macOS MACF

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基本情報

MACFMandatory Access Control Frameworkの略で、コンピュータを保護するためにオペレーティングシステムに組み込まれたセキュリティシステムです。これは、特定のシステムの部分(ファイル、アプリケーション、システムリソースなど)に誰が、または何がアクセスできるかについて厳格なルールを設定することによって機能します。これらのルールを自動的に強制することにより、MACFは認可されたユーザーとプロセスのみが特定のアクションを実行できるようにし、不正アクセスや悪意のある活動のリスクを減少させます。

MACFは実際には決定を下すわけではなく、アクションを傍受するだけであり、AppleMobileFileIntegrity.kextQuarantine.kextSandbox.kextTMSafetyNet.kextmcxalr.kextなどのポリシーモジュール(カーネル拡張)に決定を委ねています。

フロー

  1. プロセスがsyscall/machトラップを実行する

  2. カーネル内で関連する関数が呼び出される

  3. 関数がMACFを呼び出す

  4. MACFはその関数をフックするように要求したポリシーモジュールをチェックする

  5. MACFは関連するポリシーを呼び出す

  6. ポリシーはアクションを許可するか拒否するかを示す

AppleだけがMACフレームワークKPIを使用できます。

ラベル

MACFはラベルを使用し、その後ポリシーがアクセスを許可するかどうかを確認します。ラベル構造体の宣言コードはこちらで見つけることができ、これは**struct ucred内でこちらcr_label部分で使用されます。ラベルにはフラグとMACFポリシーがポインタを割り当てるために使用できるスロットの数**が含まれています。例えば、Sandboxはコンテナプロファイルを指します。

MACFポリシー

MACFポリシーは特定のカーネル操作に適用されるルールと条件を定義します

カーネル拡張はmac_policy_conf構造体を設定し、mac_policy_registerを呼び出して登録することができます。こちらから。

#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 */
};

カーネル拡張がこれらのポリシーを構成していることを特定するのは簡単で、mac_policy_registerへの呼び出しを確認することで行えます。さらに、拡張の逆アセンブルを確認することで、使用されているmac_policy_conf構造体を見つけることも可能です。

MACFポリシーは動的に登録および登録解除することもできることに注意してください。

mac_policy_confの主なフィールドの1つは**mpc_ops**です。このフィールドは、ポリシーが関心を持つ操作を指定します。数百の操作があるため、すべてをゼロに設定し、ポリシーが関心を持つものだけを選択することが可能です。こちらから:

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;
[...]

ほとんどすべてのフックは、これらの操作がインターセプトされるときにMACFによってコールバックされます。ただし、mpo_policy_* フックは例外であり、mpo_hook_policy_init() は登録時に呼び出されるコールバックです(したがって、mac_policy_register() の後)し、mpo_hook_policy_initbsd() はBSDサブシステムが適切に初期化された後の遅延登録中に呼び出されます。

さらに、mpo_policy_syscall フックは、プライベートな ioctl スタイルの呼び出し インターフェース を公開するために任意のkextによって登録できます。これにより、ユーザクライアントは、整数 コード とオプションの 引数 を指定して ポリシー名 をパラメータとして mac_syscall (#381) を呼び出すことができます。 例えば、Sandbox.kext はこれを多く使用します。

kextの __DATA.__const* をチェックすることで、ポリシーを登録する際に使用される mac_policy_ops 構造体を特定することが可能です。そのポインタは mpo_policy_conf 内のオフセットにあり、その領域に存在するNULLポインタの数からも見つけることができます。

さらに、登録された各ポリシーで更新される構造体 _mac_policy_list からメモリをダンプすることで、ポリシーを構成したkextのリストを取得することも可能です。

MACFの初期化

MACFは非常に早く初期化されます。XNUの bootstrap_thread で設定され、ipc_bootstrap の後に mac_policy_init() が呼び出され、mac_policy_list が初期化され、その数瞬後に mac_policy_initmach() が呼び出されます。この関数は、Info.plistAppleSecurityExtension キーを持つすべてのApple kext(ALF.kextAppleMobileFileIntegrity.kextQuarantine.kextSandbox.kextTMSafetyNet.kext など)を取得してロードします。

MACFコールアウト

コード内で #if CONFIG_MAC 条件ブロックとして定義されたMACFへのコールアウトを見つけることは一般的です。さらに、これらのブロック内では、特定のアクションを実行するための 権限を確認する ためにMACFを呼び出す mac_proc_check* への呼び出しを見つけることができます。さらに、MACFコールアウトの形式は mac_<object>_<opType>_opName です。

オブジェクトは次のいずれかです:bpfdesccredfileprocvnodemountdevfsifnetinpcbmbufipqpipesysv[msg/msq/shm/sem]posix[shm/sem]socketkextopType は通常、アクションを許可または拒否するために使用されるチェックです。ただし、与えられたアクションに反応するためにkextを許可する notify を見つけることも可能です。

https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/94d3b452840153a99b38a3a9659680b2a006908e/bsd/kern/kern_mman.c#L621 で例を見つけることができます:

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 */
[...]

次に、https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/94d3b452840153a99b38a3a9659680b2a006908e/security/mac_file.c#L174mac_file_check_mmap のコードを見つけることができます。

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;
}

MAC_CHECKマクロを呼び出しているのは、コードはこちらで見つけることができます。

/*
* 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)

どの登録されたmacポリシーがその関数を呼び出し、出力をエラー変数に格納するかを確認します。このエラー変数は、成功コードによってのみmac_error_selectで上書き可能です。したがって、チェックが失敗した場合、全体のチェックが失敗し、アクションは許可されません。

ただし、すべてのMACFコールアウトがアクションを拒否するためだけに使用されるわけではないことを覚えておいてください。たとえば、mac_priv_grantはマクロMAC_GRANTを呼び出し、任意のポリシーが0で応答した場合、要求された特権を付与します。

/*
* 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

これらの呼び出しは、bsd/sys/priv.hで定義された(数十の)特権をチェックし提供することを目的としています。 一部のカーネルコードは、プロセスのKAuth資格情報と特権コードの1つを使用してbsd/kern/kern_priv.cからpriv_check_cred()を呼び出し、mac_priv_checkを呼び出して、特権を与えることを拒否するポリシーがあるかどうかを確認し、その後mac_priv_grantを呼び出して、特権を与えるポリシーがあるかどうかを確認します。

proc_check_syscall_unix

このフックは、すべてのシステムコールをインターセプトすることを可能にします。bsd/dev/[i386|arm]/systemcalls.cでは、次のコードを含む宣言された関数unix_syscallを見ることができます:

#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 */

呼び出しプロセスのビットマスクをチェックし、現在のシステムコールがmac_proc_check_syscall_unixを呼び出すべきかどうかを判断します。これは、システムコールが非常に頻繁に呼び出されるため、毎回mac_proc_check_syscall_unixを呼び出すのを避けることが興味深いからです。

関数proc_set_syscall_filter_mask()は、プロセス内のビットマスクシステムコールを設定するためにSandboxによって呼び出され、サンドボックス化されたプロセスにマスクを設定します。

公開されたMACFシステムコール

security/mac.hで定義された一部のシステムコールを通じてMACFと対話することが可能です。

/*
* 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*/

参考文献

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