macOS XPC

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Informations de base

XPC, qui signifie XNU (le noyau utilisé par macOS) inter-Process Communication, est un cadre pour la communication entre processus sur macOS et iOS. XPC fournit un mécanisme pour effectuer des appels de méthode asynchrones et sécurisés entre différents processus sur le système. C’est une partie du paradigme de sécurité d’Apple, permettant la création d’applications séparées par privilèges où chaque composant fonctionne avec seulement les permissions nécessaires pour accomplir sa tâche, limitant ainsi les dommages potentiels d’un processus compromis.

XPC utilise une forme de communication inter-processus (IPC), qui est un ensemble de méthodes permettant à différents programmes s’exécutant sur le même système d’échanger des données.

Les principaux avantages de XPC incluent :

1. Sécurité : En séparant le travail en différents processus, chaque processus peut se voir accorder uniquement les permissions dont il a besoin. Cela signifie que même si un processus est compromis, sa capacité à causer des dommages est limitée.
2. Stabilité : XPC aide à isoler les plantages au composant où ils se produisent. Si un processus plante, il peut être redémarré sans affecter le reste du système.
3. Performance : XPC permet une concurrence facile, car différentes tâches peuvent être exécutées simultanément dans différents processus.

Le seul inconvénient est que séparer une application en plusieurs processus les faisant communiquer via XPC est moins efficace. Mais dans les systèmes d’aujourd’hui, cela n’est presque pas perceptible et les avantages l’emportent.

Services XPC spécifiques à l’application

Les composants XPC d’une application sont à l’intérieur de l’application elle-même. Par exemple, dans Safari, vous pouvez les trouver dans /Applications/Safari.app/Contents/XPCServices. Ils ont l’extension .xpc (comme com.apple.Safari.SandboxBroker.xpc) et sont également des bundles avec le binaire principal à l’intérieur : /Applications/Safari.app/Contents/XPCServices/com.apple.Safari.SandboxBroker.xpc/Contents/MacOS/com.apple.Safari.SandboxBroker et un Info.plist: /Applications/Safari.app/Contents/XPCServices/com.apple.Safari.SandboxBroker.xpc/Contents/Info.plist

Comme vous pourriez le penser, un composant XPC aura des droits et privilèges différents des autres composants XPC ou du binaire principal de l’application. SAUF si un service XPC est configuré avec JoinExistingSession défini sur “True” dans son fichier Info.plist. Dans ce cas, le service XPC s’exécutera dans la même session de sécurité que l’application qui l’a appelé.

Les services XPC sont démarrés par launchd lorsque nécessaire et arrêtés une fois toutes les tâches terminées pour libérer des ressources système. Les composants XPC spécifiques à l’application ne peuvent être utilisés que par l’application, réduisant ainsi le risque associé aux vulnérabilités potentielles.

Services XPC à l’échelle du système

Les services XPC à l’échelle du système sont accessibles à tous les utilisateurs. Ces services, soit launchd soit de type Mach, doivent être définis dans des fichiers plist situés dans des répertoires spécifiés tels que /System/Library/LaunchDaemons, /Library/LaunchDaemons, /System/Library/LaunchAgents, ou /Library/LaunchAgents.

Ces fichiers plist auront une clé appelée MachServices avec le nom du service, et une clé appelée Program avec le chemin vers le binaire :

cat /Library/LaunchDaemons/com.jamf.management.daemon.plist

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd">
<plist version="1.0">
<dict>
<key>Program</key>
<string>/Library/Application Support/JAMF/Jamf.app/Contents/MacOS/JamfDaemon.app/Contents/MacOS/JamfDaemon</string>
<key>AbandonProcessGroup</key>
<true/>
<key>KeepAlive</key>
<true/>
<key>Label</key>
<string>com.jamf.management.daemon</string>
<key>MachServices</key>
<dict>
<key>com.jamf.management.daemon.aad</key>
<true/>
<key>com.jamf.management.daemon.agent</key>
<true/>
<key>com.jamf.management.daemon.binary</key>
<true/>
<key>com.jamf.management.daemon.selfservice</key>
<true/>
<key>com.jamf.management.daemon.service</key>
<true/>
</dict>
<key>RunAtLoad</key>
<true/>
</dict>
</plist>

Les éléments dans LaunchDameons sont exécutés par root. Donc, si un processus non privilégié peut communiquer avec l’un d’eux, il pourrait être capable d’escalader les privilèges.

