macOS Universal binaries & Mach-O Format

Reading time: 12 minutes

{{#

#define	MH_MAGIC	0xfeedface	/* the mach magic number */
#define MH_CIGAM	0xcefaedfe	/* NXSwapInt(MH_MAGIC) */
struct mach_header {
uint32_t	magic;		/* mach magic number identifier */
cpu_type_t	cputype;	/* cpu specifier (e.g. I386) */
cpu_subtype_t	cpusubtype;	/* machine specifier */
uint32_t	filetype;	/* type of file (usage and alignment for the file) */
uint32_t	ncmds;		/* number of load commands */
uint32_t	sizeofcmds;	/* the size of all the load commands */
uint32_t	flags;		/* flags */
};

#define MH_MAGIC_64 0xfeedfacf /* the 64-bit mach magic number */
#define MH_CIGAM_64 0xcffaedfe /* NXSwapInt(MH_MAGIC_64) */
struct mach_header_64 {
uint32_t	magic;		/* mach magic number identifier */
int32_t		cputype;	/* cpu specifier */
int32_t		cpusubtype;	/* machine specifier */
uint32_t	filetype;	/* type of file */
uint32_t	ncmds;		/* number of load commands */
uint32_t	sizeofcmds;	/* the size of all the load commands */
uint32_t	flags;		/* flags */
uint32_t	reserved;	/* reserved */
};

Σημαίες Mach-O

Ο πηγαίος κώδικας ορίζει επίσης αρκετές σημαίες χρήσιμες για τη φόρτωση βιβλιοθηκών:

MH_NOUNDEFS: Χωρίς μη καθορισμένες αναφορές (πλήρως συνδεδεμένο)
MH_DYLDLINK: Σύνδεση Dyld
MH_PREBOUND: Δυναμικές αναφορές προδεσμευμένες.
MH_SPLIT_SEGS: Το αρχείο διαχωρίζει τα τμήματα r/o και r/w.
MH_WEAK_DEFINES: Το δυαδικό έχει αδύνατα καθορισμένα σύμβολα
MH_BINDS_TO_WEAK: Το δυαδικό χρησιμοποιεί αδύνατα σύμβολα
MH_ALLOW_STACK_EXECUTION: Κάνει τη στοίβα εκτελέσιμη
MH_NO_REEXPORTED_DYLIBS: Η βιβλιοθήκη δεν έχει εντολές LC_REEXPORT
MH_PIE: Εκτελέσιμο ανεξάρτητης θέσης
MH_HAS_TLV_DESCRIPTORS: Υπάρχει τμήμα με τοπικές μεταβλητές νήματος
MH_NO_HEAP_EXECUTION: Καμία εκτέλεση για σελίδες heap/data
MH_HAS_OBJC: Το δυαδικό έχει τμήματα oBject-C
MH_SIM_SUPPORT: Υποστήριξη προσομοιωτή
MH_DYLIB_IN_CACHE: Χρησιμοποιείται σε dylibs/frameworks στην κοινή βιβλιοθήκη cache.

Η διάταξη του αρχείου στη μνήμη καθορίζεται εδώ, περιγράφοντας την τοποθεσία του πίνακα συμβόλων, το πλαίσιο του κύριου νήματος κατά την εκκίνηση εκτέλεσης και τις απαιτούμενες κοινές βιβλιοθήκες. Δίνονται οδηγίες στον δυναμικό φορτωτή (dyld) για τη διαδικασία φόρτωσης του δυαδικού στη μνήμη.

Χρησιμοποιεί τη δομή load_command, που ορίζεται στο αναφερόμενο loader.h:

objectivec

struct load_command {
uint32_t cmd;           /* type of load command */
uint32_t cmdsize;       /* total size of command in bytes */
};

Υπάρχουν περίπου 50 διαφορετικοί τύποι εντολών φόρτωσης που το σύστημα χειρίζεται διαφορετικά. Οι πιο κοινοί είναι: LC_SEGMENT_64, LC_LOAD_DYLINKER, LC_MAIN, LC_LOAD_DYLIB και LC_CODE_SIGNATURE.

