計算機基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）技術要求 第2部分：服務器

1服務器基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）技術要求本文件規(guī)定了服務器BIOS的基本技術要求。本文件適用于服務器的規(guī)劃、設計，可作為測試、選型及驗收的依據(jù)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。ACPISpecificationVersion6.3IPMISpefificationV2.0RedfishSpecificationRFC5970DHCPv6OptionsforNetworkBootSMBIOSReferenceSpecification,Version3.3.0UEFISpecificationVersion2.83術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1固件firmware固化到計算機中的非易失性存儲器中的一組程序或軟件。3.2基本輸入/輸出系統(tǒng)basicinput/outputsystem存于計算機主板上的固件，負責計算機開機時的硬件檢測和初始化、操作系統(tǒng)安裝和引導，并向操作系統(tǒng)提供計算機主板信息和服務接口。3.3統(tǒng)一可擴展固件接口unifiedextensiblefirmwareinterface當前應用最廣泛的一種BIOS固件接口標準，描述操作系統(tǒng)和固件之間的接口。3.4基板管理控制器baseboardmanagementcontroller部署于服務器主板上的具有獨立供電、獨立處理器、獨立I/O接口的控制單元。3.5熱鍵hotkeyBIOS啟動過程中能夠響應的特定功能按鍵。3.6安全啟動根rootofsecureboot安全啟動的起點，是安全啟動第一個被執(zhí)行的程序，從它開始建立安全啟動的可信鏈，保證整個2系統(tǒng)安全。4縮略語下列縮略語適用于本文件。ACPI：高級配置與電源接口（AdvancedConfigurationandPowerInterface）BIOS：基本輸入輸出系統(tǒng)（BasicInputOutputSystem）BMC：基板管理控制器（BaseboardManagementController）CPU：中央處理單元（CentralProcessingUnit）ECC：錯誤檢查和糾正技術（ErrorCheckingandCorrecting）HDD：機械硬盤（HardDiskDrive）HTTPS：安全超文本傳輸協(xié)議（HypertextTransferProtocolSecure）IPMI：智能平臺管理接口（IntelligentPlatformManagementInterface）JEDEC：聯(lián)合電子設備工程委員會（JointElectronDeviceEngineeringCouncil）KB：千字節(jié)（Kilobyte）OS：操作系統(tǒng)（OperatingSystem）PXE：預加載執(zhí)行環(huán)境（PrebooteXecutionEnvironment）SMBIOS：系統(tǒng)管理基本輸入/輸出系統(tǒng)（SystemManagementBIOS）SPD：串行存在檢測（SerialPresenceDetect）SPI：串行外接口（SerialPeripherialInterface）SSD：固態(tài)硬盤（SolidStateDrive）TCM：可信加密模塊（TrustedCryptographyModule）UEFI：統(tǒng)一可擴展固件接口（UnifiedExtensibleFirmwareInterface）USB：通用串行總線（UniversalSerialBus）5設備支持要求5.1處理器支持本規(guī)范適用于ARM、X86、MIPS、SunWay等處理器架構。5.2測試工具1、BIOS能正確的識別和初始化處理器所能支持的內(nèi)存模組類型。