macOS Code Signing

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Informaci贸n B谩sica

Los binarios Mach-o contienen un comando de carga llamado LC_CODE_SIGNATURE que indica el offset y size de las firmas dentro del binario. De hecho, utilizando la herramienta GUI MachOView, es posible encontrar al final del binario una secci贸n llamada Code Signature con esta informaci贸n:

El encabezado m谩gico de la Code Signature es 0xFADE0CC0. Luego tienes informaci贸n como la longitud y el n煤mero de blobs del superBlob que los contiene.
Es posible encontrar esta informaci贸n en el c贸digo fuente aqu铆:

c
/*
* Structure of an embedded-signature SuperBlob
*/

typedef struct __BlobIndex {
uint32_t type;                                  /* type of entry */
uint32_t offset;                                /* offset of entry */
} CS_BlobIndex
__attribute__ ((aligned(1)));

typedef struct __SC_SuperBlob {
uint32_t magic;                                 /* magic number */
uint32_t length;                                /* total length of SuperBlob */
uint32_t count;                                 /* number of index entries following */
CS_BlobIndex index[];                   /* (count) entries */
/* followed by Blobs in no particular order as indicated by offsets in index */
} CS_SuperBlob
__attribute__ ((aligned(1)));

#define KERNEL_HAVE_CS_GENERICBLOB 1
typedef struct __SC_GenericBlob {
uint32_t magic;                                 /* magic number */
uint32_t length;                                /* total length of blob */
char data[];
} CS_GenericBlob
__attribute__ ((aligned(1)));

Los blobs comunes que se contienen son el Directorio de C贸digo, Requisitos y Derechos, y un Sintaxis de Mensaje Criptogr谩fico (CMS).
Adem谩s, note c贸mo los datos codificados en los blobs est谩n codificados en Big Endian.

Adem谩s, las firmas pueden ser separadas de los binarios y almacenadas en /var/db/DetachedSignatures (utilizado por iOS).

Blob del Directorio de C贸digo

Es posible encontrar la declaraci贸n del Blob del Directorio de C贸digo en el c贸digo:

c
typedef struct __CodeDirectory {
uint32_t magic;                                 /* magic number (CSMAGIC_CODEDIRECTORY) */
uint32_t length;                                /* total length of CodeDirectory blob */
uint32_t version;                               /* compatibility version */
uint32_t flags;                                 /* setup and mode flags */
uint32_t hashOffset;                    /* offset of hash slot element at index zero */
uint32_t identOffset;                   /* offset of identifier string */
uint32_t nSpecialSlots;                 /* number of special hash slots */
uint32_t nCodeSlots;                    /* number of ordinary (code) hash slots */
uint32_t codeLimit;                             /* limit to main image signature range */
uint8_t hashSize;                               /* size of each hash in bytes */
uint8_t hashType;                               /* type of hash (cdHashType* constants) */
uint8_t platform;                               /* platform identifier; zero if not platform binary */
uint8_t pageSize;                               /* log2(page size in bytes); 0 => infinite */
uint32_t spare2;                                /* unused (must be zero) */

char end_earliest[0];

/* Version 0x20100 */
uint32_t scatterOffset;                 /* offset of optional scatter vector */
char end_withScatter[0];

/* Version 0x20200 */
uint32_t teamOffset;                    /* offset of optional team identifier */
char end_withTeam[0];

/* Version 0x20300 */
uint32_t spare3;                                /* unused (must be zero) */
uint64_t codeLimit64;                   /* limit to main image signature range, 64 bits */
char end_withCodeLimit64[0];

/* Version 0x20400 */
uint64_t execSegBase;                   /* offset of executable segment */
uint64_t execSegLimit;                  /* limit of executable segment */
uint64_t execSegFlags;                  /* executable segment flags */
char end_withExecSeg[0];

/* Version 0x20500 */
uint32_t runtime;
uint32_t preEncryptOffset;
char end_withPreEncryptOffset[0];

/* Version 0x20600 */
uint8_t linkageHashType;
uint8_t linkageApplicationType;
uint16_t linkageApplicationSubType;
uint32_t linkageOffset;
uint32_t linkageSize;
char end_withLinkage[0];

/* followed by dynamic content as located by offset fields above */
} CS_CodeDirectory
__attribute__ ((aligned(1)));

Nota que hay diferentes versiones de esta estructura donde las antiguas pueden contener menos informaci贸n.