LC_SEGMENT/LC_SEGMENT_64

tip

Βασικά, αυτός ο τύπος Εντολής Φόρτωσης καθορίζει πώς να φορτώσει το __TEXT (εκτελέσιμο κώδικα) και το __DATA (δεδομένα για τη διαδικασία) τμήματα σύμφωνα με τους offsets που υποδεικνύονται στην ενότητα Δεδομένων όταν εκτελείται το δυαδικό.

Αυτές οι εντολές καθορίζουν τμήματα που είναι χαρτογραφημένα στο εικονικό χώρο μνήμης μιας διαδικασίας όταν εκτελείται.

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι τμημάτων, όπως το __TEXT τμήμα, το οποίο περιέχει τον εκτελέσιμο κώδικα ενός προγράμματος, και το __DATA τμήμα, το οποίο περιέχει δεδομένα που χρησιμοποιούνται από τη διαδικασία. Αυτά τα τμήματα βρίσκονται στην ενότητα δεδομένων του αρχείου Mach-O.

Κάθε τμήμα μπορεί να διαιρεθεί περαιτέρω σε πολλαπλές ενότητες. Η δομή εντολής φόρτωσης περιέχει πληροφορίες σχετικά με αυτές τις ενότητες εντός του αντίστοιχου τμήματος.

Στην κεφαλίδα πρώτα βρίσκετε την κεφαλίδα τμήματος:

struct segment_command_64 { /* for 64-bit architectures */
uint32_t	cmd;		/* LC_SEGMENT_64 */
uint32_t	cmdsize;	/* includes sizeof section_64 structs */
char		segname[16];	/* segment name */
uint64_t	vmaddr;		/* memory address of this segment */
uint64_t	vmsize;		/* memory size of this segment */
uint64_t	fileoff;	/* file offset of this segment */
uint64_t	filesize;	/* amount to map from the file */
int32_t		maxprot;	/* maximum VM protection */
int32_t		initprot;	/* initial VM protection */
	uint32_t	nsects;		/* number of sections in segment */
	uint32_t	flags;		/* flags */
};

Παράδειγμα κεφαλίδας τμήματος:

Αυτή η κεφαλίδα καθορίζει τον αριθμό των ενοτήτων των οποίων οι κεφαλίδες εμφανίζονται μετά από αυτήν:

struct section_64 { /* for 64-bit architectures */
char		sectname[16];	/* name of this section */
char		segname[16];	/* segment this section goes in */
uint64_t	addr;		/* memory address of this section */
uint64_t	size;		/* size in bytes of this section */
uint32_t	offset;		/* file offset of this section */
uint32_t	align;		/* section alignment (power of 2) */
uint32_t	reloff;		/* file offset of relocation entries */
uint32_t	nreloc;		/* number of relocation entries */
uint32_t	flags;		/* flags (section type and attributes)*/
uint32_t	reserved1;	/* reserved (for offset or index) */
uint32_t	reserved2;	/* reserved (for count or sizeof) */
uint32_t	reserved3;	/* reserved */
};

Παράδειγμα επικεφαλίδας ενότητας:

Αν προσθέσετε την εκτροπή ενότητας (0x37DC) + την εκτροπή όπου ξεκινά η αρχιτεκτονική, σε αυτή την περίπτωση 0x18000 --> 0x37DC + 0x18000 = 0x1B7DC

Είναι επίσης δυνατό να αποκτήσετε πληροφορίες επικεφαλίδων από τη γραμμή εντολών με:

bash

otool -lv /bin/ls

Κοινά τμήματα που φορτώνονται από αυτή την εντολή:

