macOS xpc_connection_get_audit_token Attack

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Für weitere Informationen siehe den Originalbeitrag: https://sector7.computest.nl/post/2023-10-xpc-audit-token-spoofing/. Dies ist eine Zusammenfassung:

Mach Nachrichten Grundinformationen

Wenn du nicht weißt, was Mach Nachrichten sind, beginne mit dieser Seite:

macOS IPC - Inter Process Communication

Für den Moment erinnere dich daran, dass (Definition von hier): Mach Nachrichten werden über einen mach port gesendet, der ein einzelner Empfänger, mehrere Sender Kommunikations Kanal ist, der im Mach-Kernel eingebaut ist. Mehrere Prozesse können Nachrichten an einen Mach-Port senden, aber zu jedem Zeitpunkt kann nur ein einzelner Prozess davon lesen. Genau wie Dateideskriptoren und Sockets werden Mach-Ports vom Kernel zugewiesen und verwaltet, und Prozesse sehen nur eine Ganzzahl, die sie verwenden können, um dem Kernel anzuzeigen, welchen ihrer Mach-Ports sie verwenden möchten.

XPC Verbindung

Wenn du nicht weißt, wie eine XPC-Verbindung hergestellt wird, überprüfe:

macOS XPC

Schwachstellen Zusammenfassung

Was für dich interessant zu wissen ist, dass XPCs Abstraktion eine Eins-zu-Eins-Verbindung ist, aber sie basiert auf einer Technologie, die mehrere Sender haben kann, also:

• Mach-Ports sind einzelner Empfänger, mehrere Sender.

• Das Audit-Token einer XPC-Verbindung ist das Audit-Token, das aus der zuletzt empfangenen Nachricht kopiert wurde.

• Das Erlangen des Audit-Tokens einer XPC-Verbindung ist entscheidend für viele Sicherheitsprüfungen.

Obwohl die vorherige Situation vielversprechend klingt, gibt es einige Szenarien, in denen dies keine Probleme verursachen wird (von hier):

• Audit-Tokens werden oft für eine Autorisierungsprüfung verwendet, um zu entscheiden, ob eine Verbindung akzeptiert werden soll. Da dies über eine Nachricht an den Dienstport geschieht, ist noch keine Verbindung hergestellt. Weitere Nachrichten auf diesem Port werden einfach als zusätzliche Verbindungsanfragen behandelt. Daher sind alle Prüfungen vor der Annahme einer Verbindung nicht anfällig (das bedeutet auch, dass innerhalb von -listener:shouldAcceptNewConnection: das Audit-Token sicher ist). Wir suchen daher nach XPC-Verbindungen, die spezifische Aktionen überprüfen.

• XPC-Ereignis-Handler werden synchron behandelt. Das bedeutet, dass der Ereignis-Handler für eine Nachricht abgeschlossen sein muss, bevor er für die nächste aufgerufen wird, selbst bei gleichzeitigen Dispatch-Warteschlangen. Daher kann innerhalb eines XPC-Ereignis-Handlers das Audit-Token nicht von anderen normalen (nicht-Antwort!) Nachrichten überschrieben werden.

Zwei verschiedene Methoden, wie dies ausgenutzt werden könnte:

1. Variante 1:

• Exploits verbinden sich mit Dienst A und Dienst B

• Dienst B kann eine privilegierte Funktionalität in Dienst A aufrufen, die der Benutzer nicht kann

• Dienst A ruft xpc_connection_get_audit_token auf, während er nicht innerhalb des Ereignis-Handlers für eine Verbindung in einem dispatch_async ist.

• So könnte eine andere Nachricht das Audit-Token überschreiben, weil es asynchron außerhalb des Ereignis-Handlers dispatcht wird.

• Der Exploit übergibt an Dienst B das SEND-Recht an Dienst A.

• So wird Dienst B tatsächlich Nachrichten an Dienst A senden.

• Der Exploit versucht, die privilegierte Aktion aufzurufen. In einem RC prüft Dienst A die Autorisierung dieser Aktion, während Dienst B das Audit-Token überschreibt (was dem Exploit den Zugriff auf die privilegierte Aktion gibt).

2. Variante 2:

• Dienst B kann eine privilegierte Funktionalität in Dienst A aufrufen, die der Benutzer nicht kann

• Der Exploit verbindet sich mit Dienst A, der dem Exploit eine Nachricht sendet, die eine Antwort in einem bestimmten Antwortport erwartet.