P谩ginas de Firma de C贸digo

Hacer un hash del binario completo ser铆a ineficiente e incluso in煤til si solo se carga en memoria parcialmente. Por lo tanto, la firma del c贸digo es en realidad un hash de hashes donde cada p谩gina binaria se hash individualmente.
De hecho, en el c贸digo del Directorio de C贸digo anterior puedes ver que el tama帽o de la p谩gina est谩 especificado en uno de sus campos. Adem谩s, si el tama帽o del binario no es un m煤ltiplo del tama帽o de una p谩gina, el campo CodeLimit especifica d贸nde est谩 el final de la firma.

bash
# Get all hashes of /bin/ps
codesign -d -vvvvvv /bin/ps
[...]
CandidateCDHash sha256=c46e56e9490d93fe35a76199bdb367b3463c91dc
CandidateCDHashFull sha256=c46e56e9490d93fe35a76199bdb367b3463c91dcdb3c46403ab8ba1c2d13fd86
Hash choices=sha256
CMSDigest=c46e56e9490d93fe35a76199bdb367b3463c91dcdb3c46403ab8ba1c2d13fd86
CMSDigestType=2
Executable Segment base=0
Executable Segment limit=32768
Executable Segment flags=0x1
Page size=4096
-7=a542b4dcbc134fbd950c230ed9ddb99a343262a2df8e0c847caee2b6d3b41cc8
-6=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
-5=2bb2de519f43b8e116c7eeea8adc6811a276fb134c55c9c2e9dcbd3047f80c7d
-4=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
-3=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
-2=4ca453dc8908dc7f6e637d6159c8761124ae56d080a4a550ad050c27ead273b3
-1=0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
0=a5e6478f89812c0c09f123524cad560a9bf758d16014b586089ddc93f004e39c
1=ad7facb2586fc6e966c004d7d1d16b024f5805ff7cb47c7a85dabd8b48892ca7
2=93d476eeace15a5ad14c0fb56169fd080a04b99582b4c7a01e1afcbc58688f
[...]

# Calculate the hasehs of each page manually
BINARY=/bin/ps
SIZE=`stat -f "%Z" $BINARY`
PAGESIZE=4096 # From the previous output
PAGES=`expr $SIZE / $PAGESIZE`
for i in `seq 0 $PAGES`; do
dd if=$BINARY of=/tmp/`basename $BINARY`.page.$i bs=$PAGESIZE skip=$i count=1
done
openssl sha256 /tmp/*.page.*

Entitlements Blob

Tenga en cuenta que las aplicaciones tambi茅n pueden contener un entitlement blob donde se definen todos los derechos. Adem谩s, algunos binarios de iOS pueden tener sus derechos espec铆ficos en el slot especial -7 (en lugar de en el slot especial de derechos -5).

Special Slots

Las aplicaciones de MacOS no tienen todo lo que necesitan para ejecutarse dentro del binario, sino que tambi茅n utilizan recursos externos (generalmente dentro del bundle de las aplicaciones). Por lo tanto, hay algunos slots dentro del binario que contendr谩n los hashes de algunos recursos externos interesantes para verificar que no han sido modificados.

De hecho, es posible ver en las estructuras del Directorio de C贸digo un par谩metro llamado nSpecialSlots que indica el n煤mero de los slots especiales. No hay un slot especial 0 y los m谩s comunes (del -1 al -6) son:

  • Hash de info.plist (o el que est谩 dentro de __TEXT.__info__plist).
  • Hash de los Requisitos
  • Hash del Directorio de Recursos (hash del archivo _CodeSignature/CodeResources dentro del bundle).
  • Espec铆fico de la aplicaci贸n (no utilizado)
  • Hash de los derechos
  • Firmas de c贸digo DMG solamente
  • Derechos DER

