macOS IPC - Inter Process Communication
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Mach utilizza task come unità più piccola per la condivisione di risorse, e ogni task può contenere più thread. Questi task e thread sono mappati 1:1 ai processi e ai thread POSIX.
La comunicazione tra i task avviene tramite la Comunicazione tra Processi Mach (IPC), utilizzando canali di comunicazione unidirezionali. I messaggi vengono trasferiti tra le porte, che agiscono come una sorta di code di messaggi gestite dal kernel.
Una porta è l'elemento base dell'IPC di Mach. Può essere utilizzata per inviare messaggi e riceverli.
Ogni processo ha una tabella IPC, dove è possibile trovare le porte Mach del processo. Il nome di una porta Mach è in realtà un numero (un puntatore all'oggetto del kernel).
Un processo può anche inviare un nome di porta con alcuni diritti a un task diverso e il kernel farà sì che questa voce nella tabella IPC dell'altro task appaia.
I diritti delle porte, che definiscono le operazioni che un task può eseguire, sono fondamentali per questa comunicazione. I possibili diritti delle porte sono (definizioni da qui):
Diritto di ricezione, che consente di ricevere messaggi inviati alla porta. Le porte Mach sono code MPSC (multiple-producer, single-consumer), il che significa che può esserci solo un diritto di ricezione per ogni porta in tutto il sistema (a differenza delle pipe, dove più processi possono tutti detenere descrittori di file per l'estremità di lettura di una pipe).
Un task con il diritto di ricezione può ricevere messaggi e creare diritti di invio, consentendogli di inviare messaggi. Originariamente solo il proprio task ha il diritto di ricezione sulla sua porta.
Se il proprietario del diritto di ricezione muore o lo termina, il diritto di invio diventa inutile (nome morto).
Diritto di invio, che consente di inviare messaggi alla porta.
Il diritto di invio può essere clonato in modo che un task che possiede un diritto di invio possa clonare il diritto e concederlo a un terzo task.
Nota che i diritti delle porte possono anche essere passati attraverso i messaggi Mac.
Diritto di invio una sola volta, che consente di inviare un messaggio alla porta e poi scompare.
Questo diritto non può essere clonato, ma può essere spostato.
Diritto di insieme di porte, che indica un insieme di porte anziché una singola porta. Estrarre un messaggio da un insieme di porte estrae un messaggio da una delle porte che contiene. Gli insiemi di porte possono essere utilizzati per ascoltare su più porte contemporaneamente, molto simile a select/poll/epoll/kqueue in Unix.
Nome morto, che non è un vero e proprio diritto di porta, ma solo un segnaposto. Quando una porta viene distrutta, tutti i diritti di porta esistenti per la porta diventano nomi morti.
I task possono trasferire DIRITTI DI INVIO ad altri, consentendo loro di inviare messaggi indietro. I DIRITTI DI INVIO possono anche essere clonati, quindi un task può duplicare e dare il diritto a un terzo task. Questo, combinato con un processo intermedio noto come il bootstrap server, consente una comunicazione efficace tra i task.
Le porte file consentono di incapsulare i descrittori di file in porte Mac (utilizzando i diritti delle porte Mach). È possibile creare un fileport da un determinato FD utilizzando fileport_makeport e creare un FD da un fileport utilizzando fileport_makefd.
Come già accennato, è possibile inviare diritti utilizzando i messaggi Mach, tuttavia, non è possibile inviare un diritto senza già avere un diritto per inviare un messaggio Mach. Quindi, come viene stabilita la prima comunicazione?
Per questo, è coinvolto il bootstrap server (launchd su Mac), poiché chiunque può ottenere un DIRITTO DI INVIO al bootstrap server, è possibile chiedergli un diritto per inviare un messaggio a un altro processo:
Il Task A crea una nuova porta, ottenendo il diritto di ricezione su di essa.
Il Task A, essendo il detentore del diritto di ricezione, genera un diritto di invio per la porta.
Il Task A stabilisce una connessione con il bootstrap server, e gli invia il diritto di invio per la porta generato all'inizio.
Ricorda che chiunque può ottenere un DIRITTO DI INVIO al bootstrap server.
Il Task A invia un messaggio bootstrap_register al bootstrap server per associare la porta data a un nome come com.apple.taska.
