ก่อนหน้านี้ผมเคยเขียนบทความไว้ที่ Medium ก็จะขอย้ายจากการเขียนที่นั่น มาเขียนที่นี่เป็นหลักนะครับ
วันนี้จะมาแทรกเรื่อง reverse engineer นิดหน่อย ใครติดตามบทความเกี่ยวกับ reverse engineer ต้องขออภัย
โดยขอแทรกเรื่อง สรุป หรือ Quick summary หรือจะเป็น FAQs เบาๆ ก็ได้
- OS Boot Mechanism
- TPM Chip
- EFI Partition (ESP)
- Secure Boot
- Boot Loader (Grub2 , Windows Boot Manager)
- แนวคิดและความแตกต่างกัน

เริ่มต้นมาจาก ประวัติศาสตร์การบูต และปัญหาใหญ่ๆ 2 ปัญหา ของ Windows
ปัญหาที่ 1 คือ มี Malware ฝังตัว (persistence) ตอนบูตได้ ทำให้มีปัญหา เครื่องติด malware ตลอดเวลาทุกครั้งที่บูตเข้า Windows
ปัญหาที่ 2 คือ ความสามารถของ Hardware ที่มีมากขึ้นตามยุคตามสมัย แต่จะทนใช้ BIOS ไปตลอดมันก็ไม่ตอบโจทย์ เพราะมันมีข้อจำกัด (ผมเขียนอธิบายไว้ที่ Medium)

ปัญหาแรก แก้ไขโดยการใช้ Secure Boot คือจะมีการตรวจ Firmware Key ก่อนจะชี้ Boot Manager ว่า Firmware มี Integrity ที่ครบถ้วนถูกต้องมั้ย
ซึ่งถ้ามี Malware เข้าไปฝังตัวตั้งแต่จังหวะนี้ แปลว่า Firmware เสีย Integrity ไปแล้ว Secure boot ก็จะพบว่ามันไม่ปลอดภัยที่จะบูต ก็จะห้ามการบูต ไม่ decrypt BitLocker key ให้ทำให้เข้าใช้งาน OS ไม่ได้
กลไกพวกนี้มีตัวช่วยกันหลายตัว เช่น Chip TPM , UEFI Firmware , Microsoft OEM Key

เรื่องนี้เป็นเรื่องที่ทำให้ทิศทางต่างๆ แตกต่างกันไปมากครับ แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด
ผมจะยกตัวอย่าง Windows กับ Linux ที่มีการบูต และธรรมชาติคนละแบบเลยนะครับ

โดยเราจะเริ่มจาก ESP ก่อน
ESP เป็น Partition สำหรับเก็บ UEFI Firmware เป็น File System ประเภท FAT32
OS ที่จะเข้ามาขอใช้การบูตจาก เมนบอร์ดนี้ คอมพิวเตอร์เครื่องนี้ จะต้องมีการ Interact กับ ESP นี้
หรือถ้าเป็นคอมใหม่ๆ OS ก็จะมีการสร้าง Partition นี้ขึ้นมาโดยอัตโนมัติ

เนื่องจากความสามารถชอง UEFI มีความสามารถสูงกว่า BIOS เดิมมาก
การอ้างอิง Partition จึงใช้แนวคิด GPT (ไม่ใช่ ChatGPT นะจ๊ะ) ย่อมาจาก
GUID Partition Table โดยหลักคิดก็คือ ให้แต่ละ Partition มีค่า GUID ของตัวเองไม่ซ้ำกัน ซึ่งมันเป็นค่าที่ยาวพอสมควร แต่นั่นก็ทำให้มันมีศักยภาพสูงกว่า BIOS เดิมมาก เช่นเดียวกัน
โดยหลายๆ Partition Type ในรูปแบบ GUID ได้ถูกระบุค่าไว้แล้วเรียบร้อยด้วย
https://en.wikipedia.org/wiki/GUID_Partition_Table#Partition_type_GUIDs
ทำให้ผู้พัฒนา OS สามารถจัดการ Boot Mechnism ของตัวเองได้คนละแบบเลย รวมถึงคนที่วิเคราะห์และแก้ไขปัญหาด้วย ก็มีค่าไว้อ้างอิงได้ง่าย

