macOS Thread Injection via Task port

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Code

• https://github.com/bazad/threadexec

• https://gist.github.com/knightsc/bd6dfeccb02b77eb6409db5601dcef36

1. Détournement de thread

Initialement, la fonction task_threads() est invoquée sur le port de tâche pour obtenir une liste de threads de la tâche distante. Un thread est sélectionné pour le détournement. Cette approche diverge des méthodes d'injection de code conventionnelles car la création d'un nouveau thread distant est interdite en raison du nouveau blocage de la mitigation thread_create_running().

Pour contrôler le thread, thread_suspend() est appelé, interrompant son exécution.

Les seules opérations autorisées sur le thread distant impliquent de l'arrêter et de le démarrer, de récupérer et de modifier ses valeurs de registre. Des appels de fonction distants sont initiés en définissant les registres x0 à x7 sur les arguments, en configurant pc pour cibler la fonction désirée, et en activant le thread. Assurer que le thread ne plante pas après le retour nécessite la détection du retour.

Une stratégie implique de enregistrer un gestionnaire d'exception pour le thread distant en utilisant thread_set_exception_ports(), en définissant le registre lr sur une adresse invalide avant l'appel de fonction. Cela déclenche une exception après l'exécution de la fonction, envoie un message au port d'exception, permettant l'inspection de l'état du thread pour récupérer la valeur de retour. Alternativement, comme adopté de l'exploit triple_fetch de Ian Beer, lr est défini pour boucler indéfiniment. Les registres du thread sont ensuite surveillés en continu jusqu'à ce que pc pointe vers cette instruction.

2. Ports Mach pour la communication

La phase suivante implique l'établissement de ports Mach pour faciliter la communication avec le thread distant. Ces ports sont essentiels pour transférer des droits d'envoi et de réception arbitraires entre les tâches.

Pour une communication bidirectionnelle, deux droits de réception Mach sont créés : un dans la tâche locale et l'autre dans la tâche distante. Ensuite, un droit d'envoi pour chaque port est transféré à la tâche correspondante, permettant l'échange de messages.

En se concentrant sur le port local, le droit de réception est détenu par la tâche locale. Le port est créé avec mach_port_allocate(). Le défi réside dans le transfert d'un droit d'envoi vers ce port dans la tâche distante.

Une stratégie implique de tirer parti de thread_set_special_port() pour placer un droit d'envoi vers le port local dans le THREAD_KERNEL_PORT du thread distant. Ensuite, le thread distant est instruit d'appeler mach_thread_self() pour récupérer le droit d'envoi.

Pour le port distant, le processus est essentiellement inversé. Le thread distant est dirigé pour générer un port Mach via mach_reply_port() (comme mach_port_allocate() est inadapté en raison de son mécanisme de retour). Après la création du port, mach_port_insert_right() est invoqué dans le thread distant pour établir un droit d'envoi. Ce droit est ensuite caché dans le noyau en utilisant thread_set_special_port(). De retour dans la tâche locale, thread_get_special_port() est utilisé sur le thread distant pour acquérir un droit d'envoi vers le nouveau port Mach alloué dans la tâche distante.

L'achèvement de ces étapes aboutit à l'établissement de ports Mach, posant les bases pour une communication bidirectionnelle.

3. Primitives de lecture/écriture de mémoire de base

Dans cette section, l'accent est mis sur l'utilisation de la primitive d'exécution pour établir des primitives de lecture et d'écriture de mémoire de base. Ces premières étapes sont cruciales pour obtenir un plus grand contrôle sur le processus distant, bien que les primitives à ce stade ne servent pas à grand-chose. Bientôt, elles seront améliorées pour des versions plus avancées.

Lecture et écriture de mémoire en utilisant la primitive d'exécution

L'objectif est d'effectuer la lecture et l'écriture de mémoire en utilisant des fonctions spécifiques. Pour la lecture de mémoire, des fonctions ressemblant à la structure suivante sont utilisées :

uint64_t read_func(uint64_t *address) {
return *address;
}

Et pour écrire en mémoire, des fonctions similaires à cette structure sont utilisées :

void write_func(uint64_t *address, uint64_t value) {
*address = value;
}

Ces fonctions correspondent aux instructions d'assemblage données :

_read_func:
ldr x0, [x0]
ret
_write_func:
str x1, [x0]
ret

Identification des fonctions appropriées

Une analyse des bibliothèques courantes a révélé des candidats appropriés pour ces opérations :

1. Lecture de la mémoire : La fonction property_getName() de la bibliothèque d'exécution Objective-C est identifiée comme une fonction appropriée pour la lecture de la mémoire. La fonction est décrite ci-dessous :

const char *property_getName(objc_property_t prop) {
return prop->name;
}

Cette fonction agit efficacement comme la read_func en retournant le premier champ de objc_property_t.

