macOS IPC - Inter Process Communication
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Mach usa tarefas como a menor unidade para compartilhar recursos, e cada tarefa pode conter múltiplas threads. Essas tarefas e threads são mapeadas 1:1 para processos e threads POSIX.
A comunicação entre tarefas ocorre via Comunicação Inter-Processo Mach (IPC), utilizando canais de comunicação unidirecionais. Mensagens são transferidas entre portas, que atuam como filas de mensagens gerenciadas pelo kernel.
Uma porta é o elemento básico da IPC Mach. Ela pode ser usada para enviar mensagens e recebê-las.
Cada processo tem uma tabela IPC, onde é possível encontrar as portas mach do processo. O nome de uma porta mach é, na verdade, um número (um ponteiro para o objeto do kernel).
Um processo também pode enviar um nome de porta com alguns direitos para uma tarefa diferente e o kernel fará com que essa entrada na tabela IPC da outra tarefa apareça.
Os direitos de porta, que definem quais operações uma tarefa pode realizar, são fundamentais para essa comunicação. Os possíveis direitos de porta são (definições daqui):
Direito de Receber, que permite receber mensagens enviadas para a porta. As portas Mach são filas MPSC (múltiplos produtores, um único consumidor), o que significa que pode haver apenas um direito de receber para cada porta em todo o sistema (diferente de pipes, onde múltiplos processos podem manter descritores de arquivo para a extremidade de leitura de um pipe).
Uma tarefa com o Direito de Receber pode receber mensagens e criar Direitos de Envio, permitindo que ela envie mensagens. Originalmente, apenas a própria tarefa tem o Direito de Receber sobre sua porta.
Se o proprietário do Direito de Receber morrer ou matá-lo, o direito de envio se torna inútil (nome morto).
Direito de Enviar, que permite enviar mensagens para a porta.
O Direito de Enviar pode ser clonado, então uma tarefa que possui um Direito de Enviar pode clonar o direito e concedê-lo a uma terceira tarefa.
Note que direitos de porta também podem ser passados através de mensagens Mac.
Direito de Enviar uma vez, que permite enviar uma mensagem para a porta e depois desaparece.
Este direito não pode ser clonado, mas pode ser movido.
Direito de Conjunto de Portas, que denota um conjunto de portas em vez de uma única porta. Desenfileirar uma mensagem de um conjunto de portas desenfileira uma mensagem de uma das portas que ele contém. Conjuntos de portas podem ser usados para escutar em várias portas simultaneamente, muito parecido com select/poll/epoll/kqueue no Unix.
Nome morto, que não é um direito de porta real, mas apenas um espaço reservado. Quando uma porta é destruída, todos os direitos de porta existentes para a porta se tornam nomes mortos.
Tarefas podem transferir direitos de ENVIO para outras, permitindo que elas enviem mensagens de volta. Direitos de ENVIO também podem ser clonados, então uma tarefa pode duplicar e dar o direito a uma terceira tarefa. Isso, combinado com um processo intermediário conhecido como o servidor de inicialização, permite uma comunicação eficaz entre tarefas.
Portas de arquivo permitem encapsular descritores de arquivo em portas Mac (usando direitos de porta Mach). É possível criar um fileport a partir de um FD dado usando fileport_makeport e criar um FD a partir de um fileport usando fileport_makefd.
Como mencionado anteriormente, é possível enviar direitos usando mensagens Mach, no entanto, você não pode enviar um direito sem já ter um direito para enviar uma mensagem Mach. Então, como a primeira comunicação é estabelecida?
Para isso, o servidor de inicialização (launchd no mac) está envolvido, já que qualquer um pode obter um direito de ENVIO para o servidor de inicialização, é possível pedir a ele um direito para enviar uma mensagem para outro processo:
A tarefa A cria uma nova porta, obtendo o direito de RECEBER sobre ela.
A tarefa A, sendo a detentora do direito de RECEBER, gera um direito de ENVIO para a porta.
A tarefa A estabelece uma conexão com o servidor de inicialização, e envia a ele o direito de ENVIO para a porta que gerou no início.
Lembre-se de que qualquer um pode obter um direito de ENVIO para o servidor de inicialização.
