52、计算机系统访问控制与保护机制解析

计算机系统访问控制与保护机制解析

1. 保护机制概述

在计算机系统中，保护机制至关重要。环形（或分层）结构虽允许低环调用有更多访问权限的过程，但存在不足，它无法有效实施“知必所需”原则。例如，若对象在域 Dj 可访问而在域 Di 不可访问，需满足 j < i，这意味着 Di 中可访问的段在 Dj 也能访问。

MULTICS 保护系统通常比当前操作系统的保护系统更复杂、效率更低。若保护机制影响系统易用性或显著降低性能，就需权衡其与系统目的。如大学用于处理学生成绩和学生做作业的计算机，适合复杂保护系统；而用于数值计算、对性能要求极高的计算机则不适用。因此，我们期望将机制与保护策略分离，让同一系统根据用户需求实现复杂或简单的保护，这就需要更通用的保护模型。

2. 访问矩阵模型

2.1 访问矩阵概念

保护模型可抽象为访问矩阵，其行代表域，列代表对象，每个矩阵元素是一组访问权限。由于列明确了对象，访问权限中可省略对象名。access(i, j) 定义了在域 Di 中执行的进程可对对象 Oj 执行的操作集。

以下是一个访问矩阵示例：
| 域 \ 对象 | F1 | F2 | F3 | 激光打印机 |
| — | — | — | — | — |
| D1 | read | | read | |
| D2 | | | | print |
| D3 | | | | |
| D4 | read, write | | read, write | |

2.2 访问矩阵的作用

访问矩阵方案为指定各种策略提供了机制，包括实现访问矩阵