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macOS MACF

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Basic Information

MACF का मतलब है Mandatory Access Control Framework, जो एक सुरक्षा प्रणाली है जो ऑपरेटिंग सिस्टम में निर्मित है ताकि आपके कंप्यूटर की सुरक्षा की जा सके। यह कठोर नियम निर्धारित करके काम करता है कि कौन या क्या सिस्टम के कुछ हिस्सों, जैसे फ़ाइलों, अनुप्रयोगों और सिस्टम संसाधनों, तक पहुँच सकता है। इन नियमों को स्वचालित रूप से लागू करके, MACF सुनिश्चित करता है कि केवल अधिकृत उपयोगकर्ता और प्रक्रियाएँ विशिष्ट क्रियाएँ कर सकें, जिससे अनधिकृत पहुँच या दुर्भावनापूर्ण गतिविधियों का जोखिम कम हो जाता है।

ध्यान दें कि MACF वास्तव में कोई निर्णय नहीं लेता क्योंकि यह केवल क्रियाओं को अवरुद्ध करता है, यह निर्णय नीति मॉड्यूल (कर्नेल एक्सटेंशन) पर छोड़ देता है जिसे यह कॉल करता है जैसे AppleMobileFileIntegrity.kext, Quarantine.kext, Sandbox.kext, TMSafetyNet.kext और mcxalr.kext।

Flow

  1. प्रक्रिया एक syscall/mach ट्रैप करती है

  2. संबंधित फ़ंक्शन कर्नेल के अंदर कॉल किया जाता है

  3. फ़ंक्शन MACF को कॉल करता है

  4. MACF उन नीति मॉड्यूल की जांच करता है जिन्होंने अपनी नीति में उस फ़ंक्शन को हुक करने के लिए अनुरोध किया था

  5. MACF संबंधित नीतियों को कॉल करता है

  6. नीतियाँ संकेत करती हैं कि वे क्रिया की अनुमति देती हैं या अस्वीकार करती हैं

Apple एकमात्र है जो MAC Framework KPI का उपयोग कर सकता है।

Labels

MACF लेबल का उपयोग करता है जिसे फिर नीतियाँ जांचेंगी कि क्या उन्हें कुछ पहुँच प्रदान करनी चाहिए या नहीं। लेबल संरचना की घोषणा का कोड यहाँ पाया जा सकता है, जिसे फिर struct ucred के अंदर यहाँ cr_label भाग में उपयोग किया जाता है। लेबल में फ्लैग और MACF नीतियों द्वारा पॉइंटर्स आवंटित करने के लिए उपयोग किए जा सकने वाले स्लॉट की संख्या होती है। उदाहरण के लिए, Sandbox कंटेनर प्रोफ़ाइल की ओर इशारा करेगा।

MACF Policies

एक MACF नीति कुछ कर्नेल संचालन में लागू करने के लिए नियम और शर्तें परिभाषित करती है।

एक कर्नेल एक्सटेंशन mac_policy_conf संरचना को कॉन्फ़िगर कर सकता है और फिर इसे mac_policy_register कॉल करके पंजीकृत कर सकता है। यहाँ से:

#define mpc_t	struct mac_policy_conf *

/**
@brief Mac policy configuration

This structure specifies the configuration information for a
MAC policy module.  A policy module developer must supply
a short unique policy name, a more descriptive full name, a list of label
namespaces and count, a pointer to the registered enty point operations,
any load time flags, and optionally, a pointer to a label slot identifier.

The Framework will update the runtime flags (mpc_runtime_flags) to
indicate that the module has been registered.

If the label slot identifier (mpc_field_off) is NULL, the Framework
will not provide label storage for the policy.  Otherwise, the
Framework will store the label location (slot) in this field.

