bước 1: Trong khởi động máy hoặc sau khởi động đến tùy chọn khởi động nâng cao, chọn Change defaults or choose other options theo đường dẫn bên Bước 2: Lúc xuất hộp thoại options, chọn Choose a default operating system Bước 3: Trong hộp thoại Choose a default operating system có nhựng lựa chọn hệ điều hành chọn hệ điều hành mà ta muốn chọn làm mặc định Bước 4: Nhấn vào nút quay lại Bước 5: Chọn hệ điều hành mà ta muốn chạy +Chọn hệ điều hành mặc định Startup and Recovery Bước 1: Mở Power User Menu (Win+X nhấn chuột phải vào nút start), nhấn vào system Bước 2: Nhấn vào đường dẫn Advanced system settings bên trái, đóng cửa sổ system Bước 3: Nhấn vào setting bên startup and recovery Bước 4: Lựa chọn hệ điều hành (ví dụ win 10) ta muốn thành mặc định menu Default operating system, nhấn vào Ok + Chọn hệ điều hành mặc định System Configuration (msconfig) Bước 1: Nhấn win+R để mở hộp thoại Run, gõ msconfig nhấn vào ok để mở hộp thoại System Configuration Bước 2: Mở tab boot, chọn hệ điều hành (ví dụ win 10) mà ta muốn hệ điều hành măc định, nhấn vào set as default nhấn vào ok Bước 3: Khi sẵn sàng, nhấn vào nút restart để thực Lưu ý: Điều khởi động lại máy tính Hãy chắn để lưu đóng điều mở mà bạn khơng muốn để + Chọn hệ điều hành Command Prompt Bước 1: Mở elevated command prompt (Từ power used menu, task manger, searching start menu, start menu, search, file explorer) command prompt at boot (từ Windows 10 Installation Media Advanced Startup Options in Windows 10) Bước 2: Gõ bcdedit command prompt nhấn enter Bước 3: Dưới phần Windows Boot Loader, tìm kiếm mơ tả hệ điều hành (ví dụ Windows 10) ta muốn đặt làm hệ điều hành mặc định, lưu ý ký hiệu nhận dạng (ví dụ: {current}) Lưu ý: Trong phần đầu Windows Boot Manager, identifier (ví dụ: {default}) cho hệ điều hành mặc định hiển thị bên phải default Bước 4: Gõ dòng lệnh bcdedit /default {identifier} command prompt nhấn enter Lưu ý: thay identifier lệnh với identifier thực tế (ví dụ: {current}) từ bước hệ điều hành (ví dụ: Windows 10) mà ta muốn thiết lập mặc định ... system có nhựng lựa chọn hệ điều hành chọn hệ điều hành mà ta muốn chọn làm mặc định Bước 4: Nhấn vào nút quay lại Bước 5: Chọn hệ điều hành mà ta muốn chạy +Chọn hệ điều hành mặc định Startup and... on sử dụng Window Hệ điều hành nạp hồn thành q trình khởi động: Sau nạp nhân (Kernel) chuyển quyền điều khiển máy tính cho Kernel Hệ điều hành tiếp tục q trình khởi động hồn thành Nếu q trình... BootMan, sau đổi tên thành BootManager dự án Haiku - Nó hệ thống tập tin bất khả tri, khởi động hệ điều hành thể khởi động trực tiếp từ phần cứng Như vậy, khởi động hệ điều hành Nó nạp GRUB, LILO