A tarefa A envia uma mensagem bootstrap_register para o servidor de inicialização para associar a porta dada a um nome como com.apple.taska
A tarefa B interage com o servidor de inicialização para executar uma busca de inicialização pelo nome do serviço (bootstrap_lookup). Para que o servidor de inicialização possa responder, a tarefa B enviará a ele um direito de ENVIO para uma porta que criou anteriormente dentro da mensagem de busca. Se a busca for bem-sucedida, o servidor duplica o DIREITO DE ENVIO recebido da Tarefa A e transmite para a Tarefa B.
Lembre-se de que qualquer um pode obter um direito de ENVIO para o servidor de inicialização.
Com esse direito de ENVIO, a Tarefa B é capaz de enviar uma mensagem para a Tarefa A.
Para uma comunicação bidirecional, geralmente a tarefa B gera uma nova porta com um DIREITO DE RECEBER e um DIREITO DE ENVIO, e dá o DIREITO DE ENVIO para a Tarefa A para que ela possa enviar mensagens para a TAREFA B (comunicação bidirecional).
O servidor de inicialização não pode autenticar o nome do serviço reivindicado por uma tarefa. Isso significa que uma tarefa poderia potencialmente impersonar qualquer tarefa do sistema, como falsamente reivindicar um nome de serviço de autorização e então aprovar cada solicitação.
Então, a Apple armazena os nomes dos serviços fornecidos pelo sistema em arquivos de configuração seguros, localizados em diretórios protegidos pelo SIP: /System/Library/LaunchDaemons e /System/Library/LaunchAgents. Juntamente com cada nome de serviço, o binário associado também é armazenado. O servidor de inicialização criará e manterá um DIREITO DE RECEBER para cada um desses nomes de serviço.
Para esses serviços predefinidos, o processo de busca difere ligeiramente. Quando um nome de serviço está sendo buscado, o launchd inicia o serviço dinamicamente. O novo fluxo de trabalho é o seguinte:
A tarefa B inicia uma busca de inicialização por um nome de serviço.
launchd verifica se a tarefa está em execução e, se não estiver, inicia.
A tarefa A (o serviço) realiza um check-in de inicialização (bootstrap_check_in()). Aqui, o servidor de inicialização cria um direito de ENVIO, retém-o e transfere o direito de RECEBER para a Tarefa A.
O launchd duplica o DIREITO DE ENVIO e o envia para a Tarefa B.
A tarefa B gera uma nova porta com um DIREITO DE RECEBER e um DIREITO DE ENVIO, e dá o DIREITO DE ENVIO para a Tarefa A (o svc) para que ela possa enviar mensagens para a TAREFA B (comunicação bidirecional).
No entanto, esse processo se aplica apenas a tarefas do sistema predefinidas. Tarefas não do sistema ainda operam como descrito originalmente, o que poderia potencialmente permitir a impersonação.
Portanto, o launchd nunca deve travar ou todo o sistema irá travar.
Encontre mais informações aqui
A função mach_msg, essencialmente uma chamada de sistema, é utilizada para enviar e receber mensagens Mach. A função requer que a mensagem a ser enviada seja o argumento inicial. Esta mensagem deve começar com uma estrutura mach_msg_header_t, seguida pelo conteúdo real da mensagem. A estrutura é definida da seguinte forma:
Processos que possuem um direito de recebimento podem receber mensagens em uma porta Mach. Por outro lado, os remetentes recebem um direito de envio ou um direito de envio-uma-vez. O direito de envio-uma-vez é exclusivamente para enviar uma única mensagem, após a qual se torna inválido.
O campo inicial msgh_bits é um bitmap:
O primeiro bit (mais significativo) é usado para indicar que uma mensagem é complexa (mais sobre isso abaixo)
O 3º e 4º são usados pelo kernel
Os 5 bits menos significativos do 2º byte podem ser usados para voucher: outro tipo de porta para enviar combinações de chave/valor.
Os 5 bits menos significativos do 3º byte podem ser usados para porta local
Os 5 bits menos significativos do 4º byte podem ser usados para porta remota
Os tipos que podem ser especificados no voucher, portas local e remota são (de mach/message.h):
Por exemplo, MACH_MSG_TYPE_MAKE_SEND_ONCE pode ser usado para indicar que um direito de envio uma vez deve ser derivado e transferido para este porto. Também pode ser especificado MACH_PORT_NULL para impedir que o destinatário possa responder.
