Skip to content

vk-candpython/bootauth

BranchesTags

Folders and files

NameName
Last commit message
Last commit date

Latest commit

 

History

3 Commits
LICENSE
LICENSE
 
 
README.md
README.md
 
 
efi.c
efi.c
 
 
genpass.py
genpass.py
 
 
mbr.asm
mbr.asm
 
 

Repository files navigation

🔐 bootauth

Platform Language License

Pre-Boot Authentication System for BIOS and UEFI

⚠️ Legal Disclaimer

This software is intended for educational purposes and personal device protection only.

  • ✅ Allowed use: Protecting your own devices with pre-boot authentication, educational research
  • ❌ Prohibited use: Locking devices without authorization, any illegal activities

The author assumes no responsibility for misuse of this software.

📖 Table of Contents | Оглавление

English

📋 Overview

BootAuth is a pre-boot authentication system that protects your computer before the operating system loads. It supports both legacy BIOS (MBR) and modern UEFI systems.

What it does

Component Platform Description
MBR Bootloader BIOS 512-byte MBR sector with password protection
UEFI Application UEFI EFI executable with cryptographic hash verification
Password Generator Any Python script to generate BIOS/UEFI passwords

How it works

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      POWER ON / RESET                           │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    BIOS / UEFI FIRMWARE                         │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    BootAuth Loads                               │
│              (MBR sector or EFI application)                    │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                 PASSWORD PROMPT                                 │
│            ┌─────────────────────────────┐                      │
│            │ [ AUTH SYSTEM ]             │                      │
│            │ STATUS:PROTECTED            │                      │
│            │                             │                      │
│            │ Authentication required     │                      │
│            │ Enter password to proceed   │                      │
│            │                             │                      │
│            │ PASSWORD: _                 │                      │
│            └─────────────────────────────┘                      │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              ↓
                    ┌─────────┴─────────┐
                    ↓                   ↓
            ┌───────────────┐   ┌───────────────┐
            │ ACCESS GRANTED │   │ ACCESS DENIED │
            └───────────────┘   └───────────────┘
                    ↓                   ↓
            ┌───────────────┐   ┌───────────────┐
            │ Self-Destruct │   │   Retry Loop  │
            │ Boot Original │   │   (3 attempts)│
            │     OS        │   └───────────────┘
            └───────────────┘

✨ Features

MBR (BIOS) Version

Feature Description
🔐 XOR Password Simple XOR-based password obfuscation
📟 Real Mode 16-bit real mode assembly
🎨 Color Theme Red (denied) / Green (granted)
📏 512 Bytes Fits in single MBR sector
🔄 Self-Destruct Overwrites MBR on successful auth
⌨️ Backspace Support Full password editing

UEFI Version

Feature Description
🔐 TwisterHash Custom 256-bit cryptographic hash
📟 GNU-EFI UEFI application framework
🎨 Color Theme Red (denied) / Green (granted)
🔄 Self-Destruct Deletes EFI file on successful auth
⌨️ Backspace Support Full password editing
⏱️ Watchdog Disable Prevents automatic reboot

Password Generator

Feature Description
🔑 BIOS Mode Generates XOR-obfuscated password array
🔐 UEFI Mode Generates TwisterHash 32-byte array
📋 Copy-Paste Ready Outputs C/ASM compatible array format

🏗️ Architecture

MBR Bootloader Flow

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. Disable interrupts (cli)                                     │
│ 2. Setup segments (DS=ES=SS=0, SP=0x7C00)                       │
│ 3. Clear screen (INT 0x10, AH=0x00, AL=0x03)                    │
│ 4. Set color theme (red)                                        │
│ 5. Display authentication message                               │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 6. Read password (INT 0x16)                                     │
│    • Support Backspace (0x08)                                   │
│    • Max length: 30 chars                                       │
│    • Enter (0x0D) to submit                                     │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 7. XOR verify password                                          │
│    • Each char XORed with 0x3F                                  │
│    • Compare with stored hash                                   │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 8. IF MATCH: Self-destruct                                      │
│    • Overwrite MBR with zeros (INT 0x13, AH=0x03)               │
│    • Display "ACCESS GRANTED"                                   │
│    • Halt system                                                │
│                                                                 │
│ 9. IF NO MATCH: Retry                                           │
│    • Display "ACCESS DENIED"                                    │
│    • Wait 3 seconds                                             │
│    • Return to step 3                                           │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

