macOS MIG - Mach Interface Generator

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Grundlegende Informationen

MIG wurde erstellt, um den Prozess der Mach IPC-Codeerstellung zu vereinfachen. Es generiert im Wesentlichen den benötigten Code, damit Server und Client gemäß einer bestimmten Definition kommunizieren können. Selbst wenn der generierte Code hässlich ist, muss ein Entwickler ihn nur importieren, und sein Code wird viel einfacher sein als zuvor.

Die Definition wird in der Interface Definition Language (IDL) unter Verwendung der Erweiterung .defs angegeben.

Diese Definitionen haben 5 Abschnitte:

• Subsystem-Deklaration: Das Schlüsselwort subsystem wird verwendet, um den Namen und die ID anzugeben. Es ist auch möglich, es als KernelServer zu kennzeichnen, wenn der Server im Kernel ausgeführt werden soll.

• Einschlüsse und Importe: MIG verwendet den C-Präprozessor, sodass er Importe verwenden kann. Außerdem ist es möglich, uimport und simport für benutzer- oder servergenerierten Code zu verwenden.

• Typdeklarationen: Es ist möglich, Datentypen zu definieren, obwohl normalerweise mach_types.defs und std_types.defs importiert werden. Für benutzerdefinierte Typen kann eine bestimmte Syntax verwendet werden:

• [in/out]tran: Funktion, die von einer eingehenden oder zu einer ausgehenden Nachricht übersetzt werden muss

• c[user/server]type: Zuordnung zu einem anderen C-Typ.

• destructor: Diese Funktion aufrufen, wenn der Typ freigegeben wird.

• Operationen: Dies sind die Definitionen der RPC-Methoden. Es gibt 5 verschiedene Typen:

• routine: Erwartet Antwort

• simpleroutine: Erwartet keine Antwort

• procedure: Erwartet Antwort

• simpleprocedure: Erwartet keine Antwort

• function: Erwartet Antwort

Beispiel

Erstellen Sie eine Definitiondatei, in diesem Fall mit einer sehr einfachen Funktion:

myipc.defs

subsystem myipc 500; // Arbitrary name and id

userprefix USERPREF;        // Prefix for created functions in the client
serverprefix SERVERPREF;    // Prefix for created functions in the server

#include <mach/mach_types.defs>
#include <mach/std_types.defs>

simpleroutine Subtract(
server_port :  mach_port_t;
n1          :  uint32_t;
n2          :  uint32_t);

Beachten Sie, dass das erste Argument der Port ist, an den gebunden wird und MIG wird automatisch den Antwortport verwalten (es sei denn, mig_get_reply_port() im Clientcode aufgerufen wird). Darüber hinaus werden die IDs der Operationen sequenziell sein, beginnend mit der angegebenen Subsystem-ID (sofern eine Operation veraltet ist, wird sie gelöscht und skip wird verwendet, um ihre ID weiterhin zu verwenden).

Verwenden Sie nun MIG, um den Server- und Clientcode zu generieren, die in der Lage sein werden, miteinander zu kommunizieren, um die Subtract-Funktion aufzurufen:

mig -header myipcUser.h -sheader myipcServer.h myipc.defs

Es werden mehrere neue Dateien im aktuellen Verzeichnis erstellt.

Ein komplexeres Beispiel finden Sie in Ihrem System mit: mdfind mach_port.defs Und Sie können es aus dem gleichen Ordner wie die Datei kompilieren mit: mig -DLIBSYSCALL_INTERFACE mach_ports.defs

In den Dateien myipcServer.c und myipcServer.h finden Sie die Deklaration und Definition der Struktur SERVERPREFmyipc_subsystem, die im Wesentlichen die Funktion definiert, die basierend auf der empfangenen Nachrichten-ID aufgerufen werden soll (wir haben eine Startnummer von 500 angegeben):