• Der Exploit sendet Dienst B eine Nachricht, die diesen Antwortport übergibt.

• Wenn Dienst B antwortet, sendet er die Nachricht an Dienst A, während der Exploit eine andere Nachricht an Dienst A sendet, um zu versuchen, eine privilegierte Funktionalität zu erreichen und zu erwarten, dass die Antwort von Dienst B das Audit-Token im perfekten Moment überschreibt (Race Condition).

Variante 1: Aufruf von xpc_connection_get_audit_token außerhalb eines Ereignis-Handlers

Szenario:

• Zwei Mach-Dienste A und B, mit denen wir uns beide verbinden können (basierend auf dem Sandbox-Profil und den Autorisierungsprüfungen vor der Annahme der Verbindung).

• A muss eine Autorisierungsprüfung für eine spezifische Aktion haben, die B bestehen kann (aber unsere App nicht).

• Zum Beispiel, wenn B einige Befugnisse hat oder als root läuft, könnte es ihm erlauben, A zu bitten, eine privilegierte Aktion auszuführen.

• Für diese Autorisierungsprüfung erhält A das Audit-Token asynchron, indem es beispielsweise xpc_connection_get_audit_token von dispatch_async aufruft.

In diesem Fall könnte ein Angreifer eine Race Condition auslösen, indem er einen Exploit erstellt, der A auffordert, eine Aktion mehrmals auszuführen, während er B Nachrichten an A senden lässt. Wenn die RC erfolgreich ist, wird das Audit-Token von B im Speicher kopiert, während die Anfrage unseres Exploits von A bearbeitet wird, was ihm Zugriff auf die privilegierte Aktion gibt, die nur B anfordern konnte.

Dies geschah mit A als smd und B als diagnosticd. Die Funktion SMJobBless von smb kann verwendet werden, um ein neues privilegiertes Hilfsprogramm (als root) zu installieren. Wenn ein Prozess, der als root läuft, smd kontaktiert, werden keine weiteren Prüfungen durchgeführt.

Daher ist der Dienst B diagnosticd, da er als root läuft und verwendet werden kann, um einen Prozess zu überwachen, sodass, sobald die Überwachung begonnen hat, er mehrere Nachrichten pro Sekunde sendet.

Um den Angriff durchzuführen:

1. Stelle eine Verbindung zum Dienst mit dem Namen smd unter Verwendung des Standard-XPC-Protokolls her.

2. Stelle eine sekundäre Verbindung zu diagnosticd her. Im Gegensatz zum normalen Verfahren wird anstelle der Erstellung und des Sendens von zwei neuen Mach-Ports das Senderecht des Client-Ports durch eine Kopie des Senderechts ersetzt, das mit der smd-Verbindung verbunden ist.

3. Infolgedessen können XPC-Nachrichten an diagnosticd gesendet werden, aber Antworten von diagnosticd werden an smd umgeleitet. Für smd scheint es, als ob die Nachrichten sowohl vom Benutzer als auch von diagnosticd aus derselben Verbindung stammen.

Bild, das den Exploit-Prozess darstellt

4. Der nächste Schritt besteht darin, diagnosticd anzuweisen, die Überwachung eines ausgewählten Prozesses (möglicherweise des eigenen Benutzers) zu starten. Gleichzeitig wird eine Flut von routinemäßigen 1004-Nachrichten an smd gesendet. Das Ziel hier ist es, ein Tool mit erhöhten Rechten zu installieren.

5. Diese Aktion löst eine Race Condition innerhalb der Funktion handle_bless aus. Das Timing ist entscheidend: Der Aufruf der Funktion xpc_connection_get_pid muss die PID des Benutzerprozesses zurückgeben (da sich das privilegierte Tool im App-Bundle des Benutzers befindet). Das Audit-Token muss jedoch in der Funktion xpc_connection_get_audit_token, insbesondere innerhalb der Unterroutine connection_is_authorized, auf das Audit-Token von diagnosticd verweisen.

Variante 2: Antwortweiterleitung

In einer XPC (Inter-Prozess-Kommunikation) Umgebung, obwohl Ereignis-Handler nicht gleichzeitig ausgeführt werden, hat die Behandlung von Antwortnachrichten ein einzigartiges Verhalten. Insbesondere gibt es zwei verschiedene Methoden zum Senden von Nachrichten, die eine Antwort erwarten:

1. xpc_connection_send_message_with_reply: Hier wird die XPC-Nachricht empfangen und auf einer bestimmten Warteschlange verarbeitet.

