Cos’è il firmware e come funziona?

Cos’è il firmware?

Il firmware è un tipo di software che fornisce istruzioni operative ai componenti hardware di un dispositivo, consentendone il funzionamento di base. Poiché il firmware viene installato dal produttore e in genere non può essere rimosso, viene talvolta definito software integrato.

Come funziona il firmware?

Il firmware funge da intermediario tra il sistema operativo e i componenti hardware: in sostanza, fornisce al dispositivo le istruzioni operative di base. Il termine “firmware” deriva proprio da questo ruolo di intermediario tra l’hardware e le altre forme di software presenti sul dispositivo.

Ad esempio, quando si accende un dispositivo, il firmware si attiva e avvia l’esecuzione dei processi necessari per mettere in funzione il dispositivo, come l’attivazione dei componenti hardware che consentono di avviare il sistema operativo.

In fase di avvio, il firmware attiva i componenti hardware necessari per avviare il sistema operativo.

Poiché il firmware deve conservare le informazioni in modo permanente, anche quando il dispositivo viene spento, viene generalmente archiviato nella memoria flash di sola lettura (ROM) “non volatile” del sistema e viene eseguito separatamente dagli altri tipi di software installati sulla RAM riscrivibile. Ma il funzionamento esatto del firmware e la posizione di archiviazione dipendono dal tipo e dallo scopo specifico.

Tipi di firmware

Il firmware di sistema è un software di base utilizzato per le operazioni di elaborazione fondamentali, quali l’avvio, il caricamento dei sistemi operativi, il riconoscimento dei componenti hardware e la comunicazione tra questi ultimi. Ma il firmware può essere ulteriormente classificato in base a quanto in basso si trova nello stack software di un dispositivo.

Di seguito sono elencati i diversi tipi di firmware che è possibile trovare in un dispositivo a seconda del livello di sofisticazione e complessità dello stesso:

Firmware di basso livello

Il firmware di basso livello è parte integrante dell’hardware di un dispositivo e risiede nei chip della memoria di sola lettura (ROM) o della memoria di sola lettura programmabile (PROM) che non possono essere aggiornati o riscritti. I dispositivi che utilizzano esclusivamente questo tipo di firmware sono in genere dispositivi dedicati (si pensi alle sveglie digitali o ai telecomandi per TV) in cui il firmware funge sostanzialmente da sistema operativo.

Firmware di alto livello

Il firmware di alto livello viene installo nei chip della memoria flash “non volatile” riscrivibile anziché nella ROM, e di conseguenza può essere modificato e aggiornato. Presente su dispositivi come PC, Mac e console di gioco, è chiamato firmware “di alto livello” perché si trova al di sopra del firmware di basso livello nello stack software ed esegue istruzioni e funzioni più complesse.

Firmware di sottosistema

Il firmware di sottosistema, o firmware di dispositivo, è un tipo particolare di firmware di alto livello che viene eseguito in modo indipendente rispetto al firmware di sistema principale. Esempi di componenti hardware di sottosistema che hanno in genere un proprio firmware dedicato sono le CPU, le schede audio e i monitor.

Gli aggiornamenti del firmware sono importanti?

Gli aggiornamenti del firmware sono importanti perché permettono ai produttori di garantire la compatibilità dei propri dispositivi con i nuovi formati software. Ad esempio, il tuo telefono potrebbe richiedere un aggiornamento per comunicare con una nuova versione di iOS o Android e supportare l’integrazione di nuove funzionalità.

Ma non è solo questione di compatibilità. Gli aggiornamenti del firmware risolvono problemi e bug, prevengono gli arresti anomali ed evitano che i computer diventino sempre più lenti con il passare del tempo. Oltre a risolvere i problemi a livello di prestazioni, gli aggiornamenti del firmware contribuiscono a migliorare la sicurezza del dispositivo.

Tra i vantaggi offerti dagli aggiornamenti del firmware rientrano una maggiore compatibilità, prestazioni ottimizzate e protezione avanzata.

Cos’è la protezione del firmware?

La protezione del firmware offre protezione contro gli hacker che sfruttano le vulnerabilità del codice del firmware per accedere senza autorizzazione a un dispositivo e installare malware o sottrarre dati. La sicurezza del firmware è sempre stata motivo di particolare preoccupazione per dispositivi come router e server.

Ma con la diffusione delle smart home, è sempre più importante garantire la sicurezza del firmware per fare in modo che i dispositivi IoT (Internet of Things) non siano un bersaglio facile per minacce come i rootkit, un tipo di malware particolarmente furtivo che si nasconde nel codice del firmware e che può essere rilevato solo dalle migliori tecnologie di scansione antivirus.

La cosa più importante da fare per garantire la sicurezza del firmware di un dispositivo è assicurarsi che il firmware sia sempre aggiornato. Questo perché gli aggiornamenti del firmware includono patch progettate per risolvere le vulnerabilità esistenti, che potrebbero essere sfruttate per un attacco.

Qual è la differenza tra firmware e software?

Tecnicamente, il firmware è un tipo di software, ma esiste una netta distinzione tra i due in termini di funzionalità. Talvolta definito “software per l’hardware”, il firmware non è progettato per interagire con l’utente, ma per garantire il funzionamento di base del dispositivo e consentirgli di comunicare con i componenti dell’intero sistema.

Il software non dipende direttamente da un componente hardware specifico. In tal senso, si colloca “al di sopra” del firmware nella gerarchia del sistema. È il firmware, insieme ai componenti hardware integrati, a fare funzionare il software sotto forma di sistemi operativi, programmi e applicazioni, che sono i componenti con cui l’utente interagisce.