/* Description of this subsystem, for use in direct RPC */
const struct SERVERPREFmyipc_subsystem SERVERPREFmyipc_subsystem = {
myipc_server_routine,
500, // start ID
501, // end ID
(mach_msg_size_t)sizeof(union __ReplyUnion__SERVERPREFmyipc_subsystem),
(vm_address_t)0,
{
{ (mig_impl_routine_t) 0,
// Function to call
(mig_stub_routine_t) _XSubtract, 3, 0, (routine_arg_descriptor_t)0, (mach_msg_size_t)sizeof(__Reply__Subtract_t)},
}
};

macOS IPC - Inter-Process Communication

macOS MIG - Mach Interface Generator

Mach Interface Generator (MIG) is a tool used to define inter-process communication on macOS systems. It generates client and server-side code for message-based communication between processes. By defining interfaces in a .defs file, MIG creates the necessary code to handle messages, simplifying the development of IPC mechanisms.

MIG interfaces are defined using a domain-specific language that specifies the messages and data structures exchanged between processes. This language allows developers to define complex data structures and message formats, enabling efficient communication between processes.

When working with MIG, it is essential to understand the generated code's structure and how messages are handled between client and server components. By analyzing the MIG-generated code, security researchers can identify potential vulnerabilities related to inter-process communication and privilege escalation on macOS systems.

Example:

#include <mach/mach.h>
#include <mach/message.h>
#include "myipcServer.h"

kern_return_t myipc_server(mach_msg_header_t *InHeadP, mach_msg_header_t *OutHeadP);

In this example, myipc_server is a function generated by MIG that handles incoming messages from clients. Security analysis of this function can reveal insights into how inter-process communication is implemented and potential security weaknesses that could be exploited by attackers.

By understanding how M message-based communication is defined and implemented using MIG, security researchers can assess the security posture of macOS systems and develop appropriate countermeasures to protect against privilege escalation and unauthorized access through IPC mechanisms.

/* Description of this subsystem, for use in direct RPC */
extern const struct SERVERPREFmyipc_subsystem {
mig_server_routine_t	server;	/* Server routine */
mach_msg_id_t	start;	/* Min routine number */
mach_msg_id_t	end;	/* Max routine number + 1 */
unsigned int	maxsize;	/* Max msg size */
vm_address_t	reserved;	/* Reserved */
struct routine_descriptor	/* Array of routine descriptors */
routine[1];
} SERVERPREFmyipc_subsystem;

Basierend auf der vorherigen Struktur wird die Funktion myipc_server_routine die Nachrichten-ID erhalten und die entsprechende Funktion zurückgeben, die aufgerufen werden soll:

mig_external mig_routine_t myipc_server_routine
(mach_msg_header_t *InHeadP)
{
int msgh_id;

msgh_id = InHeadP->msgh_id - 500;

if ((msgh_id > 0) || (msgh_id < 0))
return 0;

return SERVERPREFmyipc_subsystem.routine[msgh_id].stub_routine;
}

In diesem Beispiel haben wir nur 1 Funktion in den Definitionen definiert, aber wenn wir mehr Funktionen definiert hätten, wären sie innerhalb des Arrays von SERVERPREFmyipc_subsystem und die erste wäre der ID 500 zugewiesen worden, die zweite der ID 501...

Wenn erwartet wurde, dass die Funktion eine Antwort sendet, würde auch die Funktion mig_internal kern_return_t __MIG_check__Reply__<name> existieren.

Tatsächlich ist es möglich, diese Beziehung in der Struktur subsystem_to_name_map_myipc aus myipcServer.h (subsystem_to_name_map_*** in anderen Dateien) zu identifizieren:

#ifndef subsystem_to_name_map_myipc
#define subsystem_to_name_map_myipc \
{ "Subtract", 500 }
#endif

Schließlich wird eine weitere wichtige Funktion zur Funktionsweise des Servers myipc_server sein, die tatsächlich die mit der empfangenen ID verbundene Funktion aufruft:

mig_external boolean_t myipc_server
(mach_msg_header_t *InHeadP, mach_msg_header_t *OutHeadP)
{
/*
* typedef struct {
* 	mach_msg_header_t Head;
* 	NDR_record_t NDR;
* 	kern_return_t RetCode;
* } mig_reply_error_t;
*/

mig_routine_t routine;

