macOS IOKit

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Informazioni di base

L'IO Kit è un framework di driver di dispositivo orientato agli oggetti open-source nel kernel XNU, gestisce i driver di dispositivo caricati dinamicamente. Consente l'aggiunta di codice modulare al kernel al volo, supportando hardware diversificato.

I driver IOKit esportano fondamentalmente funzioni dal kernel. I tipi di parametri di queste funzioni sono predefiniti e verificati. Inoltre, simile a XPC, IOKit è solo un altro strato sopra i messaggi Mach.

Il codice del kernel IOKit XNU è open source da Apple su https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/tree/main/iokit. Inoltre, i componenti IOKit dello spazio utente sono anche open source https://github.com/opensource-apple/IOKitUser.

Tuttavia, nessun driver IOKit è open source. Comunque, di tanto in tanto il rilascio di un driver potrebbe contenere simboli che facilitano il debug. Controlla come ottenere le estensioni del driver dal firmware qui.

È scritto in C++. Puoi ottenere i simboli C++ demangled con:

# Get demangled symbols
nm -C com.apple.driver.AppleJPEGDriver

# Demangled symbols from stdin
c++filt
__ZN16IOUserClient202222dispatchExternalMethodEjP31IOExternalMethodArgumentsOpaquePK28IOExternalMethodDispatch2022mP8OSObjectPv
IOUserClient2022::dispatchExternalMethod(unsigned int, IOExternalMethodArgumentsOpaque*, IOExternalMethodDispatch2022 const*, unsigned long, OSObject*, void*)

Le funzioni esposte da IOKit potrebbero eseguire controlli di sicurezza aggiuntivi quando un client tenta di chiamare una funzione, ma è importante notare che le app sono di solito limitate dal sandbox per quanto riguarda le funzioni IOKit con cui possono interagire.

Driver

In macOS sono situati in:

/System/Library/Extensions
File KEXT incorporati nel sistema operativo OS X.
/Library/Extensions
File KEXT installati da software di terze parti

In iOS sono situati in:

/System/Library/Extensions

#Use kextstat to print the loaded drivers
kextstat
Executing: /usr/bin/kmutil showloaded
No variant specified, falling back to release
Index Refs Address            Size       Wired      Name (Version) UUID <Linked Against>
1  142 0                  0          0          com.apple.kpi.bsd (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
2   11 0                  0          0          com.apple.kpi.dsep (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
3  170 0                  0          0          com.apple.kpi.iokit (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
4    0 0                  0          0          com.apple.kpi.kasan (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
5  175 0                  0          0          com.apple.kpi.libkern (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
6  154 0                  0          0          com.apple.kpi.mach (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
7   88 0                  0          0          com.apple.kpi.private (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
8  106 0                  0          0          com.apple.kpi.unsupported (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
9    2 0xffffff8003317000 0xe000     0xe000     com.apple.kec.Libm (1) 6C1342CC-1D74-3D0F-BC43-97D5AD38200A <5>
10   12 0xffffff8003544000 0x92000    0x92000    com.apple.kec.corecrypto (11.1) F5F1255F-6552-3CF4-A9DB-D60EFDEB4A9A <8 7 6 5 3 1>

Fino al numero 9 i driver elencati vengono caricati all'indirizzo 0. Ciò significa che non si tratta di veri driver ma fanno parte del kernel e non possono essere scaricati.

Per trovare le estensioni specifiche puoi utilizzare:

kextfind -bundle-id com.apple.iokit.IOReportFamily #Search by full bundle-id
kextfind -bundle-id -substring IOR #Search by substring in bundle-id

Per caricare e scaricare le estensioni del kernel, eseguire:

kextload com.apple.iokit.IOReportFamily
kextunload com.apple.iokit.IOReportFamily

IORegistry

L'IORegistry è una parte cruciale del framework IOKit in macOS e iOS che funge da database per rappresentare la configurazione hardware e lo stato del sistema. È una raccolta gerarchica di oggetti che rappresentano tutto l'hardware e i driver caricati sul sistema e le loro relazioni reciproche.

È possibile ottenere l'IORegistry utilizzando la cli ioreg per ispezionarlo dalla console (particolarmente utile per iOS).

ioreg -l #List all
ioreg -w 0 #Not cut lines
ioreg -p <plane> #Check other plane

È possibile scaricare IORegistryExplorer dagli Strumenti Aggiuntivi di Xcode da https://developer.apple.com/download/all/ e ispezionare il macOS IORegistry attraverso un'interfaccia grafica.

In IORegistryExplorer, i "piani" vengono utilizzati per organizzare e visualizzare le relazioni tra diversi oggetti nell'IORegistry. Ogni piano rappresenta un tipo specifico di relazione o una particolare vista della configurazione hardware e dei driver del sistema. Ecco alcuni dei piani comuni che potresti incontrare in IORegistryExplorer:

Piano IOService: Questo è il piano più generale, che visualizza gli oggetti di servizio che rappresentano driver e nubs (canali di comunicazione tra driver). Mostra le relazioni fornitore-cliente tra questi oggetti.
Piano IODeviceTree: Questo piano rappresenta le connessioni fisiche tra i dispositivi mentre sono collegati al sistema. Viene spesso utilizzato per visualizzare l'gerarchia dei dispositivi connessi tramite bus come USB o PCI.
Piano IOPower: Visualizza gli oggetti e le loro relazioni in termini di gestione dell'alimentazione. Può mostrare quali oggetti stanno influenzando lo stato di alimentazione degli altri, utile per il debug di problemi legati all'alimentazione.
Piano IOUSB: Specificamente focalizzato sui dispositivi USB e sulle loro relazioni, mostrando l'gerarchia degli hub USB e dei dispositivi connessi.
Piano IOAudio: Questo piano serve per rappresentare i dispositivi audio e le loro relazioni all'interno del sistema.
...