Il Task B interagisce con il bootstrap server per eseguire una ricerca bootstrap per il nome del servizio (bootstrap_lookup). Quindi, affinché il bootstrap server possa rispondere, il task B invierà un DIRITTO DI INVIO a una porta che ha creato precedentemente all'interno del messaggio di ricerca. Se la ricerca ha successo, il server duplica il DIRITTO DI INVIO ricevuto dal Task A e lo trasmette al Task B.
Ricorda che chiunque può ottenere un DIRITTO DI INVIO al bootstrap server.
Con questo DIRITTO DI INVIO, il Task B è in grado di inviare un messaggio a Task A.
Per una comunicazione bidirezionale di solito il task B genera una nuova porta con un diritto di ricezione e un diritto di invio, e dà il diritto di invio a Task A in modo che possa inviare messaggi a TASK B (comunicazione bidirezionale).
Il bootstrap server non può autenticare il nome del servizio reclamato da un task. Ciò significa che un task potrebbe potenzialmente fingere di essere qualsiasi task di sistema, come ad esempio reclamare falsamente un nome di servizio di autorizzazione e quindi approvare ogni richiesta.
Successivamente, Apple memorizza i nomi dei servizi forniti dal sistema in file di configurazione sicuri, situati in directory protette da SIP: /System/Library/LaunchDaemons e /System/Library/LaunchAgents. Accanto a ciascun nome di servizio, è anche memorizzato il binario associato. Il bootstrap server, creerà e conserverà un diritto di ricezione per ciascuno di questi nomi di servizio.
Per questi servizi predefiniti, il processo di ricerca differisce leggermente. Quando viene cercato un nome di servizio, launchd avvia il servizio dinamicamente. Il nuovo flusso di lavoro è il seguente:
Il Task B avvia una ricerca bootstrap per un nome di servizio.
launchd controlla se il task è in esecuzione e se non lo è, lo avvia.
Il Task A (il servizio) esegue un check-in bootstrap (bootstrap_check_in()). Qui, il bootstrap server crea un DIRITTO DI INVIO, lo mantiene e trasferisce il DIRITTO DI RICEZIONE al Task A.
launchd duplica il DIRITTO DI INVIO e lo invia al Task B.
Il Task B genera una nuova porta con un diritto di ricezione e un diritto di invio, e dà il DIRITTO DI INVIO a Task A (il servizio) in modo che possa inviare messaggi a TASK B (comunicazione bidirezionale).
Tuttavia, questo processo si applica solo ai task di sistema predefiniti. I task non di sistema continuano a operare come descritto originariamente, il che potrebbe potenzialmente consentire l'usurpazione.
Pertanto, launchd non dovrebbe mai bloccarsi o l'intero sistema si bloccherà.
La funzione mach_msg, essenzialmente una chiamata di sistema, viene utilizzata per inviare e ricevere messaggi Mach. La funzione richiede che il messaggio venga inviato come argomento iniziale. Questo messaggio deve iniziare con una struttura mach_msg_header_t, seguita dal contenuto effettivo del messaggio. La struttura è definita come segue:
I processi che possiedono un diritto di ricezione possono ricevere messaggi su una porta Mach. Al contrario, i mittenti ottengono un diritto di invio o un diritto di invio una volta sola. Il diritto di invio una volta sola è esclusivamente per l'invio di un singolo messaggio, dopo il quale diventa non valido.
Il campo iniziale msgh_bits è una mappa di bit:
Il primo bit (più significativo) viene utilizzato per indicare che un messaggio è complesso (più dettagli in seguito)
Il 3° e 4° bit sono utilizzati dal kernel
I 5 bit meno significativi del 2° byte possono essere utilizzati per il voucher: un altro tipo di porta per inviare combinazioni chiave/valore.
I 5 bit meno significativi del 3° byte possono essere utilizzati per la porta locale
I 5 bit meno significativi del 4° byte possono essere utilizzati per la porta remota
I tipi che possono essere specificati nel voucher, nelle porte locali e remote sono (da mach/message.h):
Per esempio, MACH_MSG_TYPE_MAKE_SEND_ONCE può essere utilizzato per indicare che un diritto di invio una sola volta dovrebbe essere derivato e trasferito per questa porta. Può anche essere specificato MACH_PORT_NULL per impedire al destinatario di poter rispondere.
Per ottenere una facile comunicazione bidirezionale, un processo può specificare una porta mach nell'intestazione del messaggio mach chiamata porta di risposta (msgh_local_port) dove il ricevente del messaggio può inviare una risposta a questo messaggio.
