背景與概述

隨著網路攻擊技術的不斷進化，攻擊者正尋求更隱秘、更持久的方式來突破傳統資安防護。近期，一種名為「Shade BIOS」的新型攻擊技術引起資安界的高度關注。該技術由研究員Matsuo開發，通過操縱統一可擴展固件介面（UEFI）中的BIOS功能，在不依賴作業系統的情況下執行惡意程式碼。這項技術能完全繞過防毒軟體、端點檢測與回應（EDR/XDR）系統，甚至連作業系統內建的安全機制也無法察覺，成為當前資安領域的重大威脅。本報告將深入分析Shade BIOS技術的運作原理、潛在風險、對資安防護的挑戰，以及企業與產業的應對策略，並探討其對全球資安生態的長期影響。報告同時提供SEO標題、關鍵字與描述，以利於相關資訊的推廣與傳播。

Shade BIOS技術的運作原理

1. UEFI與BIOS的角色：UEFI是現代電腦的韌體介面，取代傳統BIOS，負責在作業系統啟動前初始化硬體並將控制權移交給作業系統。UEFI位於作業系統之下，擁有極高權限，且不受作業系統重啟或重裝影響，因此成為進階攻擊者的目標。傳統UEFI惡意軟體（如bootkit）利用啟動優先性，在作業系統載入前植入惡意程式碼，但仍需與作業系統互動以執行檔案操作或網路通訊，這使得它們可能被安全軟體檢測。Shade BIOS的突破在於，它將BIOS功能保留至作業系統運行時，創造一個完全獨立於作業系統的「隱形執行環境」。這允許攻擊者在BIOS層面執行惡意程式碼，無需依賴作業系統功能，從而規避所有現有安全工具的監控。
2. 技術核心：記憶體地圖欺騙Shade BIOS的核心技術是對UEFI記憶體地圖的操縱。記憶體地圖描述記憶體分配，告知作業系統哪些記憶體區域可用。該技術通過修改記憶體地圖，欺騙作業系統載入器，使其認為BIOS所在的記憶體區域在運行時仍需保留。
3. 惡意程式碼的執行方式Shade BIOS的惡意程式碼可直接使用BIOS原生功能（如磁碟I/O協定）執行檔案操作或網路通訊，無需呼叫作業系統API。此外，Shade BIOS的實現相對簡單，無需複雜的二進位操縱或鉤子技術，降低了開發門檻。其複雜度甚至低於現有UEFI bootkit，因為它不依賴特定模式匹配或系統漏洞。
4. 跨硬體通用性由於UEFI是業界通用標準，Shade BIOS具有跨硬體兼容性。無論是個人電腦、伺服器還是不同品牌的主機板，該技術均能以相同方式運作。這意味著攻擊者只需開發一套惡意程式碼，即可在多種硬體平台上部署，大幅提升攻擊的覆蓋範圍與效率。

Shade BIOS的資安威脅

1. 完全繞過現有安全防護Shade BIOS的獨特之處在於其執行環境完全獨立於作業系統，現有防毒軟體、EDR/XDR系統及作業系統內建安全機制（如Windows Defender）均無法檢測或阻止其活動。原因如下：

• 防毒軟體與EDR系統監控作業系統層面的行為，例如檔案操作、網路流量或進程活動，而Shade BIOS的操作在BIOS層面進行，這些工具無法觸及。
• 即使作業系統被重新安裝或硬碟被格式化，Shade BIOS仍能保持持久性，因為其駐留在固件層面。

2. 高持久性與隱蔽性Shade BIOS在UEFI環境中運行，實現極高持久性。即使受害者更換硬碟或重裝作業系統，惡意程式碼仍能繼續運作。其隱蔽性使傳統取證工具無法識別BIOS層面的異常活動。
3. 廣泛的攻擊可能性Shade BIOS為攻擊者提供多種攻擊路徑，包括：

• 資料竊取：通過BIOS的磁碟I/O功能直接讀取敏感資料，無需觸發作業系統監控。
• 勒索軟體：在BIOS層面加密檔案，繞過作業系統防護。
• 間諜活動：長期潛伏於目標系統，收集關鍵資訊並傳送至遠端伺服器。
• 破壞性攻擊：直接修改硬體設定或破壞固件，導致系統無法運作。