2、BIOS對內(nèi)存的初始化應基于JEDEC規(guī)范定義的SPD數(shù)據(jù)，SPD數(shù)據(jù)來源可以從內(nèi)存模組讀取，也可以按SPD格式在代碼中預設，以支持顆粒形式的內(nèi)存。3、內(nèi)存工作頻率默認初始化成CPU、內(nèi)存共同支持且不高于BIOS配置界面設置的最高頻率。5.3BIOSFlash芯片支持BIOS能正確的識別和初始化不同總線協(xié)議的Flash芯片，例如SPIFlash。5.4存儲設備支持1、BIOS能正確識別和初始化不同接口或不同總線協(xié)議的存儲設備，至少應支持SAS、SATA、PCIe接口的HDD或SSD。2、BIOS能從源存儲設備將操作系統(tǒng)安裝至目標存儲設備中。例如，可通過光驅(qū)、閃存盤安裝操3作系統(tǒng)到目標硬盤。5.5輸入輸出設備支持1、BIOS支持USB鍵盤。2、在硬件和平臺支持的情況下，BIOS能支持串口和VGA控制臺輸出。5.6板卡支持1、BIOS能正確地識別常見的PCIe板卡，包括網(wǎng)卡、Raid卡和顯卡等。2、BIOS應對板卡進行正確的識別和基本的資源分配，使其在操作系統(tǒng)階段具備相應的功能。3、在存在相應CPU指令集的板卡UEFI驅(qū)動時，BIOS應能加載并運行相應UEFI驅(qū)動，在開啟安全啟動時，只有通過簽名校驗的板卡UEFI驅(qū)動才能被運行。（level2）5.7BMC支持（適用時）1、當計算機使用BMC中的顯示或串口設備作為主機系統(tǒng)的顯示或串口設備時，BIOS能正確的初始化BMC中的顯示和串口，使其在BIOS下具備相應的功能。2、BIOS能識別和初始化BMC端遠程掛載的虛擬輸入設備（鍵盤、鼠標）。3、BIOS能識別和初始化BMC端遠程掛載的虛擬媒體設備。4、初始化BIOS和BMC通信接口，通信協(xié)議符合IPMI或Redfish規(guī)范。6一般功能要求6.1啟動OS要求1、BIOS加載啟動OS的方式符合UEFI規(guī)范定義。2、BIOS按啟動項的先后順序依次嘗試啟動項，完成OS啟動。6.2文件系統(tǒng)支持要求BIOS應支持UEFI規(guī)范定義支持的文件系統(tǒng)。6.3BIOS升級要求1、BIOS升級包括帶內(nèi)升級和帶外升級兩種方式。帶內(nèi)升級宜在操作系統(tǒng)下執(zhí)行，帶外升級宜由BMC負責，由相應BMC規(guī)范進行約定。帶內(nèi)升級和帶外升級支持其一即可。2、BIOS升級應符合以下要求：a)BIOS升級之前應有醒目提示信息，提示用戶切勿斷電或重啟機器。b)BIOS開始升級之后到升級完成應無需人工干預。c)BIOS升級過程應有進度顯示，如百分比。d)BIOS升級完成之后應重啟后生效。e)默認情況下，經(jīng)用戶設置的BIOS配置在BIOS升級后保持不變，升級前后版本不兼容時可例外。f)BIOS升級應具備簽名校驗功能，只有目標鏡像簽名校驗通過之后才能進行升級。（Level2）3、采用帶內(nèi)安全升級且開啟BIOS代碼區(qū)域保護時，最終更新BIOS的操作應在BIOS下完成。（Level2）6.4網(wǎng)絡引導要求1、BIOS支持標準的PXE引導，CPU類型定義應符合RFC59703.3.ClientSystemArchitectureTypeOption規(guī)范定義。2、BIOS支持HTTPSboot。（Level2）6.5診斷功能要求為了在系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠快速定位故障位置和故障原因，BIOS應具備必要的診斷功能。1、診斷信息輸出方式至少包含下面其中一種：4a)調(diào)試端口BIOS在運行過程中的關鍵點輸出到特定調(diào)試端口。b)串口日志BIOS在運行過程中將重要的日志信息以文本形式輸出到串口。c)內(nèi)存日志BIOS在運行過程中將重要的日志信息以文本方式輸出到內(nèi)存，并能將內(nèi)存中日志信息保存到非易失存儲設備中或傳遞給BMC或傳遞給操作系統(tǒng)。