Nota che questo tipo di comunicazione bidirezionale è utilizzato nei messaggi XPC che si aspettano una risposta (xpc_connection_send_message_with_reply e xpc_connection_send_message_with_reply_sync). Ma di solito vengono creati porti diversi come spiegato in precedenza per creare la comunicazione bidirezionale.
Gli altri campi dell'intestazione del messaggio sono:
msgh_size: la dimensione dell'intero pacchetto.
msgh_remote_port: la porta su cui viene inviato questo messaggio.
msgh_voucher_port: voucher mach.
msgh_id: l'ID di questo messaggio, che viene interpretato dal ricevente.
Nota che i messaggi mach vengono inviati su una porta mach, che è un canale di comunicazione singolo ricevente, multiplo mittente integrato nel kernel mach. Più processi possono inviare messaggi a una porta mach, ma in un dato momento solo un singolo processo può leggere da essa.
I messaggi sono quindi formati dall'intestazione mach_msg_header_t seguita dal corpo e dal trailer (se presente) e possono concedere il permesso di rispondere ad esso. In questi casi, il kernel deve solo passare il messaggio da un task all'altro.
Un trailer è un'informazione aggiunta al messaggio dal kernel (non può essere impostata dall'utente) che può essere richiesta nella ricezione del messaggio con i flag MACH_RCV_TRAILER_<trailer_opt> (ci sono diverse informazioni che possono essere richieste).
Tuttavia, ci sono altri messaggi più complessi, come quelli che passano diritti di porta aggiuntivi o condividono memoria, in cui il kernel deve anche inviare questi oggetti al destinatario. In questi casi, il bit più significativo dell'intestazione msgh_bits è impostato.
I descrittori possibili da passare sono definiti in mach/message.h:
In 32 bit, tutti i descrittori sono di 12B e il tipo di descrittore è nel 11°. In 64 bit, le dimensioni variano.
Il kernel copierà i descrittori da un task all'altro ma prima creerà una copia nella memoria del kernel. Questa tecnica, nota come "Feng Shui", è stata abusata in diversi exploit per fare in modo che il kernel copi i dati nella sua memoria facendo sì che un processo invii descrittori a se stesso. Quindi il processo può ricevere i messaggi (il kernel li libererà).
È anche possibile inviare diritti di porta a un processo vulnerabile, e i diritti di porta appariranno semplicemente nel processo (anche se non li sta gestendo).
Nota che le porte sono associate allo spazio dei nomi del task, quindi per creare o cercare una porta, viene anche interrogato lo spazio dei nomi del task (più in mach/mach_port.h):
mach_port_allocate | mach_port_construct: Crea una porta.
mach_port_allocate può anche creare un insieme di porte: diritto di ricezione su un gruppo di porte. Ogni volta che viene ricevuto un messaggio, viene indicata la porta da cui è stato inviato.
mach_port_allocate_name: Cambia il nome della porta (di default un intero a 32 bit)
mach_port_names: Ottieni i nomi delle porte da un target
mach_port_type: Ottieni i diritti di un task su un nome
mach_port_rename: Rinomina una porta (come dup2 per FD)
mach_port_allocate: Alloca un nuovo RICEVI, PORT_SET o DEAD_NAME
mach_port_insert_right: Crea un nuovo diritto in una porta dove hai RICEVI
mach_port_...
mach_msg | mach_msg_overwrite: Funzioni utilizzate per inviare e ricevere messaggi mach. La versione overwrite consente di specificare un buffer diverso per la ricezione del messaggio (l'altra versione lo riutilizzerà).
Poiché le funzioni mach_msg e mach_msg_overwrite sono quelle utilizzate per inviare e ricevere messaggi, impostare un breakpoint su di esse consentirebbe di ispezionare i messaggi inviati e ricevuti.
Ad esempio, inizia a eseguire il debug di qualsiasi applicazione che puoi debuggare poiché caricherà libSystem.B che utilizzerà questa funzione.
Ottenere i valori dai registri:
Ispeziona l'intestazione del messaggio controllando il primo argomento:
Quel tipo di mach_msg_bits_t è molto comune per consentire una risposta.
Il nome è il nome predefinito assegnato alla porta (controlla come sta aumentando nei primi 3 byte). L'ipc-object è l'identificatore unico offuscato della porta.
Nota anche come le porte con solo il diritto di send stanno identificando il proprietario di essa (nome della porta + pid).