Objets XPC

• xpc_object_t

Chaque message XPC est un objet dictionnaire qui simplifie la sérialisation et la désérialisation. De plus, libxpc.dylib déclare la plupart des types de données, il est donc possible de s’assurer que les données reçues sont du type attendu. Dans l’API C, chaque objet est un xpc_object_t (et son type peut être vérifié en utilisant xpc_get_type(object)).
De plus, la fonction xpc_copy_description(object) peut être utilisée pour obtenir une représentation sous forme de chaîne de l’objet, ce qui peut être utile à des fins de débogage.
Ces objets ont également certaines méthodes à appeler comme xpc_<object>_copy, xpc_<object>_equal, xpc_<object>_hash, xpc_<object>_serialize, xpc_<object>_deserialize…

Les xpc_object_t sont créés en appelant la fonction xpc_<objetType>_create, qui appelle en interne _xpc_base_create(Class, Size) où le type de la classe de l’objet (un des XPC_TYPE_*) et sa taille sont indiqués (40 octets supplémentaires seront ajoutés à la taille pour les métadonnées). Ce qui signifie que les données de l’objet commenceront à l’offset de 40 octets.
Par conséquent, le xpc_<objectType>_t est en quelque sorte une sous-classe du xpc_object_t qui serait une sous-classe de os_object_t*.

Warning

Notez qu’il devrait être le développeur qui utilise xpc_dictionary_[get/set]_<objectType> pour obtenir ou définir le type et la valeur réelle d’une clé.

• xpc_pipe

Un xpc_pipe est un tuyau FIFO que les processus peuvent utiliser pour communiquer (la communication utilise des messages Mach).
Il est possible de créer un serveur XPC en appelant xpc_pipe_create() ou xpc_pipe_create_from_port() pour le créer en utilisant un port Mach spécifique. Ensuite, pour recevoir des messages, il est possible d’appeler xpc_pipe_receive et xpc_pipe_try_receive.

Notez que l’objet xpc_pipe est un xpc_object_t avec des informations dans sa structure sur les deux ports Mach utilisés et le nom (le cas échéant). Le nom, par exemple, le démon secinitd dans son plist /System/Library/LaunchDaemons/com.apple.secinitd.plist configure le tuyau appelé com.apple.secinitd.

Un exemple de xpc_pipe est le tuyau bootstrap créé par launchd rendant possible le partage des ports Mach.

• NSXPC*

Ce sont des objets de haut niveau en Objective-C qui permettent l’abstraction des connexions XPC.
De plus, il est plus facile de déboguer ces objets avec DTrace que les précédents.

• GCD Queues

XPC utilise GCD pour passer des messages, de plus, il génère certaines files d’attente de dispatch comme xpc.transactionq, xpc.io, xpc-events.add-listenerq, xpc.service-instance…

Services XPC

Ce sont des bundles avec l’extension .xpc situés dans le dossier XPCServices d’autres projets et dans le Info.plist, ils ont le CFBundlePackageType défini sur XPC!.
Ce fichier a d’autres clés de configuration comme ServiceType qui peut être Application, User, System ou _SandboxProfile qui peut définir un sandbox ou _AllowedClients qui pourrait indiquer des droits ou des ID requis pour contacter le service. Ces options de configuration et d’autres seront utiles pour configurer le service lors de son lancement.

Démarrer un Service

L’application tente de se connecter à un service XPC en utilisant xpc_connection_create_mach_service, puis launchd localise le démon et démarre xpcproxy. xpcproxy applique les restrictions configurées et crée le service avec les FDs et ports Mach fournis.

Afin d’améliorer la vitesse de recherche du service XPC, un cache est utilisé.

Il est possible de tracer les actions de xpcproxy en utilisant :

supraudit S -C -o /tmp/output /dev/auditpipe

La bibliothèque XPC utilise kdebug pour enregistrer des actions en appelant xpc_ktrace_pid0 et xpc_ktrace_pid1. Les codes qu’elle utilise ne sont pas documentés, il est donc nécessaire de les ajouter dans /usr/share/misc/trace.codes. Ils ont le préfixe 0x29 et par exemple, l’un d’eux est 0x29000004: XPC_serializer_pack.
L’utilitaire xpcproxy utilise le préfixe 0x22, par exemple : 0x2200001c: xpcproxy:will_do_preexec.

Messages d’événements XPC

Les applications peuvent s’abonner à différents messages d’événements, leur permettant d’être initiés à la demande lorsque de tels événements se produisent. La configuration de ces services se fait dans les fichiers plist launchd, situés dans les mêmes répertoires que les précédents et contenant une clé LaunchEvent supplémentaire.

Vérification du processus de connexion XPC

Lorsqu’un processus essaie d’appeