UEFI: un’in­ter­fac­cia potente per l’avvio del computer

L’ab­bre­via­zio­ne UEFI sta per Unified Extensible Firmware Interface (in italiano “in­ter­fac­cia firmware esten­si­bi­le unificata”). Questa speciale in­ter­fac­cia è come un sistema operativo in miniatura che inizia ad avviare la scheda madre del computer e i com­po­nen­ti hardware associati subito dopo l’ac­cen­sio­ne della macchina e assicura che uno speciale programma di avvio (boo­tloa­der) sia caricato nella memoria prin­ci­pa­le e possa quindi eseguire ulteriori serie di routine. Ge­ne­ral­men­te, questo processo termina con la schermata di login. L’utente vi inserisce i dati richiesti (nome utente, password), dopodiché il computer può essere uti­liz­za­to per attività spe­ci­fi­che (ela­bo­ra­zio­ne testi, ecc.).

Per uti­liz­za­re l’in­ter­fac­cia UEFI il computer necessita di un firmware speciale sulla scheda madre, la cui pro­gram­ma­zio­ne, dopo l’ac­cen­sio­ne del computer, genera l’in­ter­fac­cia UEFI come uno speciale “layer” operativo, che media tra firmware e sistema operativo. Affinché possa essere ini­zia­liz­za­ta ancora prima dell’avvio effettivo del sistema operativo, la modalità UEFI viene im­ple­men­ta­ta in modo per­ma­nen­te su un chip di memoria integrato sulla scheda madre. Come com­po­nen­te fisso del firmware della scheda madre, la pro­gram­ma­zio­ne UEFI viene quindi mantenuta anche in assenza di corrente.

Oggi si utilizza una memoria ad accesso casuale non volatile (NVRAM, Non-Volatile Random-Access Memory) per im­po­sta­zio­ni spe­ci­fi­che rilevanti per l’avvio (ad esempio dati di con­fi­gu­ra­zio­ne e parametri del BIOS come l’ordine di avvio) che devono essere me­mo­riz­za­te dopo lo spe­gni­men­to del computer. Il suo fab­bi­so­gno ener­ge­ti­co estre­ma­men­te contenuto è coperto da una batteria autonoma della scheda madre (batteria a bottone). Se la batteria è scarica, ad esempio, dopo un pro­lun­ga­to periodo di inu­ti­liz­zo di un computer, possono ve­ri­fi­car­si problemi di avvio.

UEFI è spesso indicato come suc­ces­so­re diretto del BIOS. Tuttavia, la specifica UEFI non definisce come pro­gram­ma­re un firmware nella sua interezza. Descrive solo quale deve essere l’aspetto dell’in­ter­fac­cia tra firmware e sistema operativo. La specifica UEFI non so­sti­tui­sce quindi il tra­di­zio­na­le BIOS (Basic Input/Output System) come “firmware di avvio” di base di un computer. Si tratta piuttosto di un’esten­sio­ne o una modifica moderna che avvia i computer di oggi con un’in­ter­fac­cia operativa, uti­liz­zan­do anche mec­ca­ni­smi e funzioni nuovi. Per di­stin­gue­re le due varianti si uti­liz­za­no di frequente i termini legacy BIOS (BIOS classico) e UEFI BIOS o UEFI firmware.

Nel mondo Windows, la modalità UEFI è diventata il metodo di avvio pre­de­fi­ni­to da Windows 8 in poi. A partire da questa versione, il par­ti­zio­na­men­to del disco tramite tabella di par­ti­zio­ne GUID è diventato lo standard su Windows. La tecnica di avvio tra­di­zio­na­le dei sistemi legacy BIOS associati al Master Boot Record non è com­pa­ti­bi­le con questa tecnica di par­ti­zio­na­men­to. L’unità operativa composta da Unified Ex­ten­si­ble Firmware Interface e par­ti­zio­ne GPT apre la strada a nuove fun­zio­na­li­tà e opzioni, eli­mi­nan­do alcune li­mi­ta­zio­ni del classico processo di avvio.

I prin­ci­pa­li vantaggi e ca­rat­te­ri­sti­che della tec­no­lo­gia UEFI includono:

• con­ce­zio­ne come standard in­du­stria­le
• fa­cil­men­te pro­gram­ma­bi­le (lin­guag­gio di pro­gram­ma­zio­ne C)
• struttura modulare che offre la fles­si­bi­li­tà e la pos­si­bi­li­tà di adat­ta­men­to a specifici ambienti hardware e requisiti (ad esempio, moduli di supporto possono essere integrati nel firmware UEFI per sistemi operativi meno recenti)
• può essere integrato con funzioni e programmi speciali (ad esempio: gestione dei diritti digitali, giochi, browser web, mo­ni­to­rag­gio hardware, controllo delle ventole)
• facilità d’uso mi­glio­ra­ta grazie al mouse del computer e all’in­ter­fac­cia utente (già par­zial­men­te presenti nel BIOS classico)
• Boot Manager integrato che gestisce diversi boo­tloa­der per vari sistemi operativi
• pos­si­bi­li­tà di in­te­gra­zio­ne an­ti­ci­pa­ta dei driver (che poi non devono più caricare il sistema operativo)
• strumento a riga di comando proprio per la diagnosi e la ri­so­lu­zio­ne dei problemi (shell UEFI)
• fun­zio­na­li­tà di rete anche senza un sistema operativo attivo
• con­nes­sio­ne di rete che consente, ad esempio, la ma­nu­ten­zio­ne remota (ag­gior­na­men­to remoto dei com­po­nen­ti del firmware o dell’intero firmware) e l’avvio tramite rete
• pro­te­zio­ne avanzata con l’opzione di avvio sicuro

Secure Boot è stato in­tro­dot­to per aumentare la sicurezza: ogni com­po­nen­te software (parti del firmware UEFI, boo­tloa­der, kernel del sistema operativo, ecc.) viene ve­ri­fi­ca­to prima di essere avviato. Per la verifica si uti­liz­za­no le firme crit­to­gra­fi­che pre­ce­den­te­men­te me­mo­riz­za­te nel database delle firme del firmware UEFI. Se un software è affetto da virus o non ha firma o nessuna “chiave” valida, allora non supera questa verifica di sicurezza e il sistema in­ter­rom­pe l’avvio del sistema stesso.

In ambienti pro­fes­sio­na­li, Secure Boot è spesso combinato con un speciale com­po­nen­te hardware, il TPM (Trusted Platform Module), ovvero un chip spe­ci­fi­ca­to che offre ai computer e ad altri di­spo­si­ti­vi ampie fun­zio­na­li­tà di sicurezza. Molto pro­ba­bil­men­te la com­bi­na­zio­ne di Secure Boot e chip TPM diventerà lo standard per la gestione della sicurezza in tutti i computer.

Rispetto al classico metodo di avvio dei sistemi legacy BIOS, l’unità operativa di par­ti­zio­na­men­to, composta da UEFI e GPT, offre in par­ti­co­la­re i seguenti vantaggi:

• supporto di sistemi ad avvio multiplo. Questo significa che diversi sistemi operativi possono essere in­stal­la­ti in parallelo con i propri boot manager. Se ne­ces­sa­rio, è possibile scegliere, durante il processo di avvio, quale dei sistemi avviare, ad esempio Linux al posto di Windows.
• Il par­ti­zio­na­men­to GPT consente fino a 128 par­ti­zio­ni primarie GPT in Windows (in pre­ce­den­za erano possibili solo quattro par­ti­zio­ni primarie).
• Le unità di avvio possono superare, per la prima volta, la capacità del disco rigido di 2,2 TB (limite pre­ce­den­te per i sistemi legacy BIOS con Master Boot Record).
• Sono possibili ap­pli­ca­zio­ni di preavvio (ad esempio accesso a e utilizzo di strumenti dia­gno­sti­ci, soluzioni di backup).
• Ga­ran­ti­sce un avvio più rapido rispetto ai sistemi legacy BIOS.