__PAGEZERO: Δίνει εντολή στον πυρήνα να χαρτογραφήσει τη διεύθυνση μηδέν έτσι ώστε να μην μπορεί να διαβαστεί, να γραφτεί ή να εκτελεστεί. Οι μεταβλητές maxprot και minprot στη δομή είναι ρυθμισμένες σε μηδέν για να υποδείξουν ότι δεν υπάρχουν δικαιώματα ανάγνωσης-γραφής-εκτέλεσης σε αυτή τη σελίδα.
Αυτή η κατανομή είναι σημαντική για να μειώσει τις ευπάθειες αποδόμησης δείκτη NULL. Αυτό συμβαίνει επειδή το XNU επιβάλλει μια σκληρή σελίδα μηδέν που διασφαλίζει ότι η πρώτη σελίδα (μόνο η πρώτη) της μνήμης είναι μη προσβάσιμη (εκτός από το i386). Ένα δυαδικό αρχείο θα μπορούσε να πληροί αυτές τις απαιτήσεις δημιουργώντας μια μικρή __PAGEZERO (χρησιμοποιώντας το -pagezero_size) για να καλύψει τα πρώτα 4k και να έχει την υπόλοιπη μνήμη 32bit προσβάσιμη τόσο σε λειτουργία χρήστη όσο και σε λειτουργία πυρήνα.
__TEXT: Περιέχει εκτελέσιμο κώδικα με δικαιώματα ανάγνωσης και εκτέλεσης (όχι εγγράψιμα). Κοινές ενότητες αυτού του τμήματος:
__text: Συμπιεσμένος δυαδικός κώδικας
__const: Σταθερά δεδομένα (μόνο ανάγνωση)
__[c/u/os_log]string: Σταθερές συμβολοσειρές C, Unicode ή os logs
__stubs και __stubs_helper: Συμμετέχουν κατά τη διαδικασία φόρτωσης δυναμικής βιβλιοθήκης
__unwind_info: Δεδομένα αποδόμησης στοίβας.
Σημειώστε ότι όλο αυτό το περιεχόμενο είναι υπογεγραμμένο αλλά και επισημασμένο ως εκτελέσιμο (δημιουργώντας περισσότερες επιλογές για εκμετάλλευση τμημάτων που δεν χρειάζονται απαραίτητα αυτό το προνόμιο, όπως οι τμήματα που είναι αφιερωμένα σε συμβολοσειρές).
__DATA: Περιέχει δεδομένα που είναι αναγνώσιμα και γραφόμενα (όχι εκτελέσιμα).
__got: Παγκόσμιος Πίνακας Μεταθέσεων
__nl_symbol_ptr: Μη τεμπέλης (δεσμευμένος κατά τη φόρτωση) δείκτης συμβόλου
__la_symbol_ptr: Τεμπέλης (δεσμευμένος κατά τη χρήση) δείκτης συμβόλου
__const: Θα έπρεπε να είναι δεδομένα μόνο ανάγνωσης (όχι πραγματικά)
__cfstring: Συμβολοσειρές CoreFoundation
__data: Παγκόσμιες μεταβλητές (που έχουν αρχικοποιηθεί)
__bss: Στατικές μεταβλητές (που δεν έχουν αρχικοποιηθεί)
__objc_* (__objc_classlist, __objc_protolist, κ.λπ.): Πληροφορίες που χρησιμοποιούνται από το Objective-C runtime
__DATA_CONST: __DATA.__const δεν εγγυάται ότι είναι σταθερό (δικαιώματα εγγραφής), ούτε είναι άλλοι δείκτες και ο GOT. Αυτή η ενότητα καθιστά το __const, κάποιους αρχικοποιητές και τον πίνακα GOT (μόλις επιλυθεί) μόνο ανάγνωσης χρησιμοποιώντας το mprotect.
__LINKEDIT: Περιέχει πληροφορίες για τον συνδέτη (dyld) όπως, συμβόλων, συμβολοσειρών και καταχωρήσεων πίνακα μεταθέσεων. Είναι ένας γενικός κάδος για περιεχόμενα που δεν βρίσκονται ούτε στο __TEXT ούτε στο __DATA και το περιεχόμενό του περιγράφεται σε άλλες εντολές φόρτωσης.
πληροφορίες dyld: Επαναφορά, Μη τεμπέλης/τεμπέλης/ασθενής κωδικοί δέσμευσης και πληροφορίες εξαγωγής
Λειτουργίες εκκίνησης: Πίνακας διευθύνσεων εκκίνησης λειτουργιών
Δεδομένα στον Κώδικα: Νησίδες δεδομένων στο __text
Πίνακας Συμβόλων: Συμβολα σε δυαδικό
Πίνακας Έμμεσων Συμβόλων: Δείκτες/συμβολα στήριξης
Πίνακας Συμβολοσειρών
Υπογραφή Κώδικα
__OBJC: Περιέχει πληροφορίες που χρησιμοποιούνται από το Objective-C runtime. Αν και αυτές οι πληροφορίες μπορεί επίσης να βρεθούν στο τμήμα __DATA, μέσα σε διάφορες ενότητες __objc_*.
__RESTRICT: Ένα τμήμα χωρίς περιεχόμενο με μια μόνο ενότητα που ονομάζεται __restrict (επίσης κενή) που διασφαλίζει ότι κατά την εκτέλεση του δυαδικού αρχείου, θα αγνοήσει τις μεταβλητές περιβάλλοντος DYLD.

