intel DPL RPL详解

intel X86中寄存器段寄存器的DPL RPL介绍 CPL是当前进程的权限级别(Current Privilege Level)，是当前正在执行的代码所在的段的特权级，存在于cs寄存器的低两位。 RPL说明的是进程对段访问的请求权限(Request Privilege Level)，是对于段选择子而言的，每个段选择子有自己的RPL，它说明的是进程对段访问的请求权限，有点像函数参数。而且RPL对每个段来说不是固定的，两次访问同一段时的RPL可以不同。RPL可能会削弱CPL的作用，例如当前CPL=0的进程要访问一个数据段，它把段选择符中的RPL设为3，这样虽然它对该段仍然只有特权为3的访问权限。 DPL存储在段描述符中，规定访问该段的权限级别(Descriptor Privilege Level)，每个段的DPL固定。当进程访问一个段时，需要进程特权级检查，一般要求DPL >= max {CPL, RPL} ### Intel DPL RPL详解 #### 一、概念解析 **CPL (Current Privilege Level)**：当前进程的权限级别，表示当前正在执行的代码所在段的特权等级，存储于`cs`寄存器的最低两位。这决定了当前运行代码的权限级别。 **RPL (Request Privilege Level)**：进程对特定段访问请求时所携带的权限级别，是针对每个段选择子而言的。每个段选择子具有自己的RPL，表明了进程请求访问某段的权限等级。RPL可以在不同的访问中变化，这意味着即使对同一段进行多次访问，RPL也可能不同。RPL的存在可以进一步限制CPL的权限，比如当前CPL为0的进程如果想访问一个数据段，并将RPL设置为3，则该进程对该数据段的有效权限级别就变成了3。 **DPL (Descriptor Privilege Level)**：存储在段描述符中的权限级别，规定了访问该段所需的最小权限等级。每个段的DPL是固定的，在程序访问某个段之前，会进行权限检查，通常要求DPL ≥ max{CPL, RPL}，确保只有足够权限级别的代码能够访问特定段。 #### 二、特权级控制机制 **1. 数据段和堆栈段访问** - **控制原则**：程序访问数据段或堆栈段时，要求其CPL ≤ 待访问段的DPL，同时RPL ≤ 待访问段的DPL。即，只能由相同或更高特权级的代码来访问相应的数据段或堆栈段，以保护数据不被非法更改。 - **RPL的作用**：RPL可能会降低CPL的实际效果。访问数据段或堆栈段时，默认使用CPU和RPL中的最小特权级去访问数据段，因此max{CPL, RPL} ≤ DPL，否则访问会被拒绝。 **2. 代码段访问** - **转跳规则**：所有程序转跳中，CPU不会将段选择子的RPL赋给转跳后程序的CS.RPL。段选择子仅起到引导作用，转跳后程序的CPL (CS.RPL) 只有以下两种情况： - 转跳后程序的CPL (CS.RPL) = 转跳前程序的CPL (CS.RPL) - 或者转跳后程序的CPL (CS.RPL) = 待访问代码段的DPL - **转跳后的CPL确定**：当转跳发生时，转跳后程序的CPL取决于转跳指令的目标地址所在的段描述符的DPL。如果转跳到的代码段DPL低于当前CPL，则CPL会自动降级到该段的DPL，否则保持不变。 #### 三、特权级应用示例 假设存在一个系统，其中进程A当前的CPL为2，试图访问数据段B，该段的DPL为3。 - 如果进程A使用的段选择子RPL为1，则max{CPL, RPL} = 2 < DPL(3)，访问被拒绝。 - 如果进程A使用的段选择子RPL为3，则max{CPL, RPL} = 3 = DPL(3)，访问允许。 通过上述示例可以看出，RPL提供了额外的安全控制机制，使得即使CPL较高的代码也不能随意访问权限较低的段。 #### 四、RPL与CPL的区别及必要性 - **区别**：CPL反映了当前运行代码的特权等级，而RPL则是访问请求时指定的特权等级。 - **必要性**：引入RPL的主要目的是为了提高系统的安全性。即使当前代码具有较高权限（如CPL=0），也允许用户选择更低的RPL来访问特定资源，从而避免潜在的安全风险。 CPL、RPL和DPL共同构成了Intel x86架构中复杂的特权级控制机制，确保了系统运行的安全性和稳定性。通过这些机制，开发者能够在设计软件时灵活地控制不同组件间的访问权限，进而构建出更为安全可靠的应用程序。