OutHeadP->msgh_bits = MACH_MSGH_BITS(MACH_MSGH_BITS_REPLY(InHeadP->msgh_bits), 0);
OutHeadP->msgh_remote_port = InHeadP->msgh_reply_port;
/* Mindestgröße: routine() wird sie aktualisieren, wenn sie sich unterscheidet */
OutHeadP->msgh_size = (mach_msg_size_t)sizeof(mig_reply_error_t);
OutHeadP->msgh_local_port = MACH_PORT_NULL;
OutHeadP->msgh_id = InHeadP->msgh_id + 100;
OutHeadP->msgh_reserved = 0;

if ((InHeadP->msgh_id > 500) || (InHeadP->msgh_id < 500) ||
<strong>	    ((routine = SERVERPREFmyipc_subsystem.routine[InHeadP->msgh_id - 500].stub_routine) == 0)) {
</strong>		((mig_reply_error_t *)OutHeadP)->NDR = NDR_record;
((mig_reply_error_t *)OutHeadP)->RetCode = MIG_BAD_ID;
return FALSE;
}
<strong>	(*routine) (InHeadP, OutHeadP);
</strong>	return TRUE;
}

Überprüfen Sie die zuvor hervorgehobenen Zeilen, die auf die Funktion zugreifen, die anhand der ID aufgerufen werden soll.

Der folgende Code erstellt einen einfachen Server und Client, bei dem der Client die Funktionen vom Server abrufen kann:

// gcc myipc_server.c myipcServer.c -o myipc_server

#include <stdio.h>
#include <mach/mach.h>
#include <servers/bootstrap.h>
#include "myipcServer.h"

kern_return_t SERVERPREFSubtract(mach_port_t server_port, uint32_t n1, uint32_t n2)
{
printf("Received: %d - %d = %d\n", n1, n2, n1 - n2);
return KERN_SUCCESS;
}

int main() {

mach_port_t port;
kern_return_t kr;

// Register the mach service
kr = bootstrap_check_in(bootstrap_port, "xyz.hacktricks.mig", &port);
if (kr != KERN_SUCCESS) {
printf("bootstrap_check_in() failed with code 0x%x\n", kr);
return 1;
}

// myipc_server is the function that handles incoming messages (check previous exlpanation)
mach_msg_server(myipc_server, sizeof(union __RequestUnion__SERVERPREFmyipc_subsystem), port, MACH_MSG_TIMEOUT_NONE);
}

macOS IPC - Inter-Process Communication

macOS MIG - Mach Interface Generator

Mach Interface Generator (MIG) is a tool used to define inter-process communication (IPC) for macOS. It generates client-side and server-side code for message-based IPC. By using MIG, developers can define the messages that can be sent between processes and automatically generate the code needed to send and receive these messages.

MIG simplifies the process of IPC by abstracting the details of message passing and allowing developers to focus on defining the message formats and handling the messages. This makes it easier to implement secure and efficient communication between processes in macOS.

To use MIG for IPC in macOS, developers need to define an interface definition file that specifies the messages and data structures used for communication. This file is then processed by MIG to generate the necessary code for IPC. By following the MIG conventions and guidelines, developers can ensure that their IPC implementation is robust and follows best practices for macOS development.

Overall, MIG is a powerful tool for defining and implementing IPC in macOS, making it easier for developers to create secure and efficient inter-process communication in their applications.

#include <stdio.h>
#include <mach/mach.h>
#include <mach/message.h>
#include <mach/mig.h>

int main() {
    // Client-side MIG code
    return 0;
}

// gcc myipc_client.c myipcUser.c -o myipc_client

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#include <mach/mach.h>
#include <servers/bootstrap.h>
#include "myipcUser.h"

int main() {

// Lookup the receiver port using the bootstrap server.
mach_port_t port;
kern_return_t kr = bootstrap_look_up(bootstrap_port, "xyz.hacktricks.mig", &port);
if (kr != KERN_SUCCESS) {
printf("bootstrap_look_up() failed with code 0x%x\n", kr);
return 1;
}
printf("Port right name %d\n", port);
USERPREFSubtract(port, 40, 2);
}

Der NDR_record

Der NDR_record wird von libsystem_kernel.dylib exportiert und ist eine Struktur, die es MIG ermöglicht, Daten so zu transformieren, dass sie unabhängig vom System sind, auf dem sie verwendet werden, da MIG dafür gedacht war, zwischen verschiedenen Systemen verwendet zu werden (und nicht nur auf derselben Maschine).