2. xpc_connection_send_message_with_reply_sync: Im Gegensatz dazu wird bei dieser Methode die XPC-Nachricht auf der aktuellen Dispatch-Warteschlange empfangen und verarbeitet.

Diese Unterscheidung ist entscheidend, da sie die Möglichkeit eröffnet, dass Antwortpakete gleichzeitig mit der Ausführung eines XPC-Ereignis-Handlers geparst werden. Bemerkenswerterweise implementiert _xpc_connection_set_creds zwar eine Sperre, um gegen das partielle Überschreiben des Audit-Tokens zu schützen, jedoch erstreckt sich dieser Schutz nicht auf das gesamte Verbindungsobjekt. Dies schafft eine Schwachstelle, bei der das Audit-Token während des Zeitraums zwischen dem Parsen eines Pakets und der Ausführung seines Ereignis-Handlers ersetzt werden kann.

Um diese Schwachstelle auszunutzen, ist die folgende Einrichtung erforderlich:

• Zwei Mach-Dienste, bezeichnet als A und B, die beide eine Verbindung herstellen können.

• Dienst A sollte eine Autorisierungsprüfung für eine spezifische Aktion enthalten, die nur B ausführen kann (die Anwendung des Benutzers kann dies nicht).

• Dienst A sollte eine Nachricht senden, die eine Antwort erwartet.

• Der Benutzer kann eine Nachricht an B senden, auf die er antworten wird.

Der Ausbeutungsprozess umfasst die folgenden Schritte:

1. Warte darauf, dass Dienst A eine Nachricht sendet, die eine Antwort erwartet.

2. Anstatt direkt an A zu antworten, wird der Antwortport gehijackt und verwendet, um eine Nachricht an Dienst B zu senden.

3. Anschließend wird eine Nachricht mit der verbotenen Aktion gesendet, in der Erwartung, dass sie gleichzeitig mit der Antwort von B verarbeitet wird.

Unten ist eine visuelle Darstellung des beschriebenen Angriffszenarios:

 (1) (1) (1) (1) (1) (1).png)

Entdeckungsprobleme

• Schwierigkeiten beim Auffinden von Instanzen: Die Suche nach Instanzen der Verwendung von xpc_connection_get_audit_token war sowohl statisch als auch dynamisch herausfordernd.

• Methodik: Frida wurde verwendet, um die Funktion xpc_connection_get_audit_token zu hooken und Aufrufe zu filtern, die nicht von Ereignis-Handlern stammen. Diese Methode war jedoch auf den gehookten Prozess beschränkt und erforderte eine aktive Nutzung.

• Analysetools: Tools wie IDA/Ghidra wurden verwendet, um erreichbare Mach-Dienste zu untersuchen, aber der Prozess war zeitaufwendig und kompliziert durch Aufrufe, die den dyld Shared Cache betreffen.

• Scripting-Einschränkungen: Versuche, die Analyse für Aufrufe von xpc_connection_get_audit_token aus dispatch_async-Blöcken zu skripten, wurden durch Komplexitäten beim Parsen von Blöcken und Interaktionen mit dem dyld Shared Cache behindert.

Der Fix

• Gemeldete Probleme: Ein Bericht wurde an Apple eingereicht, der die allgemeinen und spezifischen Probleme innerhalb von smd detailliert.

• Apples Antwort: Apple hat das Problem in smd behoben, indem es xpc_connection_get_audit_token durch xpc_dictionary_get_audit_token ersetzt hat.

• Art des Fixes: Die Funktion xpc_dictionary_get_audit_token gilt als sicher, da sie das Audit-Token direkt aus der Mach-Nachricht abruft, die mit der empfangenen XPC-Nachricht verbunden ist. Sie ist jedoch nicht Teil der öffentlichen API, ähnlich wie xpc_connection_get_audit_token.

• Fehlen eines umfassenderen Fixes: Es bleibt unklar, warum Apple keinen umfassenderen Fix implementiert hat, wie das Verwerfen von Nachrichten, die nicht mit dem gespeicherten Audit-Token der Verbindung übereinstimmen. Die Möglichkeit legitimer Änderungen des Audit-Tokens in bestimmten Szenarien (z. B. Verwendung von setuid) könnte ein Faktor sein.

• Aktueller Status: Das Problem besteht weiterhin in iOS 17 und macOS 14 und stellt eine Herausforderung für diejenigen dar, die versuchen, es zu identifizieren und zu verstehen.

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