2、應記錄的診斷信息包括但不限于：a)檢測到無內(nèi)存設備level2）b)內(nèi)存初始化成功或失??；c)檢測到無顯示輸出設備level2）d)檢測到無啟動設備level2）6.6電源管理要求在硬件平臺支持的情況下，BIOS應支持ACPI電源管理模式中的S0、S5模式。6.7主板管理要求在計算機具備BMC的情況下，用戶可以通過BMC對主機系統(tǒng)進行一些帶外管理操作，BIOS要求能支持這些帶外管理功能：1、BIOS支持從BMC端的遠程媒體掛載設備進行操作系統(tǒng)的安裝。2、BIOS支持BMC端進行設備啟動順序的修改。7接口要求7.1SMBIOS要求BIOS應向操作系統(tǒng)或應用提供SMBIOS規(guī)范定義的常規(guī)表格接口，以便操作系統(tǒng)或應用能通過SMBIOS表格獲取硬件平臺的一些基本信息。7.2ACPI要求（Level2）在硬件平臺支持ACPI規(guī)范的情況下，BIOS應向操作系統(tǒng)或應用提供常規(guī)的ACPI表格和配置方法接口，以便操作系統(tǒng)或應用能通過ACPI表格和配置方法接口來實現(xiàn)對主機的一些高級配置功能和電源管理功能。7.3內(nèi)存映射要求BIOS應向操作系統(tǒng)提供系統(tǒng)的內(nèi)存布局和內(nèi)存屬性等信息，滿足UEFI規(guī)范定義。BIOS提供的內(nèi)存映射信息中操作系統(tǒng)運行階段需保留的內(nèi)存應滿足按內(nèi)存屬性64KiB對齊，即同一個64KiB地址空間內(nèi)只有一種內(nèi)存屬性，使操作系統(tǒng)可以使用64KiB或4KiB的頁表。（Level2）7.4運行時服務要求BIOS能向操作系統(tǒng)或應用提供UEFI規(guī)范中描述的運行時服務（RuntimeService）函數(shù)接口。基本運行時服務應包括GetTime/SetTime、GetVariable/SetVariable、ResetSystem等。8安全功能要求8.1BIOS密碼功能1、BIOS支持管理員密碼和普通用戶密碼兩種密碼，兩種密碼相互獨立，普通用戶密碼由管理員進入BIOS配置界面設置，在使用者無需求的情況下，亦可不設置。2、如果設置了密碼，使用者進入BIOS配置界面需要進行密碼驗證，只有驗證成功后才能進行功能配置和信息查詢等操作，采用管理員密碼驗證通過時被確認為管理員操作，采用普通用戶5密碼驗證通過時被確認為普通用戶操作。3、管理員具有修改BIOS配置界面所有可改選項的權限，包括設置、修改和清除普通用戶密碼。4、普通用戶可以查看BIOS配置選項，可以修改但不可清除普通用戶密碼。5、支持對密碼進行復雜度校驗，避免使用者設置過于簡單的密碼，當設置的密碼不符合要求時應提示用戶不符合的原因。密碼復雜度要求為Level2）（1）密碼長度至少8個字符；（2）至少包含以下4種字符中的2種：a)特殊字符：`~!@#$%^&*()-_=+\|[{}];:'",<.>/?和空格；b)小寫字母：a～z；c)大寫字母：A～Z；d)數(shù)字：0～9.6、管理員密碼和普通用戶密碼不應以明文方式存儲。7、新設置的管理員密碼與歷史管理員密碼至少3次不重復，對普通用戶密碼無要求。（Level2）8、出廠禁止存在缺省密碼，采用“首次登錄設置”模式，首次登錄必須強制設置管理員密碼。（Level2）9、密碼支持防暴力破解，使用者每次密碼操作應進行日志記錄，如果連續(xù)3次以上登錄失敗應告警并鎖定，鎖定后，可等待超時解鎖或者重啟系統(tǒng)才能進行再次操作，單次超時解鎖時間不少于3分鐘。（Level2）8.2安全啟動1、BIOS啟動過程中應對待運行的程序進行簽名校驗，只有認證通過才能被運行。2、BIOS支持UEFI規(guī)范定義的SecureBoot功能。3、BIOS配置界面中支持對第三方證書的注冊、刪除。4、安全啟動根應內(nèi)置于CPU芯片內(nèi)或第三方硬件內(nèi)，且滿足出廠固化、啟動不可繞過、內(nèi)容不可被外部讀取、內(nèi)容無法被篡改的要求。（Level2）5、管理員可以通過BIOS配置界面設置安全啟動關閉或開啟。8.3可信度量（Level2）1、BIOS在啟動過程中自動識別和初始化可信模塊。