Para alcançar uma fácil comunicação bidirecional, um processo pode especificar um porto mach no cabeçalho da mensagem mach chamado de porto de resposta (msgh_local_port) onde o destinatário da mensagem pode enviar uma resposta a esta mensagem.
Observe que esse tipo de comunicação bidirecional é usado em mensagens XPC que esperam uma resposta (xpc_connection_send_message_with_reply e xpc_connection_send_message_with_reply_sync). Mas geralmente diferentes portas são criadas como explicado anteriormente para criar a comunicação bidirecional.
Os outros campos do cabeçalho da mensagem são:
msgh_size: o tamanho de todo o pacote.
msgh_remote_port: a porta na qual esta mensagem é enviada.
msgh_voucher_port: vouchers mach.
msgh_id: o ID desta mensagem, que é interpretado pelo destinatário.
Observe que as mensagens mach são enviadas através de um mach port, que é um canal de comunicação de um único receptor, múltiplos remetentes embutido no núcleo mach. Múltiplos processos podem enviar mensagens para um porto mach, mas em qualquer momento apenas um único processo pode ler a partir dele.
As mensagens são então formadas pelo cabeçalho mach_msg_header_t seguido pelo corpo e pelo trailer (se houver) e pode conceder permissão para responder a ele. Nesses casos, o núcleo apenas precisa passar a mensagem de uma tarefa para a outra.
Um trailer é informação adicionada à mensagem pelo núcleo (não pode ser definido pelo usuário) que pode ser solicitado na recepção da mensagem com as flags MACH_RCV_TRAILER_<trailer_opt> (há diferentes informações que podem ser solicitadas).
No entanto, existem outras mensagens mais complexas, como aquelas que passam direitos de porta adicionais ou compartilham memória, onde o núcleo também precisa enviar esses objetos para o destinatário. Nesses casos, o bit mais significativo do cabeçalho msgh_bits é definido.
Os possíveis descritores a serem passados são definidos em mach/message.h:
Em 32 bits, todos os descritores têm 12B e o tipo de descritor está no 11º. Em 64 bits, os tamanhos variam.
O kernel copiará os descritores de uma tarefa para outra, mas primeiro criando uma cópia na memória do kernel. Essa técnica, conhecida como "Feng Shui", foi abusada em vários exploits para fazer o kernel copiar dados em sua memória, fazendo um processo enviar descritores para si mesmo. Então, o processo pode receber as mensagens (o kernel as liberará).
Também é possível enviar direitos de porta para um processo vulnerável, e os direitos de porta simplesmente aparecerão no processo (mesmo que ele não esteja lidando com eles).
Note que as portas estão associadas ao namespace da tarefa, então para criar ou buscar uma porta, o namespace da tarefa também é consultado (mais em mach/mach_port.h):
mach_port_allocate | mach_port_construct: Criar uma porta.
mach_port_allocate também pode criar um conjunto de portas: direito de recebimento sobre um grupo de portas. Sempre que uma mensagem é recebida, é indicado de qual porta ela veio.
mach_port_allocate_name: Mudar o nome da porta (por padrão, inteiro de 32 bits)
mach_port_names: Obter nomes de porta de um alvo
mach_port_type: Obter direitos de uma tarefa sobre um nome
mach_port_rename: Renomear uma porta (como dup2 para FDs)
mach_port_allocate: Alocar um novo RECEIVE, PORT_SET ou DEAD_NAME
mach_port_insert_right: Criar um novo direito em uma porta onde você tem RECEIVE
mach_port_...
mach_msg | mach_msg_overwrite: Funções usadas para enviar e receber mensagens mach. A versão de sobrescrita permite especificar um buffer diferente para a recepção de mensagens (a outra versão apenas reutilizará).
Como as funções mach_msg e mach_msg_overwrite são as usadas para enviar e receber mensagens, definir um ponto de interrupção nelas permitiria inspecionar as mensagens enviadas e recebidas.
Por exemplo, comece a depurar qualquer aplicativo que você possa depurar, pois ele carregará libSystem.B, que usará essa função.
Para obter os argumentos de mach_msg, verifique os registradores. Estes são os argumentos (de mach/message.h):
Obtenha os valores dos registros:
Inspecione o cabeçalho da mensagem verificando o primeiro argumento:
Esse tipo de mach_msg_bits_t é muito comum para permitir uma resposta.
