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macOS MACF

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Basic Information

MACF significa Mandatory Access Control Framework, que é um sistema de segurança embutido no sistema operacional para ajudar a proteger seu computador. Ele funciona estabelecendo regras rigorosas sobre quem ou o que pode acessar certas partes do sistema, como arquivos, aplicativos e recursos do sistema. Ao impor essas regras automaticamente, o MACF garante que apenas usuários e processos autorizados possam realizar ações específicas, reduzindo o risco de acesso não autorizado ou atividades maliciosas.

Observe que o MACF não toma realmente decisões, pois apenas intercepta ações, deixando as decisões para os módulos de política (extensões do kernel) que chama, como AppleMobileFileIntegrity.kext, Quarantine.kext, Sandbox.kext, TMSafetyNet.kext e mcxalr.kext.

Flow

  1. O processo realiza uma syscall/mach trap

  2. A função relevante é chamada dentro do kernel

  3. A função chama o MACF

  4. O MACF verifica os módulos de política que solicitaram para interceptar essa função em sua política

  5. O MACF chama as políticas relevantes

  6. As políticas indicam se permitem ou negam a ação

A Apple é a única que pode usar o KPI do MAC Framework.

Labels

O MACF usa labels que, em seguida, as políticas verificam se devem conceder algum acesso ou não. O código da declaração da estrutura de labels pode ser encontrado aqui, que é então usado dentro da struct ucred em aqui na parte cr_label. A label contém flags e um número de slots que podem ser usados pelas políticas MACF para alocar ponteiros. Por exemplo, o Sandbox apontará para o perfil do contêiner.

MACF Policies

Uma Política MACF define regras e condições a serem aplicadas em certas operações do kernel.

Uma extensão do kernel poderia configurar uma estrutura mac_policy_conf e, em seguida, registrá-la chamando mac_policy_register. A partir daqui:

#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 */
};

É fácil identificar as extensões do kernel que configuram essas políticas verificando chamadas para mac_policy_register. Além disso, verificando a desassemblagem da extensão, também é possível encontrar a struct mac_policy_conf utilizada.

Observe que as políticas MACF podem ser registradas e desregistradas também dinamicamente.

Um dos principais campos da mac_policy_conf é o mpc_ops. Este campo especifica quais operações a política está interessada. Note que existem centenas delas, então é possível zerar todas e, em seguida, selecionar apenas aquelas que a política está interessada. De aqui:

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;
[...]

Quase todos os hooks serão chamados de volta pelo MACF quando uma dessas operações for interceptada. No entanto, os hooks mpo_policy_* são uma exceção porque mpo_hook_policy_init() é um callback chamado durante o registro (após mac_policy_register()) e mpo_hook_policy_initbsd() é chamado durante o registro tardio, uma vez que o subsistema BSD foi inicializado corretamente.

Além disso, o hook mpo_policy_syscall pode ser registrado por qualquer kext para expor uma chamada de estilo ioctl interface privada. Então, um cliente de usuário poderá chamar mac_syscall (#381) especificando como parâmetros o nome da política com um código inteiro e argumentos opcionais. Por exemplo, o Sandbox.kext usa isso com frequência.

Verificando o __DATA.__const* do kext, é possível identificar a estrutura mac_policy_ops usada ao registrar a política. É possível encontrá-la porque seu ponteiro está em um deslocamento dentro de mpo_policy_conf e também devido à quantidade de ponteiros NULL que estarão naquela área.

Além disso, também é possível obter a lista de kexts que configuraram uma política despejando da memória a estrutura _mac_policy_list que é atualizada com cada política que é registrada.

Inicialização do MACF

O MACF é inicializado muito cedo. Ele é configurado na bootstrap_thread do XNU: após ipc_bootstrap, uma chamada para mac_policy_init() que inicializa a mac_policy_list e momentos depois mac_policy_initmach() é chamado. Entre outras coisas, essa função obterá todos os kexts da Apple com a chave AppleSecurityExtension em seu Info.plist, como ALF.kext, AppleMobileFileIntegrity.kext, Quarantine.kext, Sandbox.kext e TMSafetyNet.kext e os carrega.

Chamadas do MACF

É comum encontrar chamadas para o MACF definidas em código como: #if CONFIG_MAC blocos condicionais. Além disso, dentro desses blocos, é possível encontrar chamadas para mac_proc_check* que chamam o MACF para verificar permissões para realizar certas ações. Além disso, o formato das chamadas do MACF é: mac_<object>_<opType>_opName.

O objeto é um dos seguintes: bpfdesc, cred, file, proc, vnode, mount, devfs, ifnet, inpcb, mbuf, ipq, pipe, sysv[msg/msq/shm/sem], posix[shm/sem], socket, kext. O opType geralmente é check, que será usado para permitir ou negar a ação. No entanto, também é possível encontrar notify, que permitirá que o kext reaja à ação dada.

Você pode encontrar um exemplo em https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/94d3b452840153a99b38a3a9659680b2a006908e/bsd/kern/kern_mman.c#L621:

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 */
[...]

Então, é possível encontrar o código de mac_file_check_mmap em https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/94d3b452840153a99b38a3a9659680b2a006908e/security/mac_file.c#L174

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;
}

Qual está chamando o macro MAC_CHECK, cujo código pode ser encontrado em https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/94d3b452840153a99b38a3a9659680b2a006908e/security/mac_internal.h#L261

/*
* 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)

Qualquer um que irá percorrer todas as políticas mac registradas chamando suas funções e armazenando a saída dentro da variável de erro, que só poderá ser substituída por mac_error_select por códigos de sucesso, então se qualquer verificação falhar, a verificação completa falhará e a ação não será permitida.

No entanto, lembre-se de que nem todos os callouts MACF são usados apenas para negar ações. Por exemplo, mac_priv_grant chama o macro MAC_GRANT, que concederá o privilégio solicitado se qualquer política responder com um 0:

/*
* 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

Essas chamadas são destinadas a verificar e fornecer (dezenas de) privilegios definidos em bsd/sys/priv.h. Algum código do kernel chamaria priv_check_cred() de bsd/kern/kern_priv.c com as credenciais KAuth do processo e um dos códigos de privilégio que chamará mac_priv_check para ver se alguma política nega a concessão do privilégio e, em seguida, chama mac_priv_grant para ver se alguma política concede o privilegio.

proc_check_syscall_unix

Esse hook permite interceptar todas as chamadas de sistema. Em bsd/dev/[i386|arm]/systemcalls.c é possível ver a função declarada unix_syscall, que contém este código:

#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 */

Qual verificará no bitmask do processo chamador se a syscall atual deve chamar mac_proc_check_syscall_unix. Isso ocorre porque as syscalls são chamadas com tanta frequência que é interessante evitar chamar mac_proc_check_syscall_unix toda vez.

Observe que a função proc_set_syscall_filter_mask(), que define o bitmask das syscalls em um processo, é chamada pelo Sandbox para definir máscaras em processos isolados.

Syscalls MACF expostas

É possível interagir com o MACF através de algumas syscalls definidas em security/mac.h:

/*
* 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*/

Referências

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