可靠性 vs 可用性

• 可靠性：系統執行應用/服務時錯誤機率低
• 可用性：系統可服務時間長 (少維護/故障停機)
• 目標：極少失敗、失敗後快速恢復

三大架構改進支柱

支柱一：核心結構與記憶體防護

1. 核心模式寫保護 (Kernel Mode Write Protection)

• 實體記憶體頁面標記為唯讀/寫保護，含核心代碼區
• 防止核心元件互相破壞、惡意/錯誤驅動程式覆寫核心
• 預設啟用，開發者可關閉除錯

2. Windows 檔案保護 (WFP)

• 監控系統檔案 (.sys, .dll, .ocx, .ttf, .fon, .exe) 版本與數位簽章
• 偵測到非授權取代 → 從 dllcache/網路安裝源/光碟自動還原
• 記錄事件日誌、提示使用者提供正確來源
• 僅允許 Service Pack/Hotfix/Windows Update/裝置管理員 合法替換

3. 驅動程式數位簽章

• WHQL 測試通過 → 附加加密數位簽章
• 安裝時三種策略：警告/封鎖/忽略 (預設：警告)
• 偵測簽章後被修改 → 警告使用者

支柱二：核心模式開發工具鏈

針對驅動程式開發者，解決共用記憶體錯誤難測問題：

• Pool Tagging：記憶體池標記追蹤配置/釋放
• Guard Pages：緩衝區邊界放置保護頁，捕捉溢位
• Driver Verifier：壓力測試驅動 (鎖檢查、IRQL、記憶體、同步等)
• Device Path Exerciser：自動化測試驅動各代碼路徑

支柱三：管理增強提升可用性

• 減少需重開機的維護操作 (動態系統設定變更)
• 加速關鍵診斷：Chkdsk、記憶體傾印報告大幅提速
• 縮短關機/開機時間：並行服務啟動、優化載入順序
• 緊急修復磁碟 (ERD) + 修復控制台 (RC) + 安全模式 三位一體修復體系

記憶體管理模型

• 4GB 虛擬位址空間：2GB 核心模式、2GB 使用者/核心共用
• VMM (虛擬記憶體管理器) + 頁面表 + 分頁檔
• Pool Tagging/Guard Pages 運作於核心記憶體池 (Nonpaged/Paged Pool)

核心 vs 使用者模式隔離

層面	核心模式	使用者模式
權限	存取所有硬體/系統資料	受限、無直接硬體存取
元件	Executive、驅動程式、HAL、Microkernel	應用程式、環境子系統、受保護子系統
錯誤影響	系統崩潰 (Bugcheck/BSOD)	單一程序終止、不影響其他
隔離機制	寫保護、簽章、驗證工具	私有位址空間、受保護子系統

結語

Windows 2000 從架構底層重構可靠性：保護核心不受污染、給開發者找 Bug 的利器、讓管理員少重開機、快恢復。這套設計哲學延續至現代 Windows NT 核心 (含 Windows 10/11、Server 2022)。