O nome é o nome padrão dado à porta (verifique como está aumentando nos primeiros 3 bytes). O ipc-object é o identificador único ofuscado da porta.
Note também como as portas com apenas o direito de send estão identificando o proprietário dela (nome da porta + pid).
Além disso, note o uso de + para indicar outras tarefas conectadas à mesma porta.
Também é possível usar procesxp para ver também os nomes de serviços registrados (com SIP desativado devido à necessidade de com.apple.system-task-port):
Você pode instalar esta ferramenta no iOS baixando-a de http://newosxbook.com/tools/binpack64-256.tar.gz
Note como o remetente aloca uma porta, cria um direito de envio para o nome org.darlinghq.example e o envia para o servidor de bootstrap, enquanto o remetente solicitou o direito de envio desse nome e o usou para enviar uma mensagem.
Existem algumas portas especiais que permitem realizar certas ações sensíveis ou acessar certos dados sensíveis caso uma tarefa tenha as permissões SEND sobre elas. Isso torna essas portas muito interessantes do ponto de vista de um atacante, não apenas por causa das capacidades, mas porque é possível compartilhar permissões SEND entre tarefas.
Essas portas são representadas por um número.
Os direitos SEND podem ser obtidos chamando host_get_special_port e os direitos RECEIVE chamando host_set_special_port. No entanto, ambas as chamadas requerem a porta host_priv, que apenas o root pode acessar. Além disso, no passado, o root podia chamar host_set_special_port e sequestrar arbitrariamente, o que permitia, por exemplo, contornar assinaturas de código ao sequestrar HOST_KEXTD_PORT (o SIP agora impede isso).
Essas portas são divididas em 2 grupos: As primeiras 7 portas são de propriedade do kernel, sendo a 1 HOST_PORT, a 2 HOST_PRIV_PORT, a 3 HOST_IO_MASTER_PORT e a 7 é HOST_MAX_SPECIAL_KERNEL_PORT.
As que começam a partir do número 8 são de propriedade de daemons do sistema e podem ser encontradas declaradas em host_special_ports.h.
Porta do Host: Se um processo tiver privilégio SEND sobre esta porta, ele pode obter informações sobre o sistema chamando suas rotinas como:
host_processor_info: Obter informações do processador
host_info: Obter informações do host
host_virtual_physical_table_info: Tabela de páginas Virtual/Física (requer MACH_VMDEBUG)
host_statistics: Obter estatísticas do host
mach_memory_info: Obter layout de memória do kernel
Porta Priv do Host: Um processo com direito SEND sobre esta porta pode realizar ações privilegiadas como mostrar dados de inicialização ou tentar carregar uma extensão de kernel. O processo precisa ser root para obter essa permissão.
Além disso, para chamar a API kext_request, é necessário ter outros direitos com.apple.private.kext*, que são concedidos apenas a binários da Apple.
Outras rotinas que podem ser chamadas são:
host_get_boot_info: Obter machine_boot_info()
host_priv_statistics: Obter estatísticas privilegiadas
vm_allocate_cpm: Alocar Memória Física Contígua
host_processors: Enviar direito para processadores do host
mach_vm_wire: Tornar a memória residente
Como o root pode acessar essa permissão, ele poderia chamar host_set_[special/exception]_port[s] para sequestrar portas especiais ou de exceção do host.
É possível ver todas as portas especiais do host executando:
Essas são portas reservadas para serviços bem conhecidos. É possível obter/configurá-las chamando task_[get/set]_special_port. Elas podem ser encontradas em task_special_ports.h:
From aqui:
TASK_KERNEL_PORT[direito de envio da tarefa-própria]: A porta usada para controlar esta tarefa. Usada para enviar mensagens que afetam a tarefa. Esta é a porta retornada por mach_task_self (veja Tarefas de Porta abaixo).
TASK_BOOTSTRAP_PORT[direito de envio de bootstrap]: A porta de bootstrap da tarefa. Usada para enviar mensagens solicitando o retorno de outras portas de serviço do sistema.
TASK_HOST_NAME_PORT[direito de envio do host-próprio]: A porta usada para solicitar informações do host que contém. Esta é a porta retornada por mach_host_self.
TASK_WIRED_LEDGER_PORT[direito de envio do livro-razão]: A porta que nomeia a fonte da qual esta tarefa obtém sua memória de kernel fixa.
