macOS Thread Injection via Task port

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Code

• https://github.com/bazad/threadexec

• https://gist.github.com/knightsc/bd6dfeccb02b77eb6409db5601dcef36

1. Thread Hijacking

처음에, task_threads() 함수가 원격 작업에서 스레드 목록을 얻기 위해 작업 포트에서 호출됩니다. 스레드가 하이재킹을 위해 선택됩니다. 이 접근 방식은 새로운 완화가 thread_create_running()을 차단하기 때문에 기존의 코드 주입 방법과 다릅니다.

스레드를 제어하기 위해 **thread_suspend()**가 호출되어 실행이 중단됩니다.

원격 스레드에서 허용되는 유일한 작업은 중지 및 시작과 레지스터 값을 가져오고 수정하는 것입니다. 원격 함수 호출은 레지스터 x0에서 x7을 인수로 설정하고, **pc**를 원하는 함수로 설정한 후 스레드를 활성화하여 시작됩니다. 반환 후 스레드가 충돌하지 않도록 하려면 반환을 감지해야 합니다.

한 가지 전략은 thread_set_exception_ports()를 사용하여 원격 스레드에 대한 예외 처리기를 등록하는 것입니다. 함수 호출 전에 lr 레지스터를 잘못된 주소로 설정합니다. 이는 함수 실행 후 예외를 발생시켜 예외 포트에 메시지를 보내고, 스레드의 상태를 검사하여 반환 값을 복구할 수 있게 합니다. 또는 Ian Beer의 triple_fetch 익스플로잇에서 채택한 대로 lr을 무한 루프에 설정할 수 있습니다. 그런 다음 스레드의 레지스터를 지속적으로 모니터링하여 pc가 해당 명령어를 가리킬 때까지 진행합니다.

2. Mach ports for communication

다음 단계는 원격 스레드와의 통신을 용이하게 하기 위해 Mach 포트를 설정하는 것입니다. 이러한 포트는 작업 간에 임의의 전송 및 수신 권한을 전송하는 데 중요합니다.

양방향 통신을 위해 두 개의 Mach 수신 권한이 생성됩니다: 하나는 로컬 작업에, 다른 하나는 원격 작업에 있습니다. 이후 각 포트에 대한 전송 권한이 상대 작업으로 전송되어 메시지 교환이 가능해집니다.

로컬 포트에 집중하면, 수신 권한은 로컬 작업에 의해 보유됩니다. 포트는 mach_port_allocate()로 생성됩니다. 이 포트에 대한 전송 권한을 원격 작업으로 전송하는 것이 도전 과제가 됩니다.

한 가지 전략은 thread_set_special_port()를 활용하여 원격 스레드의 THREAD_KERNEL_PORT에 로컬 포트에 대한 전송 권한을 배치하는 것입니다. 그런 다음 원격 스레드에 mach_thread_self()를 호출하여 전송 권한을 가져오도록 지시합니다.

원격 포트의 경우, 과정은 본질적으로 반대로 진행됩니다. 원격 스레드는 mach_reply_port()를 통해 Mach 포트를 생성하도록 지시됩니다(반환 메커니즘 때문에 mach_port_allocate()는 적합하지 않음). 포트가 생성되면, 원격 스레드에서 mach_port_insert_right()가 호출되어 전송 권한이 설정됩니다. 이 권한은 thread_set_special_port()를 사용하여 커널에 저장됩니다. 로컬 작업으로 돌아가서, thread_get_special_port()를 사용하여 원격 스레드에서 새로 할당된 Mach 포트에 대한 전송 권한을 획득합니다.

이 단계가 완료되면 Mach 포트가 설정되어 양방향 통신을 위한 기초가 마련됩니다.

3. Basic Memory Read/Write Primitives

이 섹션에서는 기본 메모리 읽기 및 쓰기 원시 작업을 설정하기 위해 실행 원시 작업을 활용하는 데 중점을 둡니다. 이러한 초기 단계는 원격 프로세스에 대한 더 많은 제어를 얻는 데 중요하지만, 이 단계의 원시 작업은 많은 용도로 사용되지 않을 것입니다. 곧 더 고급 버전으로 업그레이드될 것입니다.

Memory Reading and Writing Using Execute Primitive

목표는 특정 함수를 사용하여 메모리 읽기 및 쓰기를 수행하는 것입니다. 메모리를 읽기 위해 다음과 유사한 구조의 함수가 사용됩니다:

uint64_t read_func(uint64_t *address) {
return *address;
}

그리고 메모리에 쓰기 위해서는 이 구조와 유사한 함수들이 사용됩니다:

void write_func(uint64_t *address, uint64_t value) {
*address = value;
}

이 함수는 주어진 어셈블리 명령어에 해당합니다:

_read_func:
ldr x0, [x0]
ret
_write_func:
str x1, [x0]
ret

적합한 함수 식별

일반 라이브러리를 스캔한 결과 이러한 작업에 적합한 후보가 발견되었습니다:

1. 메모리 읽기: property_getName() 함수는 메모리를 읽기 위한 적합한 함수로 확인되었습니다. 함수는 아래에 설명되어 있습니다:

const char *property_getName(objc_property_t prop) {
return prop->name;
}

이 함수는 objc_property_t의 첫 번째 필드를 반환함으로써 효과적으로 read_func처럼 작동합니다.

