macOS Kernel & System Extensions

Dowiedz się, jak hakować AWS od zera do bohatera z htARTE (HackTricks AWS Red Team Expert)!

Inne sposoby wsparcia HackTricks:

Jądro XNU

Rdzeniem macOS jest XNU, co oznacza "X is Not Unix". To jądro składa się z mikrojądra Mach (o którym będzie mowa później), oraz elementów z dystrybucji oprogramowania Berkeley Software Distribution (BSD). XNU zapewnia platformę dla sterowników jądra poprzez system o nazwie I/O Kit. Jądro XNU jest częścią projektu open source Darwin, co oznacza, że jego kod źródłowy jest dostępny bezpłatnie.

Z perspektywy badacza bezpieczeństwa lub dewelopera Unix, macOS może wydawać się dość podobne do systemu FreeBSD z eleganckim interfejsem graficznym i szeregiem niestandardowych aplikacji. Większość aplikacji opracowanych dla BSD skompiluje się i uruchomi na macOS bez konieczności modyfikacji, ponieważ narzędzia wiersza poleceń znane użytkownikom Unix są obecne w macOS. Jednakże, ponieważ jądro XNU zawiera Mach, istnieją istotne różnice między tradycyjnym systemem przypominającym Unix a macOS, które mogą powodować potencjalne problemy lub zapewniać unikalne korzyści.

Open source wersji XNU: https://opensource.apple.com/source/xnu/

Mach

Mach to mikrojądro zaprojektowane do bycia zgodnym z UNIX-em. Jedną z jego kluczowych zasad projektowych było minimalizowanie ilości kodu działającego w przestrzeni jądra i zamiast tego umożliwienie wielu typowych funkcji jądra, takich jak system plików, sieć i wejście/wyjście, aby działały jako zadania na poziomie użytkownika.

W XNU, Mach jest odpowiedzialny za wiele krytycznych operacji na niskim poziomie, które typowo obsługuje jądro, takie jak planowanie procesora, wielozadaniowość i zarządzanie pamięcią wirtualną.

BSD

Jądro XNU również zawiera znaczną ilość kodu pochodzącego z projektu FreeBSD. Ten kod działa jako część jądra razem z Machem, w tej samej przestrzeni adresowej. Jednak kod FreeBSD w XNU może znacząco różnić się od oryginalnego kodu FreeBSD, ponieważ konieczne były modyfikacje, aby zapewnić jego kompatybilność z Mach. FreeBSD przyczynia się do wielu operacji jądra, w tym:

  • Zarządzanie procesami

  • Obsługa sygnałów

  • Podstawowe mechanizmy bezpieczeństwa, w tym zarządzanie użytkownikami i grupami

  • Infrastruktura wywołań systemowych

  • Stos TCP/IP i gniazda

  • Zapora sieciowa i filtrowanie pakietów

Zrozumienie interakcji między BSD a Mach może być skomplikowane ze względu na ich różne ramy konceptualne. Na przykład BSD używa procesów jako swojej fundamentalnej jednostki wykonawczej, podczas gdy Mach działa na podstawie wątków. Ta rozbieżność jest pogodzona w XNU poprzez powiązanie każdego procesu BSD z zadaniem Mach, które zawiera dokładnie jeden wątek Macha. Gdy używane jest wywołanie systemowe fork() BSD, kod BSD w jądrze używa funkcji Macha do utworzenia struktury zadania i wątku.

Ponadto, Mach i BSD utrzymują różne modele bezpieczeństwa: model bezpieczeństwa Macha opiera się na prawach portów, podczas gdy model bezpieczeństwa BSD działa na podstawie własności procesu. Różnice między tymi dwoma modelami czasami prowadziły do podatności na eskalację uprawnień lokalnych. Oprócz typowych wywołań systemowych, istnieją również pułapki Macha, które pozwalają programom przestrzeni użytkownika na interakcję z jądrem. Te różne elementy razem tworzą wielowymiarową, hybrydową architekturę jądra macOS.

I/O Kit - Sterowniki

I/O Kit to otwarty, obiektowy framework sterowników urządzeń w jądrze XNU, obsługujący dynamicznie ładowane sterowniki urządzeń. Pozwala na dodawanie modułowego kodu do jądra w locie, obsługując różnorodny sprzęt.