TASK_PAGED_LEDGER_PORT[direito de envio do livro-razão]: A porta que nomeia a fonte da qual esta tarefa obtém sua memória gerenciada padrão.
Originalmente, Mach não tinha "processos", tinha "tarefas", que eram consideradas mais como um contêiner de threads. Quando Mach foi fundido com o BSD, cada tarefa foi correlacionada com um processo BSD. Portanto, cada processo BSD tem os detalhes que precisa para ser um processo e cada tarefa Mach também tem seu funcionamento interno (exceto pelo pid inexistente 0, que é o kernel_task).
Existem duas funções muito interessantes relacionadas a isso:
task_for_pid(target_task_port, pid, &task_port_of_pid): Obtém um direito de ENVIO para a porta da tarefa relacionada ao especificado pelo pid e o dá à target_task_port indicada (que geralmente é a tarefa chamadora que usou mach_task_self(), mas pode ser uma porta de ENVIO sobre uma tarefa diferente).
pid_for_task(task, &pid): Dado um direito de ENVIO a uma tarefa, encontra a qual PID esta tarefa está relacionada.
Para realizar ações dentro da tarefa, a tarefa precisava de um direito de SEND para si mesma chamando mach_task_self() (que usa o task_self_trap (28)). Com essa permissão, uma tarefa pode realizar várias ações, como:
task_threads: Obter direito de ENVIO sobre todas as portas de tarefa das threads da tarefa
task_info: Obter informações sobre uma tarefa
task_suspend/resume: Suspender ou retomar uma tarefa
task_[get/set]_special_port
thread_create: Criar uma thread
task_[get/set]_state: Controlar o estado da tarefa
e mais pode ser encontrado em mach/task.h
Observe que com um direito de ENVIO sobre uma porta de tarefa de uma tarefa diferente, é possível realizar tais ações sobre uma tarefa diferente.
Além disso, a task_port também é a vm_map porta que permite ler e manipular memória dentro de uma tarefa com funções como vm_read() e vm_write(). Isso basicamente significa que uma tarefa com direitos de ENVIO sobre a task_port de uma tarefa diferente será capaz de injetar código nessa tarefa.
Lembre-se de que, como o kernel também é uma tarefa, se alguém conseguir obter permissões de SEND sobre o kernel_task, poderá fazer o kernel executar qualquer coisa (jailbreaks).
Chame mach_task_self() para obter o nome para esta porta para a tarefa chamadora. Esta porta é apenas herdada através de exec(); uma nova tarefa criada com fork() obtém uma nova porta de tarefa (como um caso especial, uma tarefa também obtém uma nova porta de tarefa após exec() em um binário suid). A única maneira de gerar uma tarefa e obter sua porta é realizar a "dança de troca de porta" enquanto faz um fork().
Estas são as restrições para acessar a porta (do macos_task_policy do binário AppleMobileFileIntegrity):
Se o aplicativo tiver a entitlement com.apple.security.get-task-allow, processos do mesmo usuário podem acessar a porta da tarefa (comumente adicionada pelo Xcode para depuração). O processo de notarização não permitirá isso em lançamentos de produção.
Aplicativos com a entitlement com.apple.system-task-ports podem obter a porta da tarefa para qualquer processo, exceto o kernel. Em versões mais antigas, era chamada de task_for_pid-allow. Isso é concedido apenas a aplicativos da Apple.
Root pode acessar portas de tarefa de aplicativos não compilados com um runtime endurecido (e não da Apple).
A porta do nome da tarefa: Uma versão não privilegiada da porta da tarefa. Ela referencia a tarefa, mas não permite controlá-la. A única coisa que parece estar disponível através dela é task_info().
As threads também têm portas associadas, que são visíveis a partir da tarefa chamando task_threads e do processador com processor_set_threads. Um direito de ENVIO à porta da thread permite usar a função do subsistema thread_act, como:
thread_terminate
thread_[get/set]_state
act_[get/set]_state
thread_[suspend/resume]
thread_info
...
Qualquer thread pode obter esta porta chamando mach_thread_self.
Você pode pegar um shellcode de:
Introduction to ARM64v8Compile o programa anterior e adicione as entitlements para poder injetar código com o mesmo usuário (caso contrário, você precisará usar sudo).
