BIOS vs. UEFI: Evolución y Características Clave

Las semejanzas entre BIOS (Basic Input Output System) y UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) son notables, pues ambas tienen el mismo objetivo fundamental: controlar el arranque de nuestro equipo.

Diferencias Fundamentales

• Interfaz y Usabilidad: La UEFI luce un diseño mucho más amigable y actual que la BIOS. Mientras que la BIOS presenta una interfaz que recuerda a MS-DOS y requiere el uso exclusivo del teclado, la UEFI permite el uso del ratón en una interfaz más moderna, similar a la que ofrece un sistema operativo.
• Conectividad y Actualización: Con la llegada de un diseño moderno, la UEFI también mejora en funciones, pues puede actualizarse conectándose directamente a Internet.
• Seguridad (Secure Boot): La UEFI ha introducido la funcionalidad Secure Boot o «Arranque seguro», uno de los requisitos esenciales para instalar Windows 11. El objetivo de esta mejora es evitar el inicio de sistemas operativos que no estén autenticados, protegiendo el equipo frente a los bootkits, que se ejecutan al iniciar Windows.
• Arquitectura: Mientras que la BIOS se ejecuta en código de 16 bits, la UEFI lo hace sobre los 32 o 64 bits.
• Velocidad: El arranque del ordenador es significativamente más rápido con UEFI de lo que lo era con BIOS.

Amenazas de Seguridad en el Arranque

Bootkit y Rootkit

Un Rootkit es un código malicioso utilizado por atacantes para obtener privilegios de administrador y poder realizar acciones como cambiar contraseñas, ejecutar programas, instalar aplicaciones y, básicamente, tomar el control total del sistema.

Los Bootkits son rootkits específicamente programados para infectar el Master Boot Record (MBR). Dado que el MBR contiene las instrucciones para cargar y ejecutar el sistema operativo, su infección se produce en un nivel anterior al arranque del sistema operativo, haciendo que su detección y limpieza sean mucho más difíciles.

Conceptos Clave de la BIOS y UEFI

Definición y Funciones de la BIOS (Basic Input Output System)

La BIOS es el primer sistema operativo que se ejecuta en el PC y su trabajo es poner el hardware en marcha antes de pasar el control al sistema operativo principal.

Ubicación Física de la BIOS

Se encuentra instalada en una memoria ROM (Read-Only Memory) del ordenador. Sobre esta memoria están asignadas las primeras direcciones a las que accede el procesador. Es un elemento fundamental en el arranque de un PC porque actúa como puente entre el hardware y el software, explicando al software cómo debe funcionar el hardware.

Principales Fabricantes de BIOS

Los principales fabricantes son: Phoenix Technologies, American Megatrends (AMI), IBM, Dell, Gateway, BYOSOFT e Insyde Software.

Funciones Esenciales y Opciones de Configuración de la BIOS

Las funciones principales de la BIOS incluyen:

• Controlar la secuencia de arranque.
• Gestionar el funcionamiento del teclado.
• Identificar y configurar componentes de hardware como discos duros, dispositivos de almacenamiento externo, el procesador o la memoria RAM.

En la BIOS de un PC se puede modificar una enorme cantidad de opciones de configuración del hardware, tales como:

• Cambiar el orden de la secuencia de arranque.
• Cargar los ajustes de fábrica.
• Modificar la fecha y la hora del equipo.
• Cambiar los ajustes de las unidades de almacenamiento.
• Modificar las opciones y el comportamiento del procesador.
• Ajustar las opciones y la velocidad de la memoria RAM.
• Activar o desactivar la tarjeta de sonido integrada en la placa.
• Cambiar el comportamiento de los ventiladores PWM.
• Monitorizar las temperaturas del PC.

Acceso a la Interfaz UEFI

Se puede acceder a la interfaz UEFI de varias maneras:

• Desde el sistema operativo Windows 10.
• Desde el Símbolo del Sistema en un ordenador con Windows 10.
• Durante el arranque del ordenador (presionando la tecla específica del fabricante).

Tecnologías de Almacenamiento Masivo

Una Unidad de Almacenamiento es un conjunto de dispositivos y medios o soportes que almacenan memoria secundaria, entendida como almacenamiento masivo y permanente. Existen diferentes tecnologías:

• Dispositivos magnéticos (discos duros).
• Dispositivos ópticos (CD, DVD).
• Dispositivos flash (memorias Flash, SSD).