The mpc_list field is used by the Framework and should not be
modified by policies.
*/
/* XXX - reorder these for better aligment on 64bit platforms */
struct mac_policy_conf {
const char		*mpc_name;		/** policy name */
const char		*mpc_fullname;		/** full name */
const char		**mpc_labelnames;	/** managed label namespaces */
unsigned int		 mpc_labelname_count;	/** number of managed label namespaces */
struct mac_policy_ops	*mpc_ops;		/** operation vector */
int			 mpc_loadtime_flags;	/** load time flags */
int			*mpc_field_off;		/** label slot */
int			 mpc_runtime_flags;	/** run time flags */
mpc_t			 mpc_list;		/** List reference */
void			*mpc_data;		/** module data */
};

कर्नेल एक्सटेंशन को पहचानना जो इन नीतियों को कॉन्फ़िगर करते हैं, mac_policy_register कॉल की जांच करके आसान है। इसके अलावा, एक्सटेंशन के डिस्सेम्बल की जांच करके, उपयोग किए गए mac_policy_conf स्ट्रक्चर को भी ढूंढना संभव है।

ध्यान दें कि MACF नीतियों को गतिशील रूप से भी पंजीकृत और अपंजीकृत किया जा सकता है।

mac_policy_conf के मुख्य क्षेत्रों में से एक है mpc_ops। यह क्षेत्र निर्दिष्ट करता है कि नीति किस ऑपरेशनों में रुचि रखती है। ध्यान दें कि इनमें सैकड़ों हैं, इसलिए सभी को शून्य करना और फिर केवल उन पर ध्यान केंद्रित करना संभव है जिनमें नीति रुचि रखती है। यहां से:

struct mac_policy_ops {
mpo_audit_check_postselect_t		*mpo_audit_check_postselect;
mpo_audit_check_preselect_t		*mpo_audit_check_preselect;
mpo_bpfdesc_label_associate_t		*mpo_bpfdesc_label_associate;
mpo_bpfdesc_label_destroy_t		*mpo_bpfdesc_label_destroy;
mpo_bpfdesc_label_init_t		*mpo_bpfdesc_label_init;
mpo_bpfdesc_check_receive_t		*mpo_bpfdesc_check_receive;
mpo_cred_check_label_update_execve_t	*mpo_cred_check_label_update_execve;
mpo_cred_check_label_update_t		*mpo_cred_check_label_update;
[...]

Almost all the hooks will be called back by MACF when one of those operations are intercepted. However, mpo_policy_* hooks are an exception because mpo_hook_policy_init() एक कॉलबैक है जो पंजीकरण के समय (तो mac_policy_register() के बाद) कॉल किया जाता है और mpo_hook_policy_initbsd() को लेट पंजीकरण के दौरान कॉल किया जाता है जब BSD उपप्रणाली सही तरीके से प्रारंभ हो चुकी होती है।

Moreover, the mpo_policy_syscall hook can be registered by any kext to expose a private ioctl style call interface. Then, a user client will be able to call mac_syscall (#381) specifying as parameters the policy name with an integer code and optional arguments. For example, the Sandbox.kext uses this a lot.

Checking the kext's __DATA.__const* is possible to identify the mac_policy_ops structure used when registering the policy. It's possible to find it because its pointer is at an offset inside mpo_policy_conf and also because the amount of NULL pointers that will be in that area.

Moreover, it's also possible to get the list of kexts that have configured a policy by dumping from memory the struct _mac_policy_list which is updated with every policy that is registered.

MACF Initialization

MACF is initialised very soon. It's set up in XNU's bootstrap_thread: after ipc_bootstrap a call to mac_policy_init() which initializes the mac_policy_list and moments later mac_policy_initmach() is called. Among other things, this function will get all the Apple kexts with the AppleSecurityExtension key in their Info.plist like ALF.kext, AppleMobileFileIntegrity.kext, Quarantine.kext, Sandbox.kext and TMSafetyNet.kext and loads them.