Dies ist interessant, weil wenn _NDR_record als Abhängigkeit in einem Binärfile gefunden wird (jtool2 -S <binary> | grep NDR oder nm), bedeutet dies, dass das Binärfile ein MIG-Client oder -Server ist.

Darüber hinaus haben MIG-Server die Dispatch-Tabelle in __DATA.__const (oder in __CONST.__constdata im macOS-Kernel und __DATA_CONST.__const in anderen *OS-Kerneln). Dies kann mit jtool2 ausgelesen werden.

Und MIG-Clients verwenden den __NDR_record, um Nachrichten mit __mach_msg an die Server zu senden.

Binäranalyse

jtool

Da viele Binärdateien jetzt MIG verwenden, um Mach-Ports freizulegen, ist es interessant zu wissen, wie man identifiziert, dass MIG verwendet wurde und die Funktionen, die MIG mit jeder Nachrichten-ID ausführt.

jtool2 kann MIG-Informationen aus einer Mach-O-Binärdatei analysieren, indem es die Nachrichten-ID angibt und die auszuführende Funktion identifiziert:

jtool2 -d __DATA.__const myipc_server | grep MIG

Darüber hinaus sind MIG-Funktionen nur Wrapper der tatsächlichen aufgerufenen Funktion, was bedeutet, dass Sie durch Disassemblierung und Grepping nach BL möglicherweise die tatsächliche aufgerufene Funktion finden können:

jtool2 -d __DATA.__const myipc_server | grep BL

Assembly

Es wurde zuvor erwähnt, dass die Funktion, die sich um den Aufruf der richtigen Funktion je nach empfangener Nachrichten-ID kümmern wird, myipc_server war. Sie haben jedoch normalerweise nicht die Symbole der Binärdatei (keine Funktionsnamen), daher ist es interessant zu überprüfen, wie sie dekompiliert aussieht, da sie immer sehr ähnlich sein wird (der Code dieser Funktion ist unabhängig von den freigegebenen Funktionen):

myipc_server dekompiliert 1

int _myipc_server(int arg0, int arg1) {
var_10 = arg0;
var_18 = arg1;
// Initiale Anweisungen zum Finden der richtigen Funktionszeiger
*(int32_t *)var_18 = *(int32_t *)var_10 & 0x1f;
*(int32_t *)(var_18 + 0x8) = *(int32_t *)(var_10 + 0x8);
*(int32_t *)(var_18 + 0x4) = 0x24;
*(int32_t *)(var_18 + 0xc) = 0x0;
*(int32_t *)(var_18 + 0x14) = *(int32_t *)(var_10 + 0x14) + 0x64;
*(int32_t *)(var_18 + 0x10) = 0x0;
if (*(int32_t *)(var_10 + 0x14) <= 0x1f4 && *(int32_t *)(var_10 + 0x14) >= 0x1f4) {
rax = *(int32_t *)(var_10 + 0x14);
// Aufruf von sign_extend_64, der helfen kann, diese Funktion zu identifizieren
// Dies speichert in rax den Zeiger auf den Aufruf, der aufgerufen werden muss
// Überprüfen Sie die Verwendung der Adresse 0x100004040 (Funktionsadressenarray)
// 0x1f4 = 500 (die Start-ID)
            rax = *(sign_extend_64(rax - 0x1f4) * 0x28 + 0x100004040);
            var_20 = rax;
// If - else, das if gibt false zurück, während das else die richtige Funktion aufruft und true zurückgibt
            if (rax == 0x0) {
                    *(var_18 + 0x18) = **_NDR_record;
*(int32_t *)(var_18 + 0x20) = 0xfffffffffffffed1;
var_4 = 0x0;
}
else {
// Berechnete Adresse, die die richtige Funktion mit 2 Argumenten aufruft
                    (var_20)(var_10, var_18);
                    var_4 = 0x1;
}
}
else {
*(var_18 + 0x18) = **_NDR_record;
*(int32_t *)(var_18 + 0x20) = 0xfffffffffffffed1;
var_4 = 0x0;
}
rax = var_4;
return rax;
}