Nota anche l'uso di + per indicare altri task connessi alla stessa porta.
È anche possibile utilizzare procesxp per vedere anche i nomi dei servizi registrati (con SIP disabilitato a causa della necessità di com.apple.system-task-port):
Puoi installare questo strumento su iOS scaricandolo da http://newosxbook.com/tools/binpack64-256.tar.gz
Nota come il mittente alloca una porta, crea un diritto di invio per il nome org.darlinghq.example e lo invia al server di avvio mentre il mittente ha richiesto il diritto di invio di quel nome e lo ha usato per inviare un messaggio.
Ci sono alcune porte speciali che permettono di eseguire determinate azioni sensibili o accedere a determinati dati sensibili nel caso in cui un compito abbia i permessi SEND su di esse. Questo rende queste porte molto interessanti dal punto di vista degli attaccanti non solo per le capacità ma anche perché è possibile condividere i permessi SEND tra i compiti.
Queste porte sono rappresentate da un numero.
I diritti SEND possono essere ottenuti chiamando host_get_special_port e i diritti RECEIVE chiamando host_set_special_port. Tuttavia, entrambe le chiamate richiedono la porta host_priv a cui solo l'utente root può accedere. Inoltre, in passato, l'utente root poteva chiamare host_set_special_port e dirottare arbitrariamente ciò che permetteva ad esempio di aggirare le firme del codice dirottando HOST_KEXTD_PORT (SIP ora impedisce questo).
Queste sono divise in 2 gruppi: I primi 7 porte sono di proprietà del kernel essendo il 1 HOST_PORT, il 2 HOST_PRIV_PORT, il 3 HOST_IO_MASTER_PORT e il 7 è HOST_MAX_SPECIAL_KERNEL_PORT.
Quelle che iniziano dal numero 8 sono di proprietà dei daemon di sistema e possono essere trovate dichiarate in host_special_ports.h.
Porta host: Se un processo ha il privilegio SEND su questa porta può ottenere informazioni sul sistema chiamando le sue routine come:
host_processor_info: Ottenere informazioni sul processore
host_info: Ottenere informazioni sull'host
host_virtual_physical_table_info: Tabella delle pagine virtuali/fisiche (richiede MACH_VMDEBUG)
host_statistics: Ottenere statistiche sull'host
mach_memory_info: Ottenere la struttura della memoria del kernel
Porta host privilegiata: Un processo con il diritto SEND su questa porta può eseguire azioni privilegiate come mostrare i dati di avvio o provare a caricare un'estensione del kernel. Il processo deve essere root per ottenere questo permesso.
Inoltre, per chiamare l'API kext_request è necessario avere altri entitlement com.apple.private.kext* che vengono dati solo ai binari Apple.
Altre routine che possono essere chiamate sono:
host_get_boot_info: Ottenere machine_boot_info()
host_priv_statistics: Ottenere statistiche privilegiate
vm_allocate_cpm: Allocare memoria fisica contigua
host_processors: Invio del diritto ai processori dell'host
mach_vm_wire: Rendere residente la memoria
Poiché root può accedere a questo permesso, potrebbe chiamare host_set_[special/exception]_port[s] per dirottare le porte speciali o di eccezione dell'host.
È possibile vedere tutte le porte speciali dell'host eseguendo:
Queste sono porte riservate per servizi ben noti. È possibile ottenerle/impostarle chiamando task_[get/set]_special_port. Possono essere trovate in task_special_ports.h:
Da qui:
TASK_KERNEL_PORT[diritto di invio task-self]: La porta utilizzata per controllare questo task. Utilizzata per inviare messaggi che influenzano il task. Questa è la porta restituita da mach_task_self (vedi Porte Task di seguito).
TASK_BOOTSTRAP_PORT[diritto di invio bootstrap]: La porta bootstrap del task. Utilizzata per inviare messaggi che richiedono il ritorno di altre porte di servizio di sistema.
TASK_HOST_NAME_PORT[diritto di invio host-self]: La porta utilizzata per richiedere informazioni sull'host contenente. Questa è la porta restituita da mach_host_self.
TASK_WIRED_LEDGER_PORT[diritto di invio ledger]: La porta che nomina la fonte da cui questo task attinge la sua memoria kernel cablata.
TASK_PAGED_LEDGER_PORT[diritto di invio ledger]: La porta che nomina la fonte da cui questo task attinge la sua memoria gestita di default.