Esempio di Codice di Comunicazione del Driver

Il seguente codice si connette al servizio IOKit "NomeDelTuoServizioQui" e chiama la funzione all'interno del selettore 0. Per farlo:

chiama prima IOServiceMatching e IOServiceGetMatchingServices per ottenere il servizio.
Stabilisce quindi una connessione chiamando IOServiceOpen.
E infine chiama una funzione con IOConnectCallScalarMethod indicando il selettore 0 (il selettore è il numero assegnato alla funzione che si desidera chiamare).

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <IOKit/IOKitLib.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// Get a reference to the service using its name
CFMutableDictionaryRef matchingDict = IOServiceMatching("YourServiceNameHere");
if (matchingDict == NULL) {
NSLog(@"Failed to create matching dictionary");
return -1;
}

// Obtain an iterator over all matching services
io_iterator_t iter;
kern_return_t kr = IOServiceGetMatchingServices(kIOMasterPortDefault, matchingDict, &iter);
if (kr != KERN_SUCCESS) {
NSLog(@"Failed to get matching services");
return -1;
}

// Get a reference to the first service (assuming it exists)
io_service_t service = IOIteratorNext(iter);
if (!service) {
NSLog(@"No matching service found");
IOObjectRelease(iter);
return -1;
}

// Open a connection to the service
io_connect_t connect;
kr = IOServiceOpen(service, mach_task_self(), 0, &connect);
if (kr != KERN_SUCCESS) {
NSLog(@"Failed to open service");
IOObjectRelease(service);
IOObjectRelease(iter);
return -1;
}

// Call a method on the service
// Assume the method has a selector of 0, and takes no arguments
kr = IOConnectCallScalarMethod(connect, 0, NULL, 0, NULL, NULL);
if (kr != KERN_SUCCESS) {
NSLog(@"Failed to call method");
}

// Cleanup
IOServiceClose(connect);
IOObjectRelease(service);
IOObjectRelease(iter);
}
return 0;
}

Ci sono altre funzioni che possono essere utilizzate per chiamare le funzioni IOKit oltre a IOConnectCallScalarMethod come IOConnectCallMethod, IOConnectCallStructMethod...

Inversione del punto di ingresso del driver

Potresti ottenerli ad esempio da un immagine del firmware (ipsw). Quindi, caricalo nel tuo decompiler preferito.

Potresti iniziare a decompilare la funzione externalMethod poiché questa è la funzione del driver che riceverà la chiamata e chiamerà la funzione corretta:

Quella chiamata orribile demagled significa:

IOUserClient2022::dispatchExternalMethod(unsigned int, IOExternalMethodArgumentsOpaque*, IOExternalMethodDispatch2022 const*, unsigned long, OSObject*, void*)

Nota come nella definizione precedente manchi il parametro self, la buona definizione sarebbe:

IOUserClient2022::dispatchExternalMethod(self, unsigned int, IOExternalMethodArgumentsOpaque*, IOExternalMethodDispatch2022 const*, unsigned long, OSObject*, void*)

In realtà, puoi trovare la definizione reale su https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/1031c584a5e37aff177559b9f69dbd3c8c3fd30a/iokit/Kernel/IOUserClient.cpp#L6388:

IOUserClient2022::dispatchExternalMethod(uint32_t selector, IOExternalMethodArgumentsOpaque *arguments,
const IOExternalMethodDispatch2022 dispatchArray[], size_t dispatchArrayCount,
OSObject * target, void * reference)

Con queste informazioni puoi riscrivere Ctrl+Destra -> Modifica firma della funzione e impostare i tipi conosciuti:

Il nuovo codice decompilato sarà simile a:

Per il prossimo passo è necessario avere definita la struttura IOExternalMethodDispatch2022. È open source in https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/1031c584a5e37aff177559b9f69dbd3c8c3fd30a/iokit/IOKit/IOUserClient.h#L168-L176, puoi definirla:

Ora, seguendo (IOExternalMethodDispatch2022 *)&sIOExternalMethodArray puoi vedere molti dati:

Cambia il tipo di dati in IOExternalMethodDispatch2022:

dopo il cambiamento:

E poiché ora sappiamo che abbiamo un array di 7 elementi (controlla il codice decompilato finale), clicca per creare un array di 7 elementi:

Dopo aver creato l'array puoi vedere tutte le funzioni esportate:

Se ricordi, per chiamare una funzione esportata dallo spazio utente non è necessario chiamare il nome della funzione, ma il numero del selettore. Qui puoi vedere che il selettore 0 è la funzione initializeDecoder, il selettore 1 è startDecoder, il selettore 2 initializeEncoder...

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Last updated 2 days ago