Уровни привилегий. 
История и устройство ЭВМ

Концепция уровней привилегий

Термин «привилегия» подразумевает права или возможности, которые обычно не разрешаются, а разрешаются только в порядке исключения из общих правил.

Введение

неравноправия программ в виде уровней привилегий (уровней PL) является средством защиты программных сегментов и сегментов данных операционной системы. Защищаются программы ОС различных уровней иерархии от ошибок в пользовательских программах и в программах операционной системы более низких уровней иерархии.

Операционные системы обычно имеют свою иерархическую структуру, свои логические уровни управления. Программы более высокого логического уровня управления активно используют программы более низкого уровня. Таким образом, ОС изначально имеют свои уровни управления, где каждый логический уровень является сервисным для программ более высокого уровня. При этом, чем ниже логический уровень программ, тем большими возможностями по управлению они обладают. Поэтому сбои в этих программах могут привести к более тяжелым последствиям, и степень их защиты должна быть выше.

В микропроцессоре установлено 4 уровня привилегий (PL), которые задаются номерами от 0 до 3.

Наиболее привилегированным является уровень с наименьшим номером. Степень защищенности сегмента также имеет 4 уровня, которые схематически представляются в виде вложенных колец защиты.

Чем меньше номер уровня, тем меньше его логический уровень управления, но тем более он привилегирован и имеет большую степень защиты.

Наименее защищенными являются прикладные программы пользователя, которым присваивается уровень с номером 3. Остальные уровни отводятся для системных программ, которые разделяются на 3 уровня в зависимости от требований к их защищенности. Наиболее защищенная часть — это ядро ОС, которой присвоен уровень 0. В ядро входит часть ОС, обеспечивающая инициализацию работы, а также управление доступом к памяти и другие функции, нарушение которых может полностью вывести ОС из строя. Основная часть программ ОС имеет уровень 1. К этому уровню, в частности, относятся драйверы устройств и утилиты.

На втором и третьем уровнях располагаются программы разработчиков комплексных систем, например СУБД, и программы пользователей соответственно.

Проверка защиты по уровням привилегий осуществляется при выполнении почти каждой машинной команды во время работы микропроцессора в защищенном режиме (Р — режиме).

Операционная система необязательно должна поддерживать все четыре уровня привилегий. Например, система UNIX имеет всего 2 уровня: операционной системе присвоен номер 0, а программам пользователей — уровень 3. Система OS/2 поддерживает три уровня: программы ОС работают на 0 уровне, специальные процедуры для обращения к устройствам ввода/вывода действуют на уровне 2, а прикладные программы пользователей выполняются на уровне 3.