Originariamente Mach non aveva "processi" ma "task" che venivano considerati più come contenitori di thread. Quando Mach è stato unito a BSD ogni task era correlato a un processo BSD. Pertanto ogni processo BSD ha i dettagli necessari per essere un processo e ogni task Mach ha anche il suo funzionamento interno (tranne per il pid inesistente 0 che è il kernel_task).
Ci sono due funzioni molto interessanti correlate a questo:
task_for_pid(target_task_port, pid, &task_port_of_pid): Ottieni un diritto di invio per la porta del task del task correlato al pid specificato e assegnalo al target_task_port indicato (che di solito è il task chiamante che ha usato mach_task_self(), ma potrebbe essere una porta di invio su un task diverso).
pid_for_task(task, &pid): Dato un diritto di invio a un task, trova a quale PID è correlato questo task.
Per eseguire azioni all'interno del task, il task aveva bisogno di un diritto di invio a se stesso chiamando mach_task_self() (che utilizza il task_self_trap (28)). Con questa autorizzazione un task può eseguire diverse azioni come:
task_threads: Ottieni un diritto di invio su tutte le porte del task dei thread del task
task_info: Ottieni informazioni su un task
task_suspend/resume: Sospendi o riprendi un task
task_[get/set]_special_port
thread_create: Crea un thread
task_[get/set]_state: Controlla lo stato del task
e altro può essere trovato in mach/task.h
Nota che con un diritto di invio su una porta del task di un task diverso, è possibile eseguire tali azioni su un task diverso.
Inoltre, la porta del task è anche la porta vm_map che consente di leggere e manipolare la memoria all'interno di un task con funzioni come vm_read() e vm_write(). Questo significa fondamentalmente che un task con diritti di invio sulla porta del task di un task diverso sarà in grado di iniettare codice in quel task.
Ricorda che poiché il kernel è anche un task, se qualcuno riesce a ottenere permessi di invio sul kernel_task, sarà in grado di far eseguire al kernel qualsiasi cosa (jailbreak).
Chiama mach_task_self() per ottenere il nome per questa porta per il task chiamante. Questa porta viene ereditata solo attraverso exec(); un nuovo task creato con fork() ottiene una nuova porta del task (come caso speciale, un task ottiene anche una nuova porta del task dopo exec() in un binario suid). L'unico modo per generare un task e ottenere la sua porta è eseguire la "danza dello scambio di porte" durante un fork().
Queste sono le restrizioni per accedere alla porta (da macos_task_policy dal binario AppleMobileFileIntegrity):
Se l'app ha il permesso com.apple.security.get-task-allow i processi dello stesso utente possono accedere alla porta del task (comunemente aggiunto da Xcode per il debug). Il processo di notarizzazione non lo permetterà per i rilasci in produzione.
Le app con il permesso com.apple.system-task-ports possono ottenere la porta del task per qualsiasi processo, tranne il kernel. Nelle versioni precedenti era chiamato task_for_pid-allow. Questo è concesso solo alle applicazioni Apple.
Root può accedere alle porte del task delle applicazioni non compilati con un runtime protetto (e non da Apple).
La porta del nome del task: Una versione non privilegiata della porta del task. Fa riferimento al task, ma non consente di controllarlo. L'unica cosa che sembra essere disponibile tramite essa è task_info().
Anche i thread hanno porte associate, visibili dal task che chiama task_threads e dal processore con processor_set_threads. Un diritto di invio alla porta del thread consente di utilizzare le funzioni del sottosistema thread_act, come:
thread_terminate
thread_[get/set]_state
act_[get/set]_state
thread_[suspend/resume]
thread_info
...
Qualsiasi thread può ottenere questa porta chiamando mach_thread_sef.
Puoi ottenere un shellcode da:
Introduction to ARM64v8Nome: Entitlements.plist
Descrizione: Questo file contiene le autorizzazioni specifiche dell'applicazione.
Posizione predefinita: /Applications/AppName.app/Contents
Utilizzo: Le autorizzazioni definite in questo file determinano i privilegi dell'applicazione e le operazioni consentite.
Implicazioni sulla sicurezza: Modificare in modo improprio le autorizzazioni in questo file potrebbe consentire a un'applicazione di eseguire operazioni non autorizzate.
Compila il programma precedente e aggiungi i privilegi per poter iniettare codice con lo stesso utente (altrimenti dovrai usare sudo).