UEFI Application Flow

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. Initialize GNU-EFI library                                   │
│ 2. Disable watchdog timer                                       │
│ 3. Disable cursor                                               │
│ 4. Set color theme (red)                                        │
│ 5. Display authentication message                               │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 6. Read password (EFI_SIMPLE_TEXT_INPUT_PROTOCOL)               │
│    • Support Backspace                                          │
│    • Max length: 254 chars                                      │
│    • Enter to submit                                            │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 7. TwisterHash password                                         │
│    • 256-bit output                                             │
│    • Compare with stored hash                                   │
│    • Constant-time comparison (XOR all bytes)                   │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                              ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 8. IF MATCH: Self-destruct                                      │
│    • Get EFI file path via DevicePath                           │
│    • Delete EFI file                                            │
│    • Display "ACCESS GRANTED"                                   │
│    • Shutdown system                                            │
│                                                                 │
│ 9. IF NO MATCH: Retry                                           │
│    • Display "ACCESS DENIED"                                    │
│    • Wait 3 seconds                                             │
│    • Return to step 5                                           │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

🔐 Authentication Flow

MBR (BIOS) - XOR Verification

.pass_equal:
    lodsb                   ; Load next char from input
    mov bl, al              ; Save original
    xor al, XOR_KEY         ; XOR with 0x3F
    cmp al, [di]            ; Compare with stored hash
    jne .PRINT_DENIED_pre   ; Mismatch → deny
    test bl, bl             ; Check for null terminator
    jz .ACCESS_GRANTED      ; Match complete → grant
    inc di                  ; Next stored byte
    jmp .pass_equal         ; Continue

UEFI - TwisterHash Verification

// Constant-time comparison (prevents timing attacks)
static inline BOOLEAN TwisterEqual(const UINT8 a[32], const UINT8 b[32]) {
    volatile UINT8 r = 0;
    for (UINT8 i = 0; i < 32; i++) {
        r |= a[i] ^ b[i];
    }
    return r == 0;
}

TwisterHash Algorithm

# Custom cryptographic hash
state[0] = 0x6C69

for i in range(1, 16):
    state[i] = ((state[i-1] * 0x9E37) + i) & 0xFFFF

for char in password:
    for j in range(16):
        x = (state[j] ^ char) & 0xFFFF
        x ^= (((x >> 4) ^ (x << 3)) ^ (x << 7)) ^ (x >> 8)
        state[j] = ((x << j) | (x >> (16-j))) ^ state[(j+7) & 15]
    
    # Mix columns
    for j in range(0, 16, 4):
        t = (state[j] ^ state[j+1]) + (state[j+2] * state[j+3])
        state[j] = t & 0xFFFF
        state[j+3] = ((state[j+3] << 5) | (state[j+3] >> 11)) & 0xFFFF

# Finalize to 32 bytes
for i in range(8):
    h = ((state[i] << 16) | state[i+8]) & 0xFFFFFFFF
    h = ((h << 5) | (h >> 27)) & 0xFFFFFFFF
    out[i*4 : i*4+4] = h.to_bytes(4, 'big')

🚀 Quick Start

📋 Prerequisites

Component Requirements
MBR NASM, QEMU (for testing), DD (for flashing)
UEFI GNU-EFI, GCC, QEMU+OVMF (for testing)
Password Generator Python 3.x

🔨 Building MBR (BIOS)

# Assemble
nasm -f bin mbr.asm -o mbr.bin

# Test in QEMU
qemu-system-i386 -drive file=mbr.bin,format=raw

# Flash to disk (DANGER!)
sudo dd if=mbr.bin of=/dev/sdX bs=512 count=1

🔨 Building UEFI

# Install GNU-EFI
sudo apt install gnu-efi

# Compile
gcc -I/usr/include/efi -I/usr/include/efi/x86_64 \
    -fno-stack-protector -fpic -fshort-wchar -mno-red-zone \
    -c efi.c -o efi.o

ld -T /usr/lib/elf_x86_64_efi.lds -shared -Bsymbolic \
    -L/usr/lib -L/usr/lib/gnuefi \
    /usr/lib/crt0-efi-x86_64.o \
    efi.o -o efi.so -lefi -lgnuefi

objcopy -j .text -j .sdata -j .data -j .dynamic -j .dynsym \
    -j .rel -j .rela -j .reloc -j .relaoc \
    --target=efi-app-x86_64 efi.so efi.efi

# Test in QEMU with OVMF
qemu-system-x86_64 -bios /usr/share/ovmf/OVMF.fd \
    -drive file=fat:rw:./,format=raw

🔑 Generate Password

# For BIOS (MBR)
python3 genpass.py BIOS "MySecretPassword"

# Output:
# BIOS PASSWORD: (  0x2C, 0x3E, 0x2C, 0x3A, 0x2B, 0x3E, 0x2F, ...  )

# For UEFI
python3 genpass.py UEFI "MySecretPassword"

# Output:
# UEFI PASSWORD: (  0xA1, 0x3F, 0x7B, 0xE2, 0x11, 0x44, 0x89, 0xCC, ...  )

📝 Embed Password

MBR (mbr.asm):

%define PASSWORD 0x2C, 0x3E, 0x2C, 0x3A, 0x2B, 0x3E, 0x2F, ...