มาเริ่มจาก "หลักคิด และ ปรัชญาที่แตกต่างกัน" ของ Windows และ Linux

Windows = API Based เน้นเรียกฟังก์ชั่นโปรแกรมโดยใช้ API ใน Library
Linux = File Based เน้นเรียกฟังก์ชั่นผ่าน File Dependency

Windows = ผู้ใช้ เน้นการติดตั้งที่ทำให้ผู้ใช้ ใช้งานได้ง่าย ปรับแต่งไม่ได้
Linux = ให้อิสระผู้ใช้ปรับแต่งสิ่งต่างๆได้ตามต้องการ การใช้งาน (เรื่อง boot) ทำความเข้าใจยากกว่า

Windows = จะครอบครอง Boot Loader แต่เพียงผู้เดียว
Linux = มีกลไก OS-Prober ตรวจสอบว่ามี OS อื่นอยู่มั้ยแล้วค่อยทำให้ Boot Mechanism มีทางเลือกมากขึ้น

Windows = Secure Boot สมบูรณ์มาก เพราะ Signed Key ในนามบริษัทลงใน TPM Chip มาจากโรงงาน ซึ่งมี Hardware Mainboard เป็น Partner มากมาย
Linux = Secure Boot ต้องทำความเข้าใจอย่างลึกซึ้ง , อาจจะเป็น Self Signed ในบาง Distro เช่น Arch Linux

จะเห็นว่า Windows มีการพัฒนากลไก Boot และ Secure Boot ไปไกล
https://learn.microsoft.com/en-us/windows/security/hardware-security/tpm/how-windows-uses-the-tpm
ส่วน Linux จะเติบโตจากแนวคิดของชุมชน (community) และ ปรัชญาของแต่ละ Distro ตามที่ Lead Developer ของ Distro นั้นๆกำหนด

ดังนั้นถ้าหากว่าเราต้องการติดตั้งใช้งาน 2 OS พร้อมกัน เช่น Windows + Linux มักจะเรียกกันว่า Multi Boot นั้น
เราจะต้องทำการ ติดตั้ง Windows OS ก่อนเสมอ , จากนั้นค่อยติดตั้ง Linux ทีหลัง
เพราะหากเราติดตั้ง Linux ก่อน แล้วติดตั้ง Windows ทีหลัง ขั้นตอนการติดตั้ง Boot Loader ของ Windows (ซึ่งก็คือ Windows Boot Manager)

จะ "ไม่สนใจ" Boot entry อื่นๆ เลย , Windows จะมอง OS ตัวเองสำคัญที่สุด และเขียนทับ Entry อื่นๆ แน่นอนผลที่เกิดขึ้นเราก็จะ Boot เข้า Windows ได้อย่างเดียว เลือก OS อื่นที่จะบูตไม่ได้
Windows Installer:
    ลบไฟล์ใน /EFI/ubuntu/ หรือ /EFI/<distro>/
    เขียน bootmgfw.efi ใหม่เสมอ
    อัปเดต NVRAM ให้ชี้ไปที่ Windows โดยตรง
    ประมาณนี้

ตรงกันข้าม ถ้าเราติดตั้ง Linux ทีหลัง ความสามารถของ Boot Loader ของ Linux (โดยเฉพาะ grub2) ก็มีวิธีการจัดการ OS ที่ลงไว้ก่อนหน้า นั่นก็คือ os-prober เมื่อเช็คเจอแล้วก็ทำการตัดสินใจและแทรกตัวเองเข้าไปเป็น entry ใหม่ได้ โดยไม่ลบ Windows ทิ้งแถมเรายังปรับแต่งได้มากมายกว่า Windows Boot Manager อีก บทความใน Internet จำนวนมากจึงบอกให้เราลง Windows ก่อนเสมอ แล้วค่อยลง Linux ตามหลัง