Code Signing Flags

Cada proceso tiene asociado un bitmask conocido como status que es iniciado por el kernel y algunos de ellos pueden ser anulados por la firma de c贸digo. Estas banderas que pueden incluirse en la firma de c贸digo est谩n definidas en el c贸digo:

c
/* code signing attributes of a process */
#define CS_VALID                    0x00000001  /* dynamically valid */
#define CS_ADHOC                    0x00000002  /* ad hoc signed */
#define CS_GET_TASK_ALLOW           0x00000004  /* has get-task-allow entitlement */
#define CS_INSTALLER                0x00000008  /* has installer entitlement */

#define CS_FORCED_LV                0x00000010  /* Library Validation required by Hardened System Policy */
#define CS_INVALID_ALLOWED          0x00000020  /* (macOS Only) Page invalidation allowed by task port policy */

#define CS_HARD                     0x00000100  /* don't load invalid pages */
#define CS_KILL                     0x00000200  /* kill process if it becomes invalid */
#define CS_CHECK_EXPIRATION         0x00000400  /* force expiration checking */
#define CS_RESTRICT                 0x00000800  /* tell dyld to treat restricted */

#define CS_ENFORCEMENT              0x00001000  /* require enforcement */
#define CS_REQUIRE_LV               0x00002000  /* require library validation */
#define CS_ENTITLEMENTS_VALIDATED   0x00004000  /* code signature permits restricted entitlements */
#define CS_NVRAM_UNRESTRICTED       0x00008000  /* has com.apple.rootless.restricted-nvram-variables.heritable entitlement */

#define CS_RUNTIME                  0x00010000  /* Apply hardened runtime policies */
#define CS_LINKER_SIGNED            0x00020000  /* Automatically signed by the linker */

#define CS_ALLOWED_MACHO            (CS_ADHOC | CS_HARD | CS_KILL | CS_CHECK_EXPIRATION | \
CS_RESTRICT | CS_ENFORCEMENT | CS_REQUIRE_LV | CS_RUNTIME | CS_LINKER_SIGNED)

#define CS_EXEC_SET_HARD            0x00100000  /* set CS_HARD on any exec'ed process */
#define CS_EXEC_SET_KILL            0x00200000  /* set CS_KILL on any exec'ed process */
#define CS_EXEC_SET_ENFORCEMENT     0x00400000  /* set CS_ENFORCEMENT on any exec'ed process */
#define CS_EXEC_INHERIT_SIP         0x00800000  /* set CS_INSTALLER on any exec'ed process */

#define CS_KILLED                   0x01000000  /* was killed by kernel for invalidity */
#define CS_NO_UNTRUSTED_HELPERS     0x02000000  /* kernel did not load a non-platform-binary dyld or Rosetta runtime */
#define CS_DYLD_PLATFORM            CS_NO_UNTRUSTED_HELPERS /* old name */
#define CS_PLATFORM_BINARY          0x04000000  /* this is a platform binary */
#define CS_PLATFORM_PATH            0x08000000  /* platform binary by the fact of path (osx only) */

#define CS_DEBUGGED                 0x10000000  /* process is currently or has previously been debugged and allowed to run with invalid pages */
#define CS_SIGNED                   0x20000000  /* process has a signature (may have gone invalid) */
#define CS_DEV_CODE                 0x40000000  /* code is dev signed, cannot be loaded into prod signed code (will go away with rdar://problem/28322552) */
#define CS_DATAVAULT_CONTROLLER     0x80000000  /* has Data Vault controller entitlement */

#define CS_ENTITLEMENT_FLAGS        (CS_GET_TASK_ALLOW | CS_INSTALLER | CS_DATAVAULT_CONTROLLER | CS_NVRAM_UNRESTRICTED)

Note que la funci贸n exec_mach_imgact tambi茅n puede agregar din谩micamente las banderas CS_EXEC_* al iniciar la ejecuci贸n.

Requisitos de Firma de C贸digo

Cada aplicaci贸n almacena algunos requisitos que debe satisfacer para poder ser ejecutada. Si los requisitos de la aplicaci贸n no son satisfechos por la aplicaci贸n, no se ejecutar谩 (ya que probablemente ha sido alterada).

Los requisitos de un binario utilizan una gram谩tica especial que es un flujo de expresiones y est谩n codificados como blobs usando 0xfade0c00 como el m谩gico cuyo hash se almacena en un slot de c贸digo especial.