Tipos de Dispositivos de Almacenamiento

Dispositivos Magnéticos

Son aquellos que manipulan la información sobre soportes magnéticos. La información se graba en celdas que forman pistas. Cada celda puede estar magnetizada en dos estados (norte o sur, que representan 0 o 1), constituyendo la información. La celda se comporta como un elemento de memoria que almacena 1 bit. Para escribir o leer una celda se utilizan señales eléctricas que actúan en una cabeza o cápsula de lectura/escritura.

Unidades Ópticas

Utilizan una superficie circular donde la información se guarda mediante surcos. El acceso a los datos se realiza cuando un material especial del disco es iluminado con un haz de láser. Los surcos en la superficie modifican el comportamiento del haz de láser y proporcionan la información contenida en el disco. Ejemplos: CD, DVD, Blu-Ray, etc.

Dispositivos Flash

Permiten la lectura o escritura de múltiples posiciones de memoria en una misma operación mediante impulsos eléctricos. Este tipo de memorias funcionan a velocidades muy superiores cuando los sistemas emplean lectura y escritura al mismo tiempo. Los formatos más utilizados actualmente son: Compact Flash, Memory Stick, SmartMedia, SD, SSD, MiniSD y MicroSD.

Cinta Magnética

Es un tipo de medio o soporte de almacenamiento de datos que se graba en pistas sobre una banda plástica con un material magnetizado. El tipo de información que se puede almacenar en las cintas magnéticas es variado, incluyendo vídeo, audio y datos.

Disquete o Disco Flexible

Es el soporte que se utiliza con la disquetera para leer y almacenar datos. La capacidad máxima de los disquetes es de 1,44 MB. La necesidad de manejar grandes cantidades de datos y archivos de gran tamaño ha provocado la desaparición tanto de la disquetera como de los disquetes en los equipos actuales.

Disco Duro (HDD)

El disco duro permite el almacenamiento y la recuperación de grandes cantidades de información. Forma el principal elemento de la memoria secundaria de un ordenador, en oposición a la memoria principal o memoria RAM. En él se almacenan los programas instalados en el ordenador y los datos que estos utilizan, como vídeos o imágenes.

Arquitectura Interna y Direccionamiento del Disco Duro

Arquitectura Interna del Disco Duro (HDD)

Los componentes principales de un disco duro son:

Plato

Cada uno de los discos que hay dentro del disco duro, encargados de guardar la información. Están apilados y unidos a un eje central que, a su vez, va unido al motor. La velocidad del giro se mide en revoluciones por minuto (rpm): 7200, 10.000, etc.

Cara

Cada uno de los dos lados de un plato.

Cabeza

El número de cabezales de lectura/escritura.

Pistas

Una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.

Cilindro

Conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).

Sector

Cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes.

Clúster/Bloque

Es un conjunto contiguo de sectores de pista que componen la unidad más pequeña de almacenamiento de un disco. Los archivos se almacenan en uno o varios clústeres, dependiendo de su tamaño. Si el archivo es más pequeño que un clúster, este lo ocupa completo, desperdiciándose el espacio restante.

Optimización del Almacenamiento: ZBR (Zone Bit Recording)

El ZBR es un método para organizar las pistas del disco duro de manera que las pistas exteriores puedan contener más sectores que las interiores. Antiguamente, las pistas se dividían en un número igual de sectores, pero dado que las pistas de un disco duro son circunferencias concéntricas, estas tienen mayor longitud mientras más se alejan del centro, desaprovechando el espacio en las pistas exteriores.

Esta tecnología agrupa las pistas en zonas según su distancia hasta el centro del disco, asignándole a cada zona un número de sectores por pista, quedando los sectores con un tamaño similar. Con esto, se consigue un uso más eficiente de la superficie del disco duro.

Sistemas de Direccionamiento: CHS y LBA

El primer sistema de direccionamiento utilizado para encontrar un sector fue el CHS (Cilindro-Cabeza-Sector), ya que con estos tres valores se puede situar cualquier sector del disco. Este sistema se usa típicamente en discos de menos de 8 GB.

Más adelante se creó otro sistema más sencillo: LBA (Direccionamiento Lógico de Bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número secuencial. Este es el sistema que se utiliza actualmente en la mayoría de los dispositivos de almacenamiento.