4. 對關鍵基礎設施的威脅對於醫療、金融、能源等關鍵基礎設施，Shade BIOS的跨硬體特性使其成為國家級攻擊者的理想工具。攻擊者可針對伺服器或工業控制系統部署Shade BIOS，實現長期潛伏並執行破壞性攻擊。

當前防禦措施的局限性

1. 傳統安全工具的失效現有資安工具無法有效應對Shade BIOS，因為它們的檢測範圍局限於作業系統層面。即使使用進階行為分析或機器學習技術，安全軟體也無法監控BIOS層面的活動。檢測純BIOS惡意軟體需要非常規防護措施，例如：

• 監控硬體層面的異常行為，如記憶體分配或固件活動。
• 實施固件層面的完整性檢查，確保UEFI未被篡改。

2. 韌體安全性的挑戰雖然一些硬體製造商已實施韌體安全措施（如安全啟動，Secure Boot），但這些措施並非萬無一失。Shade BIOS通過欺騙記憶體地圖繞過安全啟動，凸顯當前韌體安全機制的不足。
3. 檢測與回應的難度由於Shade BIOS的活動不涉及作業系統，傳統數位取證工具無法收集相關證據。企業需要專門的固件取證工具與專業知識，才能有效識別與移除此類威脅。

產業應對策略

1. 增強韌體安全

• 安全啟動改進：硬體製造商應開發更強大的安全啟動機制，防止未經授權的韌體修改。
• 韌體完整性檢查：部署基於硬體的完整性檢查工具，定期驗證UEFI完整性。
• 記憶體保護：限制作業系統載入器對記憶體地圖的信任，防止惡意修改。

2. 建立韌體層面監控

• 企業應投資固件層面監控技術，例如基於硬體的行為分析工具，檢測異常BIOS活動。
• 與資安廠商合作，開發針對UEFI威脅的檢測工具。

3. 供應鏈安全管理

• 確保硬體供應鏈中的韌體元件經過嚴格安全審查，防止供應鏈攻擊植入惡意韌體。
• 要求硬體供應商提供透明的韌體更新與驗證機制。

4. 員工培訓與事件回應

• 對IT與資安團隊進行韌體安全培訓，提升對UEFI威脅的認知。
• 制定針對韌體攻擊的事件回應計畫，包括韌體修復與系統恢復流程。

5. 國際合作與標準制定

• 與國際資安組織合作，制定針對UEFI威脅的全球標準。
• 參與資安會議，分享Shade BIOS相關研究，促進產業協作。

長期影響與展望

1. 資安防護範式的轉變Shade BIOS的出現標誌著資安防護重心從作業系統層面轉向韌體層面。未來，資安產業需開發新工具與技術，應對韌體層面威脅，可能包括：

• 基於硬體的資安晶片（如TPM 2.0）的廣泛應用。
• 人工智慧驅動的韌體行為分析技術。

2. 對硬體製造商的壓力硬體製造商將面臨更大壓力，需在產品設計階段融入更強大的資安功能。這可能導致製造成本上升，但也為提供高安全性硬體的廠商創造市場機會。
3. 攻擊技術的普及化Shade BIOS的簡單性降低了惡意軟體開發門檻，未來可能出現更多基於該技術的攻擊工具。資安產業需加速研發應對措施，防止技術被濫用。
4. 對關鍵基礎設施的挑戰隨著國家級攻擊者可能採用Shade BIOS技術，關鍵基礎設施的資安防護將成為全球焦點。政府與企業需合作，制定更嚴格的資安法規與標準。
5. 台灣產業的挑戰與機遇台灣作為全球硬體製造與ICT供應鏈的重要一環，需快速適應Shade BIOS帶來的挑戰。企業應投資韌體安全技術，確保產品符合國際資安標準，同時抓住開發高安全性硬體與解決方案的商機。

結論

Shade BIOS技術揭示了韌體層面資安防護的薄弱環節，對現有安全生態構成嚴峻挑戰。其跨硬體通用性、高隱蔽性與持久性使其成為攻擊者的強大武器。企業與硬體製造商需立即採取行動，加強韌體安全、監控與事件回應能力。資安產業應抓住機會，開發創新技術，填補韌體安全空白，確保數位生態系統的長期安全。通過積極應對，企業不僅能降低風險，還可在全球資安市場中獲得競爭優勢。

資料來源：https://www.darkreading.com/endpoint-security/shade-bios-technique-beats-security