Speicherzugriffsschutz

Speicherzugriffsschutz bezeichnet Maßnahmen, die verhindern, dass Programme oder laufende Prozesse auf Speicherbereiche zugreifen, für die sie keinen Zugriff berechtigt sind. Er dient der Prozessisolierung, Systemstabilität und Sicherheit, indem fehlerhafte oder böswillige Speicherzugriffe begrenzt werden.

Zentrale Technik ist die virtuelle Speicherverwaltung. Eine Memory-Management-Unit (MMU) übersetzt virtuelle Adressen in physische Adressen und prüft dabei die Zugriffsrechte. In den Seitentabellen sind Rechte wie Lesen, Schreiben oder Ausführen vermerkt; zudem bestimmt ein Statusbit, ob der Zugriff im Benutzermodus oder Kernelmodus erlaubt ist. Verstößt ein Programm gegen diese Regeln, tritt eine Speicherstörung (z. B. Page Fault) auf, und das Betriebssystem reagiert entsprechend.

Zusätzliche Mechanismen sind das NX-Bit (No Execute) zur Verhinderung von Ausführung in Datenseiten, sowie TLB-Caching zur Leistungsoptimierung der Adressübersetzung. In eingebetteten Systemen ohne MMU kommt oft eine Memory-Protection-Unit (MPU) zum Einsatz, die feste Speicherbereiche mit Berechtigungen definiert. Moderne Prozessoren unterstützen außerdem Schutzschlüssel (pkeys) oder ähnliche Mechanismen für fein granulare Rechteverwaltung.

Durch Speicherzugriffsschutz wird die Sicherheit erhöht, da Kernel- und Benutzerspeicher besser isoliert werden und Speicherbeschädigungen sowie Privilegieneskalation erschwert werden. Er birgt jedoch Komplexität und potenzielle Performancekosten durch die Adressübersetzung. Falsch konfigurierte Berechtigungen oder Treiberfehler können Sicherheitslücken verursachen. Der Schutz ist nicht absolut, da auch andere Angriffsvektoren wie Side-Channel-Angriffe bestehen.