MACF Callouts

It's common to find callouts to MACF defined in code like: #if CONFIG_MAC conditional blocks. Moreover, inside these blocks it's possible to find calls to mac_proc_check* which calls MACF to check for permissions to perform certain actions. Moreover, the format of the MACF callouts is: mac_<object>_<opType>_opName.

The object is one of the following: bpfdesc, cred, file, proc, vnode, mount, devfs, ifnet, inpcb, mbuf, ipq, pipe, sysv[msg/msq/shm/sem], posix[shm/sem], socket, kext. The opType is usually check which will be used to allow or deny the action. However, it's also possible to find notify, which will allow the kext to react to the given action.

You can find an example in https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/94d3b452840153a99b38a3a9659680b2a006908e/bsd/kern/kern_mman.c#L621:

int
mmap(proc_t p, struct mmap_args *uap, user_addr_t *retval)
{
[...]
#if CONFIG_MACF
			error = mac_file_check_mmap(vfs_context_ucred(ctx),
			    fp->fp_glob, prot, flags, file_pos + pageoff,
&maxprot);
if (error) {
(void)vnode_put(vp);
goto bad;
}
#endif /* MAC */
[...]

Then, it's possible to find the code of mac_file_check_mmap in https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/94d3b452840153a99b38a3a9659680b2a006908e/security/mac_file.c#L174

mac_file_check_mmap(struct ucred *cred, struct fileglob *fg, int prot,
int flags, uint64_t offset, int *maxprot)
{
int error;
int maxp;

maxp = *maxprot;
MAC_CHECK(file_check_mmap, cred, fg, NULL, prot, flags, offset, &maxp);
if ((maxp | *maxprot) != *maxprot) {
panic("file_check_mmap increased max protections");
}
*maxprot = maxp;
return error;
}

जो MAC_CHECK मैक्रो को कॉल कर रहा है, जिसका कोड https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/94d3b452840153a99b38a3a9659680b2a006908e/security/mac_internal.h#L261 पर पाया जा सकता है।

/*
* MAC_CHECK performs the designated check by walking the policy
* module list and checking with each as to how it feels about the
* request.  Note that it returns its value via 'error' in the scope
* of the caller.
*/
#define MAC_CHECK(check, args...) do {                              \
error = 0;                                                      \
MAC_POLICY_ITERATE({                                            \
if (mpc->mpc_ops->mpo_ ## check != NULL) {              \
DTRACE_MACF3(mac__call__ ## check, void *, mpc, int, error, int, MAC_ITERATE_CHECK); \
int __step_err = mpc->mpc_ops->mpo_ ## check (args); \
DTRACE_MACF2(mac__rslt__ ## check, void *, mpc, int, __step_err); \
error = mac_error_select(__step_err, error);         \
}                                                           \
});                                                             \
} while (0)

जो सभी पंजीकृत मैक नीतियों को उनके कार्यों को कॉल करते हुए और आउटपुट को त्रुटि चर में संग्रहीत करते हुए जाएगा, जिसे केवल mac_error_select द्वारा सफलता कोड के द्वारा ओवरराइड किया जा सकेगा, इसलिए यदि कोई जांच विफल होती है तो पूरी जांच विफल हो जाएगी और क्रिया की अनुमति नहीं दी जाएगी।

हालांकि, याद रखें कि सभी MACF कॉलआउट केवल क्रियाओं को अस्वीकार करने के लिए उपयोग नहीं किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, mac_priv_grant मैक्रो MAC_GRANT को कॉल करता है, जो यदि कोई नीति 0 के साथ उत्तर देती है तो अनुरोधित विशेषाधिकार को प्रदान करेगा:

/*
* MAC_GRANT performs the designated check by walking the policy
* module list and checking with each as to how it feels about the
* request.  Unlike MAC_CHECK, it grants if any policies return '0',
* and otherwise returns EPERM.  Note that it returns its value via
* 'error' in the scope of the caller.
*/
#define MAC_GRANT(check, args...) do {                              \
error = EPERM;                                                  \
MAC_POLICY_ITERATE({                                            \
if (mpc->mpc_ops->mpo_ ## check != NULL) {                  \
DTRACE_MACF3(mac__call__ ## check, void *, mpc, int, error, int, MAC_ITERATE_GRANT); \
int __step_res = mpc->mpc_ops->mpo_ ## check (args); \
if (__step_res == 0) {                              \
error = 0;                                  \
}                                                   \
DTRACE_MACF2(mac__rslt__ ## check, void *, mpc, int, __step_res); \
}                                                           \
});                                                             \
} while (0)

priv_check & priv_grant

ये कॉल्स उन (दर्जनों) privileges की जांच करने और प्रदान करने के लिए हैं जो bsd/sys/priv.h में परिभाषित हैं। कुछ कर्नेल कोड priv_check_cred() को bsd/kern/kern_priv.c से प्रक्रिया के KAuth क्रेडेंशियल्स के साथ और उन में से एक privilege कोड के साथ कॉल करेगा जो mac_priv_check को यह देखने के लिए कॉल करेगा कि क्या कोई नीति denies privilege देने से रोकती है और फिर यह mac_priv_grant को यह देखने के लिए कॉल करता है कि क्या कोई नीति privilege प्रदान करती है।

proc_check_syscall_unix

यह हुक सभी सिस्टम कॉल्स को इंटरसेप्ट करने की अनुमति देता है। bsd/dev/[i386|arm]/systemcalls.c में घोषित फ़ंक्शन unix_syscall को देखना संभव है, जिसमें यह कोड है:

#if CONFIG_MACF
if (__improbable(proc_syscall_filter_mask(proc) != NULL && !bitstr_test(proc_syscall_filter_mask(proc), syscode))) {
error = mac_proc_check_syscall_unix(proc, syscode);
if (error) {
goto skip_syscall;
}
}
#endif /* CONFIG_MACF */

जो कॉलिंग प्रक्रिया में bitmask की जांच करेगा कि क्या वर्तमान syscall को mac_proc_check_syscall_unix को कॉल करना चाहिए। इसका कारण यह है कि syscalls इतनी बार कॉल किए जाते हैं कि हर बार mac_proc_check_syscall_unix को कॉल करने से बचना दिलचस्प है।

ध्यान दें कि फ़ंक्शन proc_set_syscall_filter_mask() जो एक प्रक्रिया में bitmask syscalls सेट करता है, Sandbox द्वारा सैंडबॉक्स प्रक्रियाओं पर मास्क सेट करने के लिए कॉल किया जाता है।

एक्सपोज़्ड MACF syscalls

MACF के साथ कुछ syscalls के माध्यम से इंटरैक्ट करना संभव है जो security/mac.h में परिभाषित हैं:

/*
* Extended non-POSIX.1e interfaces that offer additional services
* available from the userland and kernel MAC frameworks.
*/
#ifdef __APPLE_API_PRIVATE
__BEGIN_DECLS
int      __mac_execve(char *fname, char **argv, char **envv, mac_t _label);
int      __mac_get_fd(int _fd, mac_t _label);
int      __mac_get_file(const char *_path, mac_t _label);
int      __mac_get_link(const char *_path, mac_t _label);
int      __mac_get_pid(pid_t _pid, mac_t _label);
int      __mac_get_proc(mac_t _label);
int      __mac_set_fd(int _fildes, const mac_t _label);
int      __mac_set_file(const char *_path, mac_t _label);
int      __mac_set_link(const char *_path, mac_t _label);
int      __mac_mount(const char *type, const char *path, int flags, void *data,
struct mac *label);
int      __mac_get_mount(const char *path, struct mac *label);
int      __mac_set_proc(const mac_t _label);
int      __mac_syscall(const char *_policyname, int _call, void *_arg);
__END_DECLS
#endif /*__APPLE_API_PRIVATE*/

संदर्भ

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