1. Écriture en mémoire : Trouver une fonction pré-construite pour écrire en mémoire est plus difficile. Cependant, la fonction _xpc_int64_set_value() de libxpc est un candidat approprié avec le désassemblage suivant :

__xpc_int64_set_value:
str x1, [x0, #0x18]
ret

Pour effectuer une écriture 64 bits à une adresse spécifique, l'appel distant est structuré comme suit :

_xpc_int64_set_value(address - 0x18, value)

Avec ces primitives établies, la scène est prête pour créer une mémoire partagée, marquant une progression significative dans le contrôle du processus distant.

4. Configuration de la mémoire partagée

L'objectif est d'établir une mémoire partagée entre les tâches locales et distantes, simplifiant le transfert de données et facilitant l'appel de fonctions avec plusieurs arguments. L'approche implique l'utilisation de libxpc et de son type d'objet OS_xpc_shmem, qui est basé sur les entrées de mémoire Mach.

Aperçu du processus :

1. Allocation de mémoire :

• Allouer la mémoire à partager en utilisant mach_vm_allocate().

• Utiliser xpc_shmem_create() pour créer un objet OS_xpc_shmem pour la région de mémoire allouée. Cette fonction gérera la création de l'entrée de mémoire Mach et stockera le droit d'envoi Mach à l'offset 0x18 de l'objet OS_xpc_shmem.

1. Création de mémoire partagée dans le processus distant :

• Allouer de la mémoire pour l'objet OS_xpc_shmem dans le processus distant avec un appel distant à malloc().

• Copier le contenu de l'objet OS_xpc_shmem local vers le processus distant. Cependant, cette copie initiale aura des noms d'entrée de mémoire Mach incorrects à l'offset 0x18.

1. Correction de l'entrée de mémoire Mach :

• Utiliser la méthode thread_set_special_port() pour insérer un droit d'envoi pour l'entrée de mémoire Mach dans la tâche distante.

• Corriger le champ d'entrée de mémoire Mach à l'offset 0x18 en l'écrasant avec le nom de l'entrée de mémoire distante.

1. Finalisation de la configuration de la mémoire partagée :

• Valider l'objet OS_xpc_shmem distant.

• Établir la cartographie de mémoire partagée avec un appel distant à xpc_shmem_remote().

En suivant ces étapes, la mémoire partagée entre les tâches locales et distantes sera configurée de manière efficace, permettant des transferts de données simples et l'exécution de fonctions nécessitant plusieurs arguments.

Extraits de code supplémentaires

Pour l'allocation de mémoire et la création d'objet de mémoire partagée :

mach_vm_allocate();
xpc_shmem_create();

Pour créer et corriger l'objet de mémoire partagée dans le processus distant :

malloc(); // for allocating memory remotely
thread_set_special_port(); // for inserting send right

5. Atteindre un contrôle total

Après avoir établi avec succès le partage de mémoire et obtenu des capacités d'exécution arbitraires, nous avons essentiellement pris le contrôle total du processus cible. Les fonctionnalités clés permettant ce contrôle sont :

1. Opérations mémoire arbitraires :

   • Effectuer des lectures mémoire arbitraires en invoquant memcpy() pour copier des données de la région partagée.

   • Exécuter des écritures mémoire arbitraires en utilisant memcpy() pour transférer des données vers la région partagée.

2. Gestion des appels de fonctions avec plusieurs arguments :

   • Pour les fonctions nécessitant plus de 8 arguments, organiser les arguments supplémentaires sur la pile conformément à la convention d'appel.

3. Transfert de port Mach :

   • Transférer des ports Mach entre les tâches via des messages Mach via les ports précédemment établis.

4. Transfert de descripteur de fichier :

   • Transférer des descripteurs de fichier entre les processus en utilisant des fileports, une technique mise en avant par Ian Beer dans triple_fetch.

Ce contrôle complet est encapsulé dans la bibliothèque threadexec, fournissant une implémentation détaillée et une API conviviale pour interagir avec le processus cible.

Considérations importantes :

• Assurez-vous d'utiliser correctement memcpy() pour les opérations de lecture/écriture mémoire afin de maintenir la stabilité du système et l'intégrité des données.

• Lors du transfert de ports Mach ou de descripteurs de fichiers, suivez les protocoles appropriés et gérez les ressources de manière responsable pour éviter les fuites ou les accès non intentionnels.

En respectant ces directives et en utilisant la bibliothèque threadexec, on peut gérer et interagir efficacement avec les processus à un niveau granulaire, en prenant le contrôle total du processus cible.

Références

• https://bazad.github.io/2018/10/bypassing-platform-binary-task-threads/