Se, al momento di eseguire un aggiornamento, non sai se dare la priorità al firmware o ai principali componenti software, come il sistema operativo, ti consigliamo di considerarli entrambi prioritari. Eventuali problemi con il firmware o con il sistema operativo comprometterebbero il corretto funzionamento del dispositivo. Lo stesso vale per i driver.

I driver sono un tipo di firmware?

Benché si tratti di due tipi di software pensati per semplificare il funzionamento dei componenti hardware, driver e firmware hanno funzioni diverse. A differenza del firmware, che viene programmato direttamente sul dispositivo hardware per fornire istruzioni alla macchina, i driver consentono al sistema operativo di riconoscere e comunicare con un determinato tipo di dispositivo collegato, ad esempio un mouse o un monitor.

Quali tipologie di dispositivi usano il firmware?

Il firmware è presente su un’ampia gamma di dispositivi moderni. Quasi tutti i dispositivi digitali, dalle lampadine smart alle cuffie, basano il proprio funzionamento sul firmware. Ecco alcuni degli esempi più comuni:

Computer desktop e laptop

Il firmware dei computer è noto come BIOS o Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) ed è archiviato nella memoria dedicata della scheda madre, o della scheda logica su Mac. Il firmware del computer viene utilizzato per avviare il sistema operativo. Anche molte periferiche e dispositivi correlati, come i router, hanno un proprio firmware.

Dispositivi smart

Dai televisori ai frigoriferi, tutti i dispositivi dotati di funzioni smart o connettività IoT hanno un firmware. Il firmware e il software di questi dispositivi non necessitano di essere aggiornati con la stessa frequenza di quelli dei computer.

Dispositivi mobili

Telefoni, tablet e smartwatch hanno bisogno di un firmware per funzionare. Il tipo di firmware varia a seconda dei diversi requisiti di iOS per i dispositivi Apple e di Android per i dispositivi come Samsung.

Elettrodomestici

Gli elettrodomestici che possono essere programmati, come i forni a microonde e le lavatrici, utilizzano il firmware per comunicare le istruzioni e gli input dell’utente ai componenti meccanici della macchina.

Veicoli

Dai sensori ai sistemi di navigazione, molte delle tecnologie presenti sui veicoli moderni dispongono di un proprio firmware dedicato all’esecuzione di attività specifiche.

Quali vantaggi offre l’aggiornamento del firmware?

L’aggiornamento del firmware migliora la stabilità, la sicurezza e le prestazioni del dispositivo grazie all’aggiunta di correzioni, patch e aggiornamenti di compatibilità. Questi aggiornamenti assicurano la compatibilità del dispositivo con nuovi sistemi operativi o aggiungono nuove caratteristiche e funzionalità.

Stabilità

Gli aggiornamenti del software possono contribuire a migliorare la stabilità di un sistema eliminando bug e problemi e assicurando, al contempo, la compatibilità con i nuovi componenti hardware e software. La stabilità della CPU può essere valutata mediante uno stress test, che consente di identificare i problemi a livello di prestazioni.

Sicurezza

In genere, il firmware è vulnerabile agli attacchi, in quanto raramente è dotato di misure di sicurezza integrate. Questo consente di aggiungere facilmente exploit al codice del firmware, che passano inosservati e aprono le porte ai malware.

Applicare le correzioni di sicurezza non appena disponibili è fondamentale per proteggere il firmware, garantire l’applicazione delle patch necessarie a prevenire potenziali exploit e correggere le vulnerabilità che potrebbero portare al tracciamento delle tue attività, al furto dei tuoi dati e all’inutilizzabilità del sistema.

Prestazioni

Gli aggiornamenti del firmware migliorano le prestazioni eliminando problemi e inefficienze a livello di funzionamento dell’hardware e introducendo nuove funzionalità, come la compatibilità con nuovi formati per la musica e i video. A volte, anche i dispositivi più vecchi per i quali sembrano non esserci più speranze possono tornare come nuovi in seguito a un aggiornamento completo del firmware.

Come applicare gli aggiornamenti del firmware

Molti produttori di dispositivi rilasciano aggiornamenti OTA (Over-the-Air) su base regolare e li distribuiscono attraverso un aggiornamento o una notifica firmware: basta un clic per installare l’aggiornamento. Se devi eseguire l’aggiornamento manualmente, fai molta attenzione: l’installazione di un tipo di firmware sbagliato potrebbe causare il malfunzionamento del dispositivo.

Segui questi suggerimenti per eseguire l’aggiornamento del firmware (noto anche come flashing del firmware) in sicurezza:

• Identifica il modello esatto e la versione del firmware installato sul dispositivo. In genere, questa informazione è disponibile nel menu delle impostazioni sul dispositivo o sull’app utilizzata per comunicare con il dispositivo.

• Individua il sito Web del produttore e cerca il modello esatto. Scarica gli aggiornamenti solo dal sito ufficiale per evitare di installare inavvertitamente un software dannoso. Alcuni produttori possono fornire uno strumento che identifica e scarica l’aggiornamento più recente disponibile per il sistema.

• Assicurati di usare una sorgente di alimentazione affidabile e non installare gli aggiornamenti quando il dispositivo funziona a batteria. La mancata installazione di un aggiornamento del firmware in seguito a una perdita di potenza potrebbe danneggiare il dispositivo, rendendolo completamente inutilizzabile.

• In caso di problemi con il firmware, non disinstallarlo, ma aggiornalo o sostituiscilo con un’altra versione.

• Se stai usando un Mac, potrebbe esserti richiesto di inserire la password del firmware. Questa opzione può essere attivata o disattivata in macOS Recovery > Utilità > Utilità di sicurezza all’avvio (o Utilità password firmware).

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