Los requisitos de un binario se pueden ver ejecutando:

bash
codesign -d -r- /bin/ls
Executable=/bin/ls
designated => identifier "com.apple.ls" and anchor apple

codesign -d -r- /Applications/Signal.app/
Executable=/Applications/Signal.app/Contents/MacOS/Signal
designated => identifier "org.whispersystems.signal-desktop" and anchor apple generic and certificate 1[field.1.2.840.113635.100.6.2.6] /* exists */ and certificate leaf[field.1.2.840.113635.100.6.1.13] /* exists */ and certificate leaf[subject.OU] = U68MSDN6DR

note

Nota c贸mo estas firmas pueden verificar cosas como informaci贸n de certificaci贸n, TeamID, IDs, derechos y muchos otros datos.

Adem谩s, es posible generar algunos requisitos compilados utilizando la herramienta csreq:

bash
# Generate compiled requirements
csreq -b /tmp/output.csreq -r='identifier "org.whispersystems.signal-desktop" and anchor apple generic and certificate 1[field.1.2.840.113635.100.6.2.6] /* exists */ and certificate leaf[field.1.2.840.113635.100.6.1.13] /* exists */ and certificate leaf[subject.OU] = U68MSDN6DR'

# Get the compiled bytes
od -A x -t x1 /tmp/output.csreq
0000000    fa  de  0c  00  00  00  00  b0  00  00  00  01  00  00  00  06
0000010    00  00  00  06  00  00  00  06  00  00  00  06  00  00  00  02
0000020    00  00  00  21  6f  72  67  2e  77  68  69  73  70  65  72  73
[...]

Es posible acceder a esta informaci贸n y crear o modificar requisitos con algunas APIs del Security.framework como:

Verificaci贸n de Validez

  • Sec[Static]CodeCheckValidity: Verifica la validez de SecCodeRef por Requisito.
  • SecRequirementEvaluate: Valida el requisito en el contexto del certificado.
  • SecTaskValidateForRequirement: Valida un SecTask en ejecuci贸n contra el requisito CFString.

Creaci贸n y Gesti贸n de Requisitos de C贸digo

  • SecRequirementCreateWithData: Crea un SecRequirementRef a partir de datos binarios que representan el requisito.
  • SecRequirementCreateWithString: Crea un SecRequirementRef a partir de una expresi贸n de cadena del requisito.
  • SecRequirementCopy[Data/String]: Recupera la representaci贸n de datos binarios de un SecRequirementRef.
  • SecRequirementCreateGroup: Crea un requisito para la membres铆a de grupo de aplicaciones.

Acceso a Informaci贸n de Firma de C贸digo

  • SecStaticCodeCreateWithPath: Inicializa un objeto SecStaticCodeRef a partir de una ruta del sistema de archivos para inspeccionar firmas de c贸digo.
  • SecCodeCopySigningInformation: Obtiene informaci贸n de firma de un SecCodeRef o SecStaticCodeRef.

Modificaci贸n de Requisitos de C贸digo

  • SecCodeSignerCreate: Crea un objeto SecCodeSignerRef para realizar operaciones de firma de c贸digo.
  • SecCodeSignerSetRequirement: Establece un nuevo requisito para que el firmante de c贸digo lo aplique durante la firma.
  • SecCodeSignerAddSignature: Agrega una firma al c贸digo que se est谩 firmando con el firmante especificado.

Validaci贸n de C贸digo con Requisitos

  • SecStaticCodeCheckValidity: Valida un objeto de c贸digo est谩tico contra requisitos especificados.

APIs 脷tiles Adicionales

  • SecCodeCopy[Internal/Designated]Requirement: Obtener SecRequirementRef de SecCodeRef
  • SecCodeCopyGuestWithAttributes: Crea un SecCodeRef que representa un objeto de c贸digo basado en atributos espec铆ficos, 煤til para el sandboxing.
  • SecCodeCopyPath: Recupera la ruta del sistema de archivos asociada con un SecCodeRef.
  • SecCodeCopySigningIdentifier: Obtiene el identificador de firma (por ejemplo, Team ID) de un SecCodeRef.
  • SecCodeGetTypeID: Devuelve el identificador de tipo para objetos SecCodeRef.
  • SecRequirementGetTypeID: Obtiene un CFTypeID de un SecRequirementRef.