Όπως ήταν δυνατόν να δούμε στον κώδικα, τα τμήματα υποστηρίζουν επίσης σημαίες (αν και δεν χρησιμοποιούνται πολύ):

SG_HIGHVM: Μόνο πυρήνας (δεν χρησιμοποιείται)
SG_FVMLIB: Δεν χρησιμοποιείται
SG_NORELOC: Το τμήμα δεν έχει μεταθέσεις
SG_PROTECTED_VERSION_1: Κρυπτογράφηση. Χρησιμοποιείται για παράδειγμα από τον Finder για να κρυπτογραφήσει το τμήμα __TEXT.

`LC_UNIXTHREAD/LC_MAIN`

LC_MAIN περιέχει το σημείο εισόδου στην ιδιότητα entryoff. Κατά τη διάρκεια της φόρτωσης, το dyld απλά προσθέτει αυτή την τιμή στη (στη μνήμη) βάση του δυαδικού αρχείου, στη συνέχεια πηδά σε αυτή την εντολή για να ξεκινήσει την εκτέλεση του κώδικα του δυαδικού αρχείου.

LC_UNIXTHREAD περιέχει τις τιμές που πρέπει να έχει ο καταχωρητής κατά την εκκίνηση του κύριου νήματος. Αυτό έχει ήδη αποσυρθεί αλλά το dyld εξακολουθεί να το χρησιμοποιεί. Είναι δυνατόν να δει κανείς τις τιμές των καταχωρητών που ορίζονται από αυτό με:

bash

otool -l /usr/lib/dyld
[...]
Load command 13
cmd LC_UNIXTHREAD
cmdsize 288
flavor ARM_THREAD_STATE64
count ARM_THREAD_STATE64_COUNT
x0  0x0000000000000000 x1  0x0000000000000000 x2  0x0000000000000000
x3  0x0000000000000000 x4  0x0000000000000000 x5  0x0000000000000000
x6  0x0000000000000000 x7  0x0000000000000000 x8  0x0000000000000000
x9  0x0000000000000000 x10 0x0000000000000000 x11 0x0000000000000000
x12 0x0000000000000000 x13 0x0000000000000000 x14 0x0000000000000000
x15 0x0000000000000000 x16 0x0000000000000000 x17 0x0000000000000000
x18 0x0000000000000000 x19 0x0000000000000000 x20 0x0000000000000000
x21 0x0000000000000000 x22 0x0000000000000000 x23 0x0000000000000000
x24 0x0000000000000000 x25 0x0000000000000000 x26 0x0000000000000000
x27 0x0000000000000000 x28 0x0000000000000000  fp 0x0000000000000000
lr 0x0000000000000000 sp  0x0000000000000000  pc 0x0000000000004b70
cpsr 0x00000000

[...]

`LC_CODE_SIGNATURE`

Περιέχει πληροφορίες σχετικά με την υπογραφή κώδικα του αρχείου Macho-O. Περιέχει μόνο μια μετατόπιση που δείχνει στο blob υπογραφής. Αυτό είναι συνήθως στο τέλος του αρχείου.
Ωστόσο, μπορείτε να βρείτε κάποιες πληροφορίες σχετικά με αυτή την ενότητα σε αυτή την ανάρτηση στο blog και σε αυτό το gist.

