Azure Linux内核模块签名：确保模块来源可信的配置-优快云博客

Azure Linux内核模块签名：确保模块来源可信的配置

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在云基础设施和边缘设备环境中，内核模块的安全性直接关系到整个系统的稳定性与可信度。Azure Linux作为专为Microsoft云服务和边缘设备设计的操作系统，通过内核模块签名机制确保只有经过验证的模块能够加载，有效防范恶意代码注入和未授权修改。本文将详细介绍如何配置和使用这一安全特性，保障你的Azure Linux部署环境。

为什么需要内核模块签名？

内核模块签名（Kernel Module Signing）是Linux内核提供的安全机制，通过加密签名验证模块的完整性和来源合法性。在Azure Linux环境中启用此功能可带来以下核心价值：

防止恶意模块加载：仅允许加载经过微软官方签名的内核模块
确保系统完整性：避免内核被未授权修改或感染rootkit
符合安全合规要求：满足云服务对供应链安全的严格标准

Azure Linux的安全设计理念在README.md中有详细阐述，其中特别强调了"minimal attack surface"和"fast security patch turn-around"的安全目标，内核模块签名正是这些目标的关键实现。

签名验证工具与密钥管理

Azure Linux使用标准的RPM包管理系统和GPG签名机制实现模块验证。核心工具和密钥文件包括：

1. RPM签名公钥

微软官方用于签名Azure Linux组件的公钥存储在： SPECS/azurelinux-repos/MICROSOFT-RPM-GPG-KEY

该密钥用于验证所有官方发布的内核模块包。导入公钥的标准命令为：

gpg --import MICROSOFT-RPM-GPG-KEY

2. ISO镜像验证流程

虽然ISO验证不直接涉及内核模块签名，但其中的签名验证流程与模块签名机制类似。完整的ISO验证步骤可参考： toolkit/docs/security/iso-image-verification.md

验证过程示例：

# 验证签名文件
gpg --verify azurelinux-3.0-x86_64-iso-checksum-signature azurelinux-3.0-x86_64-iso-checksum

# 验证ISO完整性
dos2unix azurelinux-3.0-x86_64-iso-checksum
sha256sum --check azurelinux-3.0-x86_64-iso-checksum

配置内核模块签名验证

1. 启用内核签名验证

Azure Linux内核默认已启用模块签名验证功能，相关配置通过内核启动参数控制。要确认当前内核是否支持签名验证，可检查以下文件：

cat /proc/cmdline | grep module.sig_enforce

预期输出应包含module.sig_enforce=1，表示强制启用签名验证。

2. 签名配置文件位置

内核模块签名的核心配置文件位于：

/etc/modprobe.d/signature.conf - 模块加载策略
/lib/modules/<kernel-version>/modules.sig - 签名数据库
/boot/config-<kernel-version> - 内核编译时配置

其中内核配置文件中与模块签名相关的关键选项包括：

CONFIG_MODULE_SIG=y
CONFIG_MODULE_SIG_ALL=y
CONFIG_MODULE_SIG_SHA512=y
CONFIG_MODULE_SIG_KEY="certs/signing_key.pem"
CONFIG_MODULE_SIG_ENFORCE=y

3. 自定义模块签名配置

对于需要加载自定义内核模块的场景（如硬件驱动），Azure Linux提供了企业级签名服务。详细流程需联系Microsoft Azure支持团队获取，但基本步骤包括：

生成RSA密钥对（2048位以上）
提交公钥至微软签名服务
使用私钥对自定义模块进行签名
部署签名后的模块至/lib/modules/extra/目录

验证已加载模块的签名状态

要检查当前系统中已加载模块的签名状态，可使用以下命令：

# 列出所有已加载模块及其签名状态
modinfo -F signer /lib/modules/$(uname -r)/kernel/*/*.ko

# 验证特定模块的签名
modinfo -F signature /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/net/ethernet/microsoft/hyperv_netvsc.ko

正常情况下，所有官方模块的签名者（signer）应显示为"Azure Linux RPM Release Signing marinerrpmprod@microsoft.com"，与ISO验证中的签名者信息一致（参见toolkit/docs/security/iso-image-verification.md中的GPG验证输出）。

故障排除与常见问题

1. 模块加载失败（签名验证错误）

当尝试加载未签名或签名无效的模块时，系统会在dmesg中记录类似以下的错误：

module verification failed: signature and/or required key missing - tainting kernel

解决方法：

确认模块文件来自官方渠道
检查系统时间是否准确（签名验证对时间敏感）
验证内核版本与模块版本是否匹配

2. 公钥更新与旋转

微软会定期更新签名密钥以增强安全性。最新的公钥文件可通过Azure Linux的repo自动更新，也可手动从以下位置获取： SPECS/azurelinux-repos/MICROSOFT-RPM-GPG-KEY

更新密钥后，需要刷新RPM数据库：

rpm --import MICROSOFT-RPM-GPG-KEY
dnf clean all && dnf makecache

最佳实践与安全强化建议

定期审计已加载模块 建立定期检查机制，验证系统中所有加载模块的签名状态：
```
find /lib/modules/$(uname -r) -name "*.ko" -exec modinfo -F signer {} \; | sort | uniq
```
启用严格模式 在/etc/modprobe.d/signature.conf中设置：
```
options modules.sig_enforce=1
```
确保即使在紧急情况下也不允许加载未签名模块。
监控签名验证日志 配置syslog监控以下日志事件：
```
journalctl -k -g "signature|module verification"
```

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