Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developers Manual Volume 3A, System Programming Guide, Part 1

Vol. 3A v
CONTENTS
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CHAPTER 4
PROTECTION
4.1 ENABLING AND DISABLING SEGMENT AND PAGE PROTECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2
4.2 FIELDS AND FLAGS USED FOR SEGMENT-LEVEL AND PAGE-LEVEL PROTECTION . . . . . . 4-2
4.2.1 Code Segment Descriptor in 64-bit Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5
4.3 LIMIT CHECKING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6
4.3.1 Limit Checking in 64-bit Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7
4.4 TYPE CHECKING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7
4.4.1 Null Segment Selector Checking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9
4.4.1.1 NULL Segment Checking in 64-bit Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9
4.5 PRIVILEGE LEVELS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9
4.6 PRIVILEGE LEVEL CHECKING WHEN ACCESSING DATA SEGMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12
4.6.1 Accessing Data in Code Segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-14
4.7 PRIVILEGE LEVEL CHECKING WHEN LOADING THE SS REGISTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14
4.8 PRIVILEGE LEVEL CHECKING WHEN TRANSFERRING PROGRAM CONTROL
BETWEEN CODE SEGMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14
4.8.1 Direct Calls or Jumps to Code Segments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-15
4.8.1.1 Accessing Nonconforming Code Segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-16
4.8.1.2 Accessing Conforming Code Segments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-17
4.8.2 Gate Descriptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-18
4.8.3 Call Gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-19
4.8.3.1 IA-32e Mode Call Gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-20
4.8.4 Accessing a Code Segment Through a Call Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-22
4.8.5 Stack Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-25
4.8.5.1 Stack Switching in 64-bit Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-28
4.8.6 Returning from a Called Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-29
4.8.7 Performing Fast Calls to System Procedures with the SYSENTER and
SYSEXIT Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-30
4.8.7.1 SYSENTER and SYSEXIT Instructions in IA-32e Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-31
4.8.8 Fast System Calls in 64-bit Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-32
4.9 PRIVILEGED INSTRUCTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34
4.10 POINTER VALIDATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34
4.10.1 Checking Access Rights (LAR Instruction) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-35
4.10.2 Checking Read/Write Rights (VERR and VERW Instructions) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-36
4.10.3 Checking That the Pointer Offset Is Within Limits (LSL Instruction) . . . . . . . . . . . . . . . .4-36
4.10.4 Checking Caller Access Privileges (ARPL Instruction) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-37
4.10.5 Checking Alignment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-39
4.11 PAGE-LEVEL PROTECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-39
4.11.1 Page-Protection Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-40
4.11.2 Restricting Addressable Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-40
4.11.3 Page Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-40
4.11.4 Combining Protection of Both Levels of Page Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-41
4.11.5 Overrides to Page Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-41
4.12 COMBINING PAGE AND SEGMENT PROTECTION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-41
4.13 PAGE-LEVEL PROTECTION AND EXECUTE-DISABLE BIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-43
4.13.1 Detecting and Enabling the Execute-Disable Bit Capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-43
4.13.2 Execute-Disable Bit Page Protection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-44
4.13.3 Reserved Bit Checking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-45
4.13.4 Exception Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-47