x86 - x86中DPL和RPL之间的区别

Question

在阅读intel x86手册和其他资源时，我不了解DPL（描述符特权级别）和RPL（请求特权级别）之间的区别。
为什么必须同时拥有两者？
非常感谢

Answer 1

好问题。

CPL与DPL与RPL

为了简化此过程，我们首先考虑一下CPL和DPL：


CPL是您当前的特权级别。
DPL是网段的特权级别。它定义了访问该段所需的minimum1特权级别。
特权级别范围为0-3；人数越少特权越大
因此：要访问细分受众群，CPL必须小于或等于细分受众群的DPL


RPL是与段选择器关联的特权级别。段选择器只是引用段的16位值。每个内存访问（隐式2或其他方式）都将段选择器用作访问的一部分。

访问段时，实际上必须执行两项检查。只有同时满足以下两个条件，才允许访问该段：


CPL <= DPL
RPL <= DPL


因此，即使CPL拥有足够的特权来访问段，但是如果引用该段的段选择器没有足够的特权，访问仍将被拒绝。

RPL背后的动机

目的是什么？好吧，现在的推理有点过时了，但是英特尔文档提供了一种类似这样的情况：


假设操作系统提供了一个系统调用，该调用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
普通应用程序的CPL为3；系统调用以CPL为0运行
假设某个细分受众群（我们称其为X）的DPL为0


通常，应用程序将无法访问段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中地址的参数来调用系统调用。然后，由于系统调用具有特权，因此它可以代表段X进行写入。的应用程序。这可能会将privilege escalation vulnerability引入操作系统。

为了减轻这种情况，官方建议是，当特权例程接受非特权代码提供的段选择器时，应首先将该段选择器的RPL设置为与非特权代码3的RPL相匹配。这样，操作系统将无法对非特权调用者将无法进行的对该段的访问。这有助于加强操作系统和应用程序之间的界限。

那时和现在

在x86系列处理器中存在分页之前，段保护是在286中引入的。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。 RPL提供了一种在不同权限级别之间传递指针时实施此限制的便捷方法。

现代操作系统使用分页来限制对内存的访问，从而无需分段。由于不需要分段，因此可以使用flat memory model，这意味着分段寄存器CS，DS，SS和ES都以0为底，并扩展到整个地址空间。实际上，在64位“长模式”下，无论这四个段寄存器的内容如何，​​都将实施平面存储模型。有时仍会使用段（例如，Windows使用FS和GS指向Thread Information Block，而0x23和0x33指向switch between 32- and 64-bit code，而Linux则与此类似），但是您只是不要在周围传递段不再。因此，RPL大多是旧时未使用的剩余物。

RPL：有必要吗？

您问为什么同时拥有DPL和RPL是必要的。即使在286的情况下，实际上也没有必要拥有RPL。考虑到以上情况，特权过程始终可以仅通过LAR指令检索提供的段的DPL，将其与调用方的特权进行比较，如果调用方的特权不足以访问该段，则抢先纾困。但是，我认为，设置RPL是一种管理不同特权级别的段访问的更优雅，更简单的方法。

要了解有关特权级别的更多信息，请查看Intel's software developer manuals的第3卷，尤其是标题为“特权级别”和“检查呼叫者访问特权”的部分。

1从技术上讲，DPL可能具有不同的含义，具体取决于要访问的段或门的类型。为了简单起见，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，在获取指令时，指令指针隐式使用存储在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等中的细分选择器。
3请参阅ARPL指令（仅16位/ 32位保护模式）