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阅读英特尔 x86 手册和其他来源，我不明白 DPL（描述符特权级别）和 RPL（请求特权级别）之间的区别。为什么有必要两者兼得？非常感谢

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好问题。

CPL 与 DPL 与 RPL

为了简单起见，让我们首先考虑 CPL 和 DPL：

  • CPL 是您当前的权限级别。
  • DPL 是段的特权级别。它定义了访问该段所需的最低1特权级别。
  • 特权级别范围为 0-3；较低的数字更有特权
  • 所以：要访问一个段，CPL必须小于或等于段的DPL

RPL 是与段选择器相关的特权级别。段选择器只是一个引用段的 16 位值。每个内存访问（隐式2或其他）都使用段选择器作为访问的一部分。

访问段时，实际上必须执行两项检查。仅当满足以下两个条件时才允许访问该段：

  • CPL <= DPL
  • RPL <= DPL

因此，即使 CPL 有足够的权限访问一个段，如果引用该段的段选择器没有足够的权限，访问仍然会被拒绝。

RPL 背后的动机

这样做的目的是什么？ 好吧，这个推理现在有点过时了，但英特尔文档提供了一个类似这样的场景：

  • 假设操作系统提供了一个系统调用，它接受来自调用者的逻辑地址（段选择器 + 偏移量）并写入该地址
  • 普通应用程序以 3 的 CPL 运行；系统调用以 0 的 CPL 运行
  • 假设某个段（我们称之为 X）的 DPL 为 0

应用程序通常无法访问段 X 中的内存（因为 CPL > DPL）。但是根据系统调用的实现方式，应用程序可能能够使用段 X 内的地址参数调用系统调用。然后，由于系统调用是特权的，它将能够代表 X 段写入的应用程序。这可能会在操作系统中引入权限提升漏洞。

为了缓解这种情况，官方建议当特权例程接受非特权代码提供的段选择器时，应首先将段选择器的 RPL 设置为与非特权代码的 RPL 匹配3。这样，操作系统将无法对该段进行任何非特权调用者无法进行的访问。这有助于加强操作系统和应用程序之间的边界。

过去和现在

在 x86 系列处理器中存在分页之前，286 引入了段保护。那时，分段是限制从用户模式上下文访问内核内存的唯一方法。在跨不同权限级别传递指针时，RPL 提供了一种方便的方法来强制执行此限制。

现代操作系统使用分页来限制对内存的访问，从而消除了分段的需要。由于我们不需要分段，我们可以使用平面内存模型，这意味着段寄存器CS、DS、SS、 和ES都具有零基并延伸到整个地址空间。事实上，在 64 位“长模式”中，无论这四个段寄存器的内容如何，​​都会强制执行平面内存模型。有时仍然使用段（例如，Windows 使用FSandGS来指向线程信息块和 0x23 和 0x33 以在 32 位和 64 位代码之间切换, 和 Linux 类似），但你只是不再传递段。因此，RPL 主要是旧时代未使用的遗留物。

RPL：有必要吗？

您问为什么必须同时拥有 DPL 和 RPL。即使在 286 的背景下，实际上也没有必要拥有 RPL。考虑到上述情况，特权过程总是可以通过 LAR 指令检索提供的段的 DPL，将其与调用者的权限进行比较，如果调用者的权限不足以访问该段，则抢先退出。但是，在我看来，设置 RPL 是一种更优雅、更简单的方式来管理跨不同权限级别的段访问。

要了解有关权限级别的更多信息，请查看英特尔软件开发人员手册的第 3 卷，特别是标题为“权限级别”和“检查调用者访问权限”的部分。

1从技术上讲，DPL 可以具有不同的含义，具体取决于正在访问的段或门的类型。为简单起见，我描述的所有内容都专门适用于数据段。查看英特尔文档以获取更多信息
2例如，指令指针在获取指令时隐式使用存储在 CS 中的段选择器；大多数类型的数据访问都隐式使用存储在 DS 中的段选择器等。
3请参见 ARPL 指令（仅限 16 位/32 位保护模式）

于 2016-04-14T19:01:03.450 回答