2、在可信模塊可用的情況下，BIOS應向操作系統(tǒng)報告可信模塊信息。3、在可信模塊可用的情況下，BIOS啟動過程中，為關鍵部件進行度量，并將結果存入可信模塊，同時記錄度量事件，支撐建立信任鏈。4、BIOS管理員配置界面支持可信模塊的可用性配置。5、BIOS管理員配置界面支持可信模塊的可用性配置。8.4密碼算法強度要求BIOS安全啟動校驗、安全升級和用戶密碼認證都會使用到密碼算法。1、禁止使用私有的、非標準的密碼算法。2、哈希、簽名算法需滿足安全強度以及對應生存周期要求，應采用如下推薦算法或同等強度的算法：表1算法安全強度對應生存周期要求推薦算法6非對稱加密數(shù)字簽名RSA(≥2048bits)ECDSA(≥256bits)注：“同等強度的算法”指由算法采用者舉證該算法具備與推薦算法同等安全強度，下同。8.5BIOS密碼加密算法要求（Level2）1、存儲BIOS密碼時，應采用加鹽加密算法，宜使用PBKDF2或scrypt算法，或具備同等強度的算法加密存儲。2、BIOS密碼做單向不可逆加密時，迭代次數(shù)缺省宜設為10000次，對于有性能約束的產(chǎn)品，迭代次數(shù)至少1000次。3、應確保不同用戶使用不同鹽值，鹽值salt的長度至少8字節(jié)，且應滿足本規(guī)范中隨機數(shù)要求。8.6密碼算法中使用到的隨機數(shù)要求硬件支持真隨機數(shù)的情況下，應采用真隨機數(shù)，硬件不支持真隨機數(shù)的情況下，可采用偽隨機數(shù)。1、偽隨機數(shù)應由密碼學安全偽隨機數(shù)生成器（CSPRNG）生成，如OpenSSL的rand庫函數(shù)。2、真隨機數(shù)應由真隨機數(shù)發(fā)生器（TRNG）生成。（Level2）8.7BIOS代碼區(qū)域保護（Level2）在硬件支持的情況下，要求系統(tǒng)運行時對BIOS代碼所在的CPU和內(nèi)存以外的存儲區(qū)域進行寫保護，防止OS下惡意軟件破壞BIOS代碼。8.8敏感信息處理內(nèi)存中的敏感信息使用完畢后應及時清除，并不可通過任何手段恢復，包括但不限于密碼、密鑰。9能效要求（Level2）9.1支持CPU調(diào)頻功能在硬件支持的情況下，BIOS支持CPU調(diào)頻功能，按照ACPI規(guī)范提供CPU調(diào)頻功能接口給操作系9.2支持CPU休眠功能在硬件支持的情況下，BIOS支持CPU中部分核休眠喚醒功能，按照ACPI規(guī)范提供休眠喚醒功能接口給操作系統(tǒng)。9.3支持功耗封頂功能在硬件支持的情況下，BIOS可以接受帶外或帶內(nèi)下發(fā)的功耗封頂要求，對單板實施功耗控制，達到實際功耗不超過目標功耗的效果。10可靠性可用性要求（Level2）在硬件支持的情況下，BIOS應當支持下列功能，提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。10.1支持硬件故障處理與上報功能1、系統(tǒng)硬件發(fā)生故障并觸發(fā)中斷信號時，BIOS應首先響應并進行處理，故障處理不限于故障恢復、故障隔離、故障上報等可以降低故障影響、有利于提高系統(tǒng)可靠性、可用性的措施；2、BIOS應向OS報告故障信息，信息內(nèi)容滿足ACPI規(guī)范中APEI（ACPIPlatformErrorInterfaces）要求；3、在具備BMC的系統(tǒng)中，BIOS同樣應將故障信息報告給BMC，信息格式由BIOS與BMC自行約定。710.2支持啟動階段故障核隔離功能1、當啟動階段故障核隔離功能開啟時，BIOS啟動過程中，如果檢測到會導致CPU核無法工作的故障，例如CPU核對應的cache故障，則BIOS應將該故障核隔離，使其不再工作，其他正常核工作不受影響。2、在隔離故障核時，BIOS應更新ACPI表，為OS屏蔽故障核信息，避免OS因使用故障核而發(fā)生異常。3、如果故障核為BIOS啟動所用的核，那么不適用此條規(guī)則。4、BIOS可通過配置界面控制核故障隔離功能的開啟和關閉。10.3支持內(nèi)存ECC功能B