myipc_server dekompiliert 2

Dies ist dieselbe Funktion dekompiliert in einer anderen Hopper Free-Version:

int _myipc_server(int arg0, int arg1) {
r31 = r31 - 0x40;
saved_fp = r29;
stack[-8] = r30;
var_10 = arg0;
var_18 = arg1;
// Initiale Anweisungen zum Finden der richtigen Funktionszeiger
*(int32_t *)var_18 = *(int32_t *)var_10 & 0x1f | 0x0;
*(int32_t *)(var_18 + 0x8) = *(int32_t *)(var_10 + 0x8);
*(int32_t *)(var_18 + 0x4) = 0x24;
*(int32_t *)(var_18 + 0xc) = 0x0;
*(int32_t *)(var_18 + 0x14) = *(int32_t *)(var_10 + 0x14) + 0x64;
*(int32_t *)(var_18 + 0x10) = 0x0;
r8 = *(int32_t *)(var_10 + 0x14);
r8 = r8 - 0x1f4;
if (r8 > 0x0) {
if (CPU_FLAGS & G) {
r8 = 0x1;
}
}
if ((r8 & 0x1) == 0x0) {
r8 = *(int32_t *)(var_10 + 0x14);
r8 = r8 - 0x1f4;
if (r8 < 0x0) {
if (CPU_FLAGS & L) {
r8 = 0x1;
}
}
if ((r8 & 0x1) == 0x0) {
r8 = *(int32_t *)(var_10 + 0x14);
// 0x1f4 = 500 (die Start-ID)
                    r8 = r8 - 0x1f4;
                    asm { smaddl     x8, w8, w9, x10 };
r8 = *(r8 + 0x8);
var_20 = r8;
r8 = r8 - 0x0;
if (r8 != 0x0) {
if (CPU_FLAGS & NE) {
r8 = 0x1;
}
}
// Dasselbe If-Else wie in der vorherigen Version
// Überprüfen Sie die Verwendung der Adresse 0x100004040 (Funktionsadressenarray)
                    if ((r8 & 0x1) == 0x0) {
                            *(var_18 + 0x18) = **0x100004000;
                            *(int32_t *)(var_18 + 0x20) = 0xfffffed1;
var_4 = 0x0;
}
else {
// Aufruf an die berechnete Adresse, an der die Funktion sein sollte
                            (var_20)(var_10, var_18);
                            var_4 = 0x1;
}
}
else {
*(var_18 + 0x18) = **0x100004000;
*(int32_t *)(var_18 + 0x20) = 0xfffffed1;
var_4 = 0x0;
}
}
else {
*(var_18 + 0x18) = **0x100004000;
*(int32_t *)(var_18 + 0x20) = 0xfffffed1;
var_4 = 0x0;
}
r0 = var_4;
return r0;
}

Tatsächlich finden Sie im Funktionsaufruf 0x100004000 das Array der routine_descriptor-Strukturen. Das erste Element der Struktur ist die Adresse, an der die Funktion implementiert ist, und die Struktur nimmt 0x28 Bytes ein, sodass Sie alle 0x28 Bytes (beginnend ab Byte 0) 8 Bytes erhalten können, und das wird die Adresse der Funktion sein, die aufgerufen wird:

Diese Daten können mit diesem Hopper-Skript extrahiert werden.

Debug

Der von MIG generierte Code ruft auch kernel_debug auf, um Protokolle über Operationen beim Eintritt und Austritt zu generieren. Es ist möglich, sie mit trace oder kdv zu überprüfen: kdv all | grep MIG

Referenzen

• *OS Internals, Band I, Benutzermodus, Jonathan Levin