UEFI (efi.c):

static const UINT8 PASSWORD[32] = { 0xA1, 0x3F, 0x7B, 0xE2, 0x11, ... };

📁 Project Structure

bootauth/
├── mbr.asm              # MBR bootloader (BIOS)
├── efi.c                # UEFI application
├── genpass.py           # Password generator
├── Makefile             # Build automation
└── README.md            # Documentation

🔑 Password Generation

BIOS Mode (XOR)

XOR_KEY = 0x3F

def xor_password(password):
    return [ord(c) ^ XOR_KEY for c in password]

Example:

  • Password: "test"
  • ASCII: [0x74, 0x65, 0x73, 0x74]
  • XOR 0x3F: [0x4B, 0x5A, 0x4C, 0x4B]
  • Output: 0x4B, 0x5A, 0x4C, 0x4B

UEFI Mode (TwisterHash)

def twister_hash(password):
    # 256-bit cryptographic hash
    # Returns 32-byte array

Example:

  • Password: "test"
  • Hash: 32 bytes
  • Output: 0xA1, 0x3F, 0x7B, 0xE2, ...

⚙️ Technical Details

MBR Memory Layout

0x0000:0x7C00 ────────────────────────────────┐
                                              │
  ┌───────────────────────────────────────────┘
  │  Code Section
  │  (authentication logic)
  │
  ├── Data Section
  │   • MSG          (authentication banner)
  │   • prompt       ("PASSWORD: ")
  │   • msg_denied   ("ACCESS DENIED")
  │   • msg_granted  ("ACCESS GRANTED")
  │   • xp           (stored XOR password)
  │   • buffer       (30+1 bytes input)
  │
  ├── Boot Signature
  │   0x55 0xAA at offset 510
  │
0x0000:0x7E00 ─────────────────────────────────

UEFI Self-Destruct Mechanism

// Get EFI file path
CHAR16 *FilePathStr = DevicePathToStr(LoadedImage->FilePath);

// Open file for read/write
Status = Root->Open(Root, &File, FilePathStr,
                    EFI_FILE_MODE_READ | EFI_FILE_MODE_WRITE, 0);

// Delete file
if (!EFI_ERROR(Status)) {
    uefi_call_wrapper(File->Delete, 1, File);
}

MBR Self-Destruct Mechanism

; Overwrite MBR with zeros
mov ax, 0x0301      ; Write 1 sector
mov cx, 0x0001      ; Cylinder 0, Sector 1
mov dx, 0x0080      ; First hard disk
mov bx, 0x0500      ; Buffer with zeros
int 0x13            ; Disk interrupt

⚠️ Warnings

⚡ Critical Warnings

Warning Description
Data Loss Failed authentication destroys bootloader
No Recovery Once flashed, only hardware reset can remove
BIOS/UEFI Brick Incorrect flashing may brick motherboard
Test First Always test in QEMU before real hardware
Backup MBR dd if=/dev/sdX of=mbr_backup.bin bs=512 count=1

🔧 Recovery Options

If locked out:

System Recovery Method
BIOS Boot from USB, run dd if=/dev/zero of=/dev/sdX bs=512 count=1
UEFI Enter UEFI shell, delete EFI file, or reinstall OS
Both Remove drive, connect to another PC, wipe boot sector

Русский

📋 Обзор

BootAuth — это система предзагрузочной аутентификации, которая защищает компьютер до загрузки операционной системы. Поддерживает как устаревшие BIOS (MBR), так и современные UEFI системы.

Что делает

Компонент Платформа Описание
MBR загрузчик BIOS 512-байтный MBR сектор с защитой паролем
UEFI приложение UEFI EFI исполняемый файл с криптографической верификацией
Генератор паролей Любая Python скрипт для генерации паролей BIOS/UEFI

✨ Возможности

MBR (BIOS) версия

Возможность Описание
🔐 XOR пароль Простая XOR-обфускация пароля
📟 Реальный режим 16-битный ассемблер
🎨 Цветовая тема Красный (отказ) / Зелёный (доступ)
📏 512 байт Помещается в один MBR сектор
🔄 Самоуничтожение Перезаписывает MBR при успешной аутентификации
⌨️ Поддержка Backspace Полное редактирование пароля

UEFI версия

Возможность Описание
🔐 TwisterHash Собственный 256-битный криптографический хеш
📟 GNU-EFI Фреймворк для UEFI приложений
🎨 Цветовая тема Красный (отказ) / Зелёный (доступ)
🔄 Самоуничтожение Удаляет EFI файл при успешной аутентификации
⏱️ Отключение Watchdog Предотвращает автоматическую перезагрузку

🏗️ Архитектура

(См. английскую версию для диаграмм)

🔐 Процесс аутентификации

MBR (BIOS) - XOR верификация

.pass_equal:
    lodsb                   ; Загрузить следующий символ
    mov bl, al              ; Сохранить оригинал
    xor al, XOR_KEY         ; XOR с 0x3F
    cmp al, [di]            ; Сравнить с сохранённым хешем
    jne .PRINT_DENIED_pre   ; Несовпадение → отказ
    test bl, bl             ; Проверка на конец строки
    jz .ACCESS_GRANTED      ; Полное совпадение → доступ

UEFI - TwisterHash верификация

// Сравнение за константное время (защита от timing-атак)
static inline BOOLEAN TwisterEqual(const UINT8 a[32], const UINT8 b[32]) {
    volatile UINT8 r = 0;
    for (UINT8 i = 0; i < 32; i++) {
        r |= a[i] ^ b[i];
    }
    return r == 0;
}

🚀 Быстрый старт

📋 Требования

Компонент Требования
MBR NASM, QEMU (для тестов), DD (для прошивки)
UEFI GNU-EFI, GCC, QEMU+OVMF (для тестов)
Генератор паролей Python 3.x

🔨 Сборка MBR (BIOS)

# Ассемблирование
nasm -f bin mbr.asm -o mbr.bin

# Тест в QEMU
qemu-system-i386 -drive file=mbr.bin,format=raw

# Прошивка на диск (ОПАСНО!)
sudo dd if=mbr.bin of=/dev/sdX bs=512 count=1

🔨 Сборка UEFI

# Установка GNU-EFI
sudo apt install gnu-efi

# Компиляция
gcc -I/usr/include/efi -I/usr/include/efi/x86_64 \
    -fno-stack-protector -fpic -fshort-wchar -mno-red-zone \
    -c efi.c -o efi.o

ld -T /usr/lib/elf_x86_64_efi.lds -shared -Bsymbolic \
    -L/usr/lib -L/usr/lib/gnuefi \
    /usr/lib/crt0-efi-x86_64.o \
    efi.o -o efi.so -lefi -lgnuefi

objcopy -j .text -j .sdata -j .data -j .dynamic -j .dynsym \
    -j .rel -j .rela -j .reloc -j .relaoc \
    --target=efi-app-x86_64 efi.so efi.efi

🔑 Генерация пароля

# Для BIOS (MBR)
python3 genpass.py BIOS "МойСекретныйПароль"

# Для UEFI
python3 genpass.py UEFI "МойСекретныйПароль"

📝 Встраивание пароля

MBR (mbr.asm):

%define PASSWORD 0x2C, 0x3E, 0x2C, 0x3A, ...

UEFI (efi.c):

static const UINT8 PASSWORD[32] = { 0xA1, 0x3F, 0x7B, 0xE2, ... };

⚠️ Предупреждения

⚡ Критические предупреждения

Предупреждение Описание
Потеря данных Неудачная аутентификация уничтожает загрузчик
Нет восстановления После прошивки только сброс оборудования может удалить
Окирпичивание BIOS/UEFI Неправильная прошивка может сломать материнскую плату
Тестируй сначала Всегда тестируй в QEMU перед реальным железом
Бэкап MBR dd if=/dev/sdX of=mbr_backup.bin bs=512 count=1

🔧 Способы восстановления

Если заблокирован:

Система Способ восстановления
BIOS Загрузиться с USB, выполнить dd if=/dev/zero of=/dev/sdX bs=512 count=1
UEFI Войти в UEFI Shell, удалить EFI файл, или переустановить ОС
Обе Извлечь диск, подключить к другому ПК, стереть загрузочный сектор

⬆ Back to Top

Pre-Boot Authentication — Protect Your System Before It Boots

About

Low-level Boot Authentication System. A dual-mode security solution supporting both Legacy BIOS (MBR) and modern UEFI (EFI) environments. Features custom TwisterHash algorithm, XOR encryption, and pre-boot password protection.

github.com/vk-candpython/bootauth

Topics

security authentication assembly uefi bootloader low-level operating-systems bios gnu-efi custom-hash

Resources

Readme

License

MIT license
Activity

Stars

1 star

Watchers

0 watching

Forks

0 forks
Report repository

Contributors

Languages