`LC_ENCRYPTION_INFO[_64]`

Υποστήριξη για κρυπτογράφηση δυαδικών αρχείων. Ωστόσο, φυσικά, αν ένας επιτιθέμενος καταφέρει να παραβιάσει τη διαδικασία, θα μπορεί να εκφορτώσει τη μνήμη χωρίς κρυπτογράφηση.

`LC_LOAD_DYLINKER`

Περιέχει την διαδρομή προς το εκτελέσιμο αρχείο του δυναμικού συνδέτη που χαρτογραφεί τις κοινές βιβλιοθήκες στον χώρο διευθύνσεων της διαδικασίας. Η τιμή είναι πάντα ρυθμισμένη σε /usr/lib/dyld. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι στο macOS, η χαρτογράφηση dylib συμβαίνει σε λειτουργία χρήστη, όχι σε λειτουργία πυρήνα.

`LC_IDENT`

Απαρχαιωμένο αλλά όταν ρυθμίζεται για να δημιουργεί εκφορτώσεις σε πανικό, δημιουργείται μια πυρήνα Mach-O και η έκδοση του πυρήνα ρυθμίζεται στην εντολή LC_IDENT.

`LC_UUID`

Τυχαίο UUID. Είναι χρήσιμο για οτιδήποτε άμεσα αλλά το XNU το αποθηκεύει με τις υπόλοιπες πληροφορίες της διαδικασίας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε αναφορές σφαλμάτων.

`LC_DYLD_ENVIRONMENT`

Επιτρέπει την ένδειξη μεταβλητών περιβάλλοντος στο dyld πριν εκτελεστεί η διαδικασία. Αυτό μπορεί να είναι πολύ επικίνδυνο καθώς μπορεί να επιτρέψει την εκτέλεση αυθαίρετου κώδικα μέσα στη διαδικασία, οπότε αυτή η εντολή φόρτωσης χρησιμοποιείται μόνο σε dyld που έχει κατασκευαστεί με #define SUPPORT_LC_DYLD_ENVIRONMENT και περιορίζει περαιτέρω την επεξεργασία μόνο σε μεταβλητές της μορφής DYLD_..._PATH που καθορίζουν διαδρομές φόρτωσης.

`LC_LOAD_DYLIB`

Αυτή η εντολή φόρτωσης περιγράφει μια δυναμική εξάρτηση βιβλιοθήκης που δίνει οδηγίες στον φορτωτή (dyld) να φορτώσει και να συνδέσει την εν λόγω βιβλιοθήκη. Υπάρχει μια εντολή φόρτωσης LC_LOAD_DYLIB για κάθε βιβλιοθήκη που απαιτεί το δυαδικό Mach-O.

Αυτή η εντολή φόρτωσης είναι μια δομή τύπου dylib_command (η οποία περιέχει μια δομή dylib, περιγράφοντας την πραγματική εξαρτώμενη δυναμική βιβλιοθήκη):

objectivec

struct dylib_command {
uint32_t        cmd;            /* LC_LOAD_{,WEAK_}DYLIB */
uint32_t        cmdsize;        /* includes pathname string */
struct dylib    dylib;          /* the library identification */
};

struct dylib {
union lc_str  name;                 /* library's path name */
uint32_t timestamp;                 /* library's build time stamp */
uint32_t current_version;           /* library's current version number */
uint32_t compatibility_version;     /* library's compatibility vers number*/
};

Μπορείτε επίσης να αποκτήσετε αυτές τις πληροφορίες από το cli με:

bash

otool -L /bin/ls
/bin/ls:
/usr/lib/libutil.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)
/usr/lib/libncurses.5.4.dylib (compatibility version 5.4.0, current version 5.4.0)
/usr/lib/libSystem.B.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1319.0.0)

Ορισμένες πιθανές βιβλιοθήκες που σχετίζονται με κακόβουλο λογισμικό είναι:

DiskArbitration: Παρακολούθηση USB drives
AVFoundation: Καταγραφή ήχου και βίντεο
CoreWLAN: Σαρώσεις Wifi.

note

Ένα Mach-O δυαδικό μπορεί να περιέχει έναν ή περισσότερους κατασκευαστές, που θα εκτελούνται πριν από τη διεύθυνση που καθορίζεται στο LC_MAIN.
Οι μετατοπίσεις οποιωνδήποτε κατασκευαστών κρατούνται στην ενότητα __mod_init_func του τμήματος __DATA_CONST.