IPC - Komunikacja Międzyprocesowa

Kernelcache

Kernelcache to przedskompilowana i przedpołączona wersja jądra XNU, wraz z niezbędnymi sterownikami urządzeń i rozszerzeniami jądra. Jest przechowywany w formacie skompresowanym i jest dekompresowany do pamięci podczas procesu uruchamiania systemu. Kernelcache ułatwia szybsze uruchamianie poprzez posiadanie gotowej do uruchomienia wersji jądra i istotnych sterowników, co redukuje czas i zasoby, które w przeciwnym razie zostałyby wykorzystane na dynamiczne ładowanie i łączenie tych komponentów podczas uruchamiania.

W iOS znajduje się w /System/Library/Caches/com.apple.kernelcaches/kernelcache, a w macOS można go znaleźć za pomocą find / -name kernelcache 2>/dev/null lub mdfind kernelcache | grep kernelcache

Można uruchomić kextstat aby sprawdzić załadowane rozszerzenia jądra.

IMG4

Format pliku IMG4 to format kontenera używany przez Apple w swoich urządzeniach iOS i macOS do bezpiecznego przechowywania i weryfikacji komponentów oprogramowania (takich jak kernelcache). Format IMG4 zawiera nagłówek i kilka tagów, które zawierają różne części danych, w tym rzeczywisty ładunek (jak jądro lub bootloader), sygnaturę i zestaw właściwości manifestu. Format obsługuje weryfikację kryptograficzną, pozwalając urządzeniu potwierdzić autentyczność i integralność komponentu oprogramowania przed jego wykonaniem.

Zazwyczaj składa się z następujących składników:

  • Ładunek (IM4P):

  • Często skompresowany (LZFSE4, LZSS, …)

  • Opcjonalnie zaszyfrowany

  • Manifest (IM4M):

  • Zawiera sygnaturę

  • Dodatkowy słownik Klucz/Wartość

  • Informacje o przywracaniu (IM4R):

  • Znane również jako APNonce

  • Zapobiega odtwarzaniu niektórych aktualizacji

  • OPCJONALNIE: Zazwyczaj tego nie ma

Dekompresuj Kernelcache:

# pyimg4 (https://github.com/m1stadev/PyIMG4)
pyimg4 im4p extract -i kernelcache.release.iphone14 -o kernelcache.release.iphone14.e

# img4tool (https://github.com/tihmstar/img4tool
img4tool -e kernelcache.release.iphone14 -o kernelcache.release.iphone14.e

Symbole kernelcache

Czasami Apple udostępnia kernelcache z symbolami. Możesz pobrać niektóre oprogramowania z symbolami, przechodząc do linków na https://theapplewiki.com.

IPSW

Są to oprogramowania Apple, które można pobrać z https://ipsw.me/. Oprócz innych plików zawiera kernelcache. Aby wyodrębnić pliki, wystarczy je po prostu rozpakować.

Po rozpakowaniu oprogramowania otrzymasz plik o nazwie: kernelcache.release.iphone14. Jest w formacie IMG4, interesujące informacje można wyodrębnić za pomocą:

pyimg4 im4p extract -i kernelcache.release.iphone14 -o kernelcache.release.iphone14.e
img4tool -e kernelcache.release.iphone14 -o kernelcache.release.iphone14.e

Możesz sprawdzić wyodrębnione symbole jądra za pomocą: nm -a kernelcache.release.iphone14.e | wc -l

Dzięki temu możemy teraz wyodrębnić wszystkie rozszerzenia lub to, które cię interesuje:

# List all extensions
kextex -l kernelcache.release.iphone14.e
## Extract com.apple.security.sandbox
kextex -e com.apple.security.sandbox kernelcache.release.iphone14.e

# Extract all
kextex_all kernelcache.release.iphone14.e

# Check the extension for symbols
nm -a binaries/com.apple.security.sandbox | wc -l

Rozszerzenia jądra macOS

macOS jest bardzo restrykcyjny w kwestii ładowania rozszerzeń jądra (.kext) ze względu na wysokie uprawnienia, z którymi kod będzie uruchamiany. Faktycznie, domyślnie jest to praktycznie niemożliwe (chyba że zostanie znalezione obejście).

Rozszerzenia systemowe macOS

Zamiast korzystać z Rozszerzeń Jądra, macOS stworzył Rozszerzenia Systemowe, które oferują interakcję z jądrem za pomocą interfejsów API na poziomie użytkownika. W ten sposób programiści mogą unikać korzystania z rozszerzeń jądra.

Odnośniki

Naucz się hakować AWS od zera do bohatera z htARTE (HackTricks AWS Red Team Expert)!

Inne sposoby wsparcia HackTricks:

Last updated