Banderas y Constantes de Firma de C贸digo

  • kSecCSDefaultFlags: Banderas predeterminadas utilizadas en muchas funciones de Security.framework para operaciones de firma de c贸digo.
  • kSecCSSigningInformation: Bandera utilizada para especificar que se debe recuperar informaci贸n de firma.

Aplicaci贸n de la Firma de C贸digo

El kernel es el que verifica la firma de c贸digo antes de permitir que el c贸digo de la aplicaci贸n se ejecute. Adem谩s, una forma de poder escribir y ejecutar nuevo c贸digo en memoria es abusar de JIT si mprotect se llama con la bandera MAP_JIT. Tenga en cuenta que la aplicaci贸n necesita un derecho especial para poder hacer esto.

cs_blobs & cs_blob

cs_blob la estructura contiene la informaci贸n sobre el derecho de la proceso en ejecuci贸n sobre 茅l. csb_platform_binary tambi茅n informa si la aplicaci贸n es un binario de plataforma (que es verificado en diferentes momentos por el OS para aplicar mecanismos de seguridad como proteger los derechos de SEND a los puertos de tarea de estos procesos).

c
struct cs_blob {
struct cs_blob  *csb_next;
vnode_t         csb_vnode;
void            *csb_ro_addr;
__xnu_struct_group(cs_cpu_info, csb_cpu_info, {
cpu_type_t      csb_cpu_type;
cpu_subtype_t   csb_cpu_subtype;
});
__xnu_struct_group(cs_signer_info, csb_signer_info, {
unsigned int    csb_flags;
unsigned int    csb_signer_type;
});
off_t           csb_base_offset;        /* Offset of Mach-O binary in fat binary */
off_t           csb_start_offset;       /* Blob coverage area start, from csb_base_offset */
off_t           csb_end_offset;         /* Blob coverage area end, from csb_base_offset */
vm_size_t       csb_mem_size;
vm_offset_t     csb_mem_offset;
void            *csb_mem_kaddr;
unsigned char   csb_cdhash[CS_CDHASH_LEN];
const struct cs_hash  *csb_hashtype;
#if CONFIG_SUPPLEMENTAL_SIGNATURES
unsigned char   csb_linkage[CS_CDHASH_LEN];
const struct cs_hash  *csb_linkage_hashtype;
#endif
int             csb_hash_pageshift;
int             csb_hash_firstlevel_pageshift;   /* First hash this many bytes, then hash the hashes together */
const CS_CodeDirectory *csb_cd;
const char      *csb_teamid;
#if CONFIG_SUPPLEMENTAL_SIGNATURES
char            *csb_supplement_teamid;
#endif
const CS_GenericBlob *csb_entitlements_blob;    /* raw blob, subrange of csb_mem_kaddr */
const CS_GenericBlob *csb_der_entitlements_blob;    /* raw blob, subrange of csb_mem_kaddr */

/*
* OSEntitlements pointer setup by AMFI. This is PAC signed in addition to the
* cs_blob being within RO-memory to prevent modifications on the temporary stack
* variable used to setup the blob.
*/
void *XNU_PTRAUTH_SIGNED_PTR("cs_blob.csb_entitlements") csb_entitlements;

unsigned int    csb_reconstituted;      /* signature has potentially been modified after validation */
__xnu_struct_group(cs_blob_platform_flags, csb_platform_flags, {
/* The following two will be replaced by the csb_signer_type. */
unsigned int    csb_platform_binary:1;
unsigned int    csb_platform_path:1;
});

/* Validation category used for TLE */
unsigned int    csb_validation_category;

#if CODE_SIGNING_MONITOR
void *XNU_PTRAUTH_SIGNED_PTR("cs_blob.csb_csm_obj") csb_csm_obj;
bool csb_csm_managed;
#endif
};

Referencias

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Aprende y practica AWS Hacking:HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE)
Aprende y practica GCP Hacking: HackTricks Training GCP Red Team Expert (GRTE)

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