2. 메모리 쓰기: 메모리를 쓰기 위한 미리 구축된 함수를 찾는 것은 더 어려운 일입니다. 그러나 libxpc의 _xpc_int64_set_value() 함수는 다음과 같은 디스어셈블리와 함께 적합한 후보입니다:

__xpc_int64_set_value:
str x1, [x0, #0x18]
ret

특정 주소에서 64비트 쓰기를 수행하기 위해 원격 호출은 다음과 같이 구성됩니다:

_xpc_int64_set_value(address - 0x18, value)

이러한 원시 기능이 설정되면, 원격 프로세스를 제어하는 데 있어 중요한 진전을 이루는 공유 메모리를 생성할 준비가 됩니다.

4. 공유 메모리 설정

목표는 로컬 및 원격 작업 간에 공유 메모리를 설정하여 데이터 전송을 간소화하고 여러 인수를 가진 함수 호출을 용이하게 하는 것입니다. 이 접근 방식은 Mach 메모리 항목을 기반으로 하는 libxpc와 그 OS_xpc_shmem 객체 유형을 활용하는 것을 포함합니다.

프로세스 개요:

1. 메모리 할당:

• mach_vm_allocate()를 사용하여 공유할 메모리를 할당합니다.

• 할당된 메모리 영역에 대해 xpc_shmem_create()를 사용하여 OS_xpc_shmem 객체를 생성합니다. 이 함수는 Mach 메모리 항목의 생성을 관리하고 OS_xpc_shmem 객체의 오프셋 0x18에 Mach 전송 권한을 저장합니다.

2. 원격 프로세스에서 공유 메모리 생성:

• 원격 호출을 통해 원격 프로세스에서 OS_xpc_shmem 객체를 위한 메모리를 할당합니다.

• 로컬 OS_xpc_shmem 객체의 내용을 원격 프로세스로 복사합니다. 그러나 이 초기 복사는 오프셋 0x18에서 잘못된 Mach 메모리 항목 이름을 가질 것입니다.

3. Mach 메모리 항목 수정:

• thread_set_special_port() 메서드를 사용하여 Mach 메모리 항목에 대한 전송 권한을 원격 작업에 삽입합니다.

• 원격 메모리 항목의 이름으로 오프셋 0x18의 Mach 메모리 항목 필드를 덮어씁니다.

4. 공유 메모리 설정 완료:

• 원격 OS_xpc_shmem 객체를 검증합니다.

• 원격 호출을 통해 공유 메모리 매핑을 설정합니다 xpc_shmem_remote().

이 단계를 따르면 로컬 및 원격 작업 간에 공유 메모리가 효율적으로 설정되어 데이터 전송과 여러 인수를 요구하는 함수 실행이 간단해집니다.

추가 코드 스니펫

메모리 할당 및 공유 메모리 객체 생성을 위한:

mach_vm_allocate();
xpc_shmem_create();

원격 프로세스에서 공유 메모리 객체를 생성하고 수정하기 위해:

malloc(); // for allocating memory remotely
thread_set_special_port(); // for inserting send right

기억하세요, 공유 메모리 설정이 제대로 작동하도록 Mach 포트와 메모리 항목 이름의 세부 사항을 올바르게 처리해야 합니다.

5. 완전한 제어 달성

공유 메모리를 성공적으로 설정하고 임의 실행 기능을 얻으면, 본질적으로 대상 프로세스에 대한 완전한 제어를 얻게 됩니다. 이 제어를 가능하게 하는 주요 기능은 다음과 같습니다:

1. 임의 메모리 작업:

• memcpy()를 호출하여 공유 영역에서 데이터를 복사함으로써 임의 메모리 읽기를 수행합니다.

• memcpy()를 사용하여 공유 영역으로 데이터를 전송함으로써 임의 메모리 쓰기를 실행합니다.

2. 다중 인수를 가진 함수 호출 처리:

• 8개 이상의 인수를 요구하는 함수의 경우, 호출 규약에 따라 추가 인수를 스택에 배치합니다.

3. Mach 포트 전송:

• 이전에 설정된 포트를 통해 Mach 메시지를 통해 작업 간에 Mach 포트를 전송합니다.

4. 파일 설명자 전송:

• Ian Beer가 triple_fetch에서 강조한 기술인 fileports를 사용하여 프로세스 간에 파일 설명자를 전송합니다.

이 포괄적인 제어는 threadexec 라이브러리에 캡슐화되어 있으며, 피해자 프로세스와의 상호작용을 위한 상세한 구현과 사용자 친화적인 API를 제공합니다.

중요한 고려 사항:

• 시스템 안정성과 데이터 무결성을 유지하기 위해 메모리 읽기/쓰기 작업에 memcpy()를 적절히 사용해야 합니다.

• Mach 포트나 파일 설명자를 전송할 때는 적절한 프로토콜을 따르고 자원을 책임감 있게 처리하여 누수나 의도치 않은 접근을 방지해야 합니다.

이 가이드라인을 준수하고 threadexec 라이브러리를 활용함으로써, 프로세스를 세밀하게 관리하고 상호작용하여 대상 프로세스에 대한 완전한 제어를 달성할 수 있습니다.

참고 문헌

• https://bazad.github.io/2018/10/bypassing-platform-binary-task-threads/

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