Δεδομένα Mach-O

Στον πυρήνα του αρχείου βρίσκεται η περιοχή δεδομένων, η οποία αποτελείται από αρκετά τμήματα όπως ορίζονται στην περιοχή εντολών φόρτωσης. Μια ποικιλία τμημάτων δεδομένων μπορεί να φιλοξενηθεί μέσα σε κάθε τμήμα, με κάθε τμήμα να περιέχει κώδικα ή δεδομένα συγκεκριμένα για έναν τύπο.

tip

Τα δεδομένα είναι βασικά το μέρος που περιέχει όλες τις πληροφορίες που φορτώνονται από τις εντολές φόρτωσης LC_SEGMENTS_64

Αυτό περιλαμβάνει:

Πίνακας συναρτήσεων: Ο οποίος περιέχει πληροφορίες σχετικά με τις συναρτήσεις του προγράμματος.
Πίνακας συμβόλων: Ο οποίος περιέχει πληροφορίες σχετικά με τη εξωτερική συνάρτηση που χρησιμοποιείται από το δυαδικό
Μπορεί επίσης να περιέχει εσωτερικές συναρτήσεις, ονόματα μεταβλητών καθώς και περισσότερα.

Για να το ελέγξετε μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το Mach-O View εργαλείο:

Ή από το cli:

bash

size -m /bin/ls

Objetive-C Κοινές Ενότητες

Στο __TEXT τμήμα (r-x):

__objc_classname: Ονόματα κλάσεων (αλφαριθμητικά)
__objc_methname: Ονόματα μεθόδων (αλφαριθμητικά)
__objc_methtype: Τύποι μεθόδων (αλφαριθμητικά)

Στο __DATA τμήμα (rw-):

__objc_classlist: Δείκτες σε όλες τις κλάσεις Objetive-C
__objc_nlclslist: Δείκτες σε μη-τεμπέλικες κλάσεις Objective-C
__objc_catlist: Δείκτης σε Κατηγορίες
__objc_nlcatlist: Δείκτης σε μη-τεμπέλικες Κατηγορίες
__objc_protolist: Λίστα πρωτοκόλλων
__objc_const: Σταθερά δεδομένα
__objc_imageinfo, __objc_selrefs, objc__protorefs...

Swift

_swift_typeref, _swift3_capture, _swift3_assocty, _swift3_types, _swift3_proto, _swift3_fieldmd, _swift3_builtin, _swift3_reflstr

tip

Μάθετε & εξασκηθείτε στο AWS Hacking:HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE)
Μάθετε & εξασκηθείτε στο GCP Hacking: HackTricks Training GCP Red Team Expert (GRTE) Μάθετε & εξασκηθείτε στο Azure Hacking: HackTricks Training Azure Red Team Expert (AzRTE)

Υποστηρίξτε το HackTricks

Ελέγξτε τα σχέδια συνδρομής!
Εγγραφείτε στην 💬 ομάδα Discord ή στην ομάδα telegram ή ακολουθήστε μας στο Twitter 🐦 @hacktricks_live.
Μοιραστείτε κόλπα hacking υποβάλλοντας PRs στα HackTricks και HackTricks Cloud github repos.

HackTricks

macOS Universal binaries & Mach-O Format

Mach-O Τύποι Αρχείων

Σημαίες Mach-O

Εντολές φόρτωσης Mach-O

LC_SEGMENT/LC_SEGMENT_64

`LC_UNIXTHREAD/LC_MAIN`

`LC_CODE_SIGNATURE`

`LC_ENCRYPTION_INFO[_64]`

`LC_LOAD_DYLINKER`

`LC_IDENT`

`LC_UUID`

`LC_DYLD_ENVIRONMENT`

`LC_LOAD_DYLIB`

Δεδομένα Mach-O

Objetive-C Κοινές Ενότητες

Swift