Проверка корректности использования отдельных команд

Задание уровней привилегий

Основными объектами механизма защиты по привилегиям являются сегменты программ и данных, а также шлюзы. Именно им назначаются уровни привилегий. Уровень привилегий относительно содержимого сегмента следует считать глобальным, т.е. не может быть, чтобы какая-то часть сегмента данных была более привилегированной, чем другие части. Но ОС имеет возможность определять один сегмент несколькими дескрипторами с разными уровнями привилегий и даже с разными размерами самого сегмента.

Уровень привилегий сегмента или шлюза определяет поле DPL, которое находится в байте прав доступа AR соответствующего дескриптора. Таким образом, каждый сегмент или шлюз имеет свой персональный уровень привилегий DPL.

Кроме уровня привилегий сегмента DPL существует понятие текущего уровня привилегий CPL (от англ. Current Privilege Level или Code Privilege Level). Текущий уровень привилегий CPL определяется полем DPL дескриптора текущего программного сегмента. После загрузки программного сегмента в ОЗУ и передачи на него управления значение DPL копируется в поле CPL регистра программного сегмента CS. После этого уровень привилегий программного сегмента DPL становится текущим уровнем привилегий CPL. Таким образом, текущий уровень привилегий является уровнем привилегий исполняемого программного сегмента.

Кроме уровней привилегий DPL и CPL, механизм защиты использует понятие уровня привилегий запроса RPL (Requested Privilege Level). Этот уровень привилегий задается двумя младшими разрядами селектора.

Формат селектора:

Уровень привилегий запроса RPL селекторов сегментов данных сохраняется в соответствующих сегментных регистрах SS, DS, ES, FS, GS. Понятие уровня привилегий запроса RPL служит для защиты программ и данных операционной системы от ошибок программ, изменивших уровень привилегий при межуровневых передачах управления.

4. Работа механизма защиты

К привилегированным командам относятся те, на выполнение которых влияет уровень привилегий программы или привилегии устройств ввода/вывода. Микропроцессор имеет три группы привилегированных команд, степени привилегий которых различны. Это: PLO – команды; IOPL – чувствительные команды; команды, модифицируемые в соответствии с текущим уровнем привилегий.

PLO – команды – это команды, выполнение которых разрешено только на уровне привилегий 0. При попытке выполнить их на другом уровне привилегий генерирует сигнал нарушения общей защиты и вызывает прерывание программы, в которой эта команда встретилась (прерывание 13). В эту группу команд входят команды останова процессора и команды загрузки системных объектов, в которых источником или получателем данных выступают системные регистры управления CRn, отладки DRn и проверки TPn.

IOPL – чувствительные команды (Input – Output PL команды). Это команды, которые изменяют состояние флажка прерываний IF, выполняют захват шины или операцию ввода/вывода. В микропроцессоре есть специальный регистр флагов EFLAGS, в котором есть двухразрядное поле IOPL, определяющее уровень привилегий операций ввода/вывода. Для выполнения этих команд программа необязательно должна иметь уровень привилегий CPL равный нулю. Достаточно, чтобы уровень привилегий программы CPL был выше уровня, определяемого полем IOPL в регистре EFLAGES, т.е. необходимо выполнение условия CPL< IOPL. При попытке выполнения этих команд при CPL> IOPL генерируется нарушение общей защиты и происходит прерывание текущей программы (прерывание 13).

Команды, модифицируемые в соответствии с текущим уровнем привилегий. Это всего две команды:

POPFD – загрузка 4-хбайтного регистра флагов EFLAGS из стека;

POPF – загрузка 2-х байтного регистра флагов EFLAGS из стека.

Команды POPFD и POPF сами по себе не являются привилегированными и любая программа их может содержать. Эти команды могут изменять любые биты в регистрах флагов, кроме битов IOPL и флага IF. Двухразрядное поле IOPL в регистрах флагов может быть изменено (модифицировано), если эти команды встретятся в программах ОС нулевого уровня. Флаг IF модифицируется только при выполнении условия CPL< IOPL. При нарушении указанных условий прерывание не производится, т.к. процессор просто не модифицирует биты IOPL и флаг IF, если это не разрешено.

Дата добавления: 2013-12-12