Los protocolos de arranque y los formatos ejecutables.

Los protocolos de arranque y los formatos ejecutables son cruciales para el proceso de inicio de una computadora. Permiten que el firmware (BIOS/UEFI) encuentre, cargue y ejecute el cargador de arranque del sistema operativo.

¿Para qué sirven?

• Localización del cargador de arranque: Los protocolos de arranque definen cómo el firmware busca los cargadores de arranque en los diferentes dispositivos de almacenamiento (discos duros, SSDs, unidades USB, etc.).
• Interpretación de la estructura del disco: Permiten al firmware entender la estructura de las particiones del disco (MBR o GPT en UEFI) para localizar la partición de arranque.
• Carga del cargador de arranque: Los protocolos especifican cómo se lee el cargador de arranque desde el dispositivo de almacenamiento a la memoria.
• Ejecución del cargador de arranque: Una vez cargado, el firmware transfiere la ejecución al cargador de arranque, que es responsable de cargar el kernel del sistema operativo.
• Estandarización: En el caso de UEFI, los protocolos proporcionan una interfaz estandarizada para que el firmware y el cargador de arranque interactúen con el hardware, lo que facilita la compatibilidad entre diferentes sistemas operativos y hardware.

Estructura o Códigos de los Protocolos de Arranque:

La "estructura o códigos" de los protocolos de arranque no se refieren a un código fuente específico que se pueda mostrar directamente. Más bien, se definen mediante especificaciones y estándares que los fabricantes de firmware y los desarrolladores de cargadores de arranque deben implementar.

En el contexto de BIOS:

• No hay protocolos estandarizados complejos: El BIOS sigue un proceso más simple y menos formalizado. Busca un sector de arranque (MBR) en un dispositivo de arranque según el orden configurado y ejecuta el código que encuentra allí. La "estructura" se limita a la expectativa de que los primeros bytes del sector de arranque contengan código ejecutable.

En el contexto de UEFI:

UEFI define un conjunto de protocolos que proporcionan interfaces de software entre diferentes módulos de firmware y las aplicaciones de arranque (cargadores de arranque, herramientas de diagnóstico, etc.). Algunos protocolos de arranque importantes incluyen:

• EFI Boot Services: Un conjunto de servicios proporcionados por el firmware UEFI que las aplicaciones de arranque pueden utilizar durante la fase de pre-arranque. Esto incluye servicios para:
  • Gestión de dispositivos: Encontrar y controlar dispositivos de hardware.
  • Gestión de archivos y sistemas de archivos: Acceder a archivos en particiones formateadas (principalmente FAT32 para la ESP).
  • Gestión de memoria: Asignar y liberar memoria.
  • Carga de imágenes: Cargar archivos ejecutables (como cargadores de arranque) en la memoria.
  • Salida de texto y gráficos: Mostrar información en la pantalla.
  • Entrada: Recibir entrada del teclado.
• EFI Runtime Services: Servicios que siguen estando disponibles después de que el sistema operativo ha comenzado a ejecutarse (por ejemplo, acceso al reloj en tiempo real, gestión de variables NVRAM).
• Device Path Protocol: Describe la ubicación de un dispositivo de hardware en el sistema.
• Block I/O Protocol: Proporciona una interfaz para leer y escribir datos en dispositivos de almacenamiento.
• File System Protocol: Permite acceder a los sistemas de archivos.
• Loaded Image Protocol: Representa una imagen ejecutable que ha sido cargada en la memoria.

Formatos Ejecutables:

Los formatos ejecutables definen la estructura de los archivos que el firmware y los cargadores de arranque pueden cargar y ejecutar.

• BIOS: El código de arranque en el MBR es un código binario plano, sin un formato de archivo complejo. El BIOS simplemente carga y ejecuta este código directamente.
• UEFI: Las aplicaciones de arranque UEFI (incluidos los cargadores de arranque) deben estar en el formato PE/COFF (Portable Executable/Common Object File Format), que también es el formato utilizado para los ejecutables (.exe y .dll) en Windows. Este formato tiene una estructura bien definida que incluye:
  • Cabecera PE: Contiene información sobre el tipo de archivo, la arquitectura, los puntos de entrada, las secciones, etc.
  • Secciones: Contienen el código ejecutable, los datos, las importaciones, las exportaciones y otra información necesaria para la ejecución.
  • Tabla de Direcciones de Reubicación: Información para ajustar las direcciones de memoria si la imagen se carga en una dirección diferente a la preferida.
  • Tabla de Importación: Lista de bibliotecas y funciones que la aplicación necesita de otros módulos.

En resumen, los protocolos de arranque son las reglas y las interfaces que el firmware sigue para encontrar, cargar y ejecutar el código de arranque, especialmente en sistemas UEFI. Los formatos ejecutables definen la estructura de los archivos que se pueden cargar y ejecutar durante este proceso. Mientras que el BIOS utiliza un enfoque más simple basado en la ubicación física, UEFI introduce un sistema más sofisticado basado en protocolos y un formato de archivo ejecutable estándar (PE/COFF) para las aplicaciones de arranque.