關于RPL（請求特權級），網上的資料不少，不過我認為都沒有說明白。希望我可以把這個問題講清楚，如有紕繆，還請您不吝賜教。

要理解RPL，首先要明白訪問數據段時的特權級檢查規則。

1. 訪問數據段時的特權級檢查

為了訪問數據段，數據段的選擇子必須被加載進段寄存器（DS,ES,FS,GS,SS）。在把一個段選擇子加載進段寄存器之前，處理器會進行特權級檢查（如下圖所示）。

在數值上必須滿足以下兩點：
1. CPL<=數據段描述符的DPL
2. RPL<=數據段描述符的DPL
否則，會產生一個一般保護異常，且不加載段選擇子。

2. 為什么要引入RPL

2.1 概述

當低特權級的應用程序使用call far指令通過調用門將控制轉移到較高特權級的非一致代碼段（例如操作系統提供的例程，假設其代碼段的DPL=0）時，會改變當前的特權級，而在目標代碼段的特權級上執行，對于本例來說CPL的數值就會變成操作系統例程段的DPL的數值，即0。如果沒有RPL，那么此時CPL權限是最高的，也就可以去訪問任何數據，這就不安全了。所以引入RPL，讓它代表訪問權限，因此在檢查CPL的同時，也會檢查RPL（正如上文第一節提到的規則）。一般來說如果RPL的數值比CPL大(權限比CPL的低)，那么RPL會起決定性作用。

2.2 狡猾的應用程序開發者

舉個例子，比如操作系統提供了一個調用門（這個門對應的目標代碼段的DPL為0），其功能是讀取硬盤的一個扇區到指定的內存位置。這個調用門有3個參數（通過棧來傳遞），分別是邏輯扇區號、數據段選擇子和段內的偏移。

假設有個應用程序（運行在特權級3）的開發者，通過苦心鉆研知道了操作系統數據段的選擇子（其指向的數據段的特權級為0），為了搞破壞，他把這個選擇子作為參數傳給了調用門。如果沒有RPL，那么訪問數據段的檢查規則就是“CPL<=數據段描述符的DPL”。當通過調用門轉移后，CPL從3變成了目標代碼段的特權級0，正好符合檢查規則，于是他的陰謀得逞了。

2.3 善變的CPL

仔細分析這個問題，根源在于CPL變了，搖身一變變成目標代碼段的特權級了。所以引入RPL，讓RPL代表“真實”的CPL，并且再加上一條規則“RPL<=數據段描述符的DPL”，因為RPL=3，所以檢查不會通過。

3. RPL的值是怎么來的

你可能會問，那RPL的值是怎么得來的？難道CPU可以智能識別出CPL變身了，然后自動把CPL變身前的值傳遞給RPL？

不不不，CPU可沒有這么厲害。關于這個問題，我先告訴你一個好消息：RPL的值可以由當前進程隨便寫。就是上文圖中的那個黃色字段，你愛填多少填多少。
這下你樂了吧：）既然隨便寫，那我寫0好了。這樣一來，“RPL<=數據段描述符的DPL”總是成立的。

但是別高興，我還要宣布一條壞消息：操作系統會檢查RPL的值，如果你填寫的RPL在數值上小于CPL（調用者的特權級，而非目標代碼段的特權級），那么操作系統會把RPL打回原形，強制它等于CPL。

4. ARPL指令

為了方便操作系統得到正確的RPL值，處理器提供了ARPL指令。該指令的作用是調整選擇子中RPL字段的值（Adjust RPL Field of Segment Selector），其格式為

arpl r/m16, r16

該指令比較兩個選擇子的RPL字段。
目的操作數可以是一個通用寄存器（內容是16位的段選擇子）或者一個指向16位單元的內存地址（該16位單元存放的是段選擇子）；
源操作數只能是一個通用寄存器（內容是16位的段選擇子）。

該指令執行時，處理器檢查目的操作數的RPL字段，如果它在數值上小于源操作數的RPL字段，則設置ZF標志，并修正目的操作數的RPL字段，使其等于源操作數的RPL字段值；否則，僅僅把ZF標志清零，其他什么也不做。

ARPL是典型的操作系統指令，通常用于調整應用程序傳遞給操作系統的段選擇子，使其RPL字段的值和應用程序的特權級相匹配。

5. 火眼金睛的操作系統

結合上文2.2節的那個例子，配合下圖來說明。
為了防止惡意的數據訪問，操作系統應該從當前棧中取得用戶程序的代碼段選擇子（調用者代碼段寄存器CS的內容，也就是下圖中的“原CS”）作為源操作數，并且把作為參數傳遞進來的數據段選擇子（下圖中的“參數2”）作為目的操作數，來執行ARPL指令，把數據段選擇子的RPL恢復到調用者的特權級別上。

一旦調整了請求特權級，那么當前特權級CPL=0，RPL=3，數據段描述符的DPL=0，雖然符合“CPL<=數據段描述符的DPL”，但是不符合“RPL<=數據段描述符的DPL”，所以會禁止訪問，并引發異常。這樣一來，狡猾的應用程序開發者的陰謀就不會得逞了。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的RPL的故事 ——《x86汇编语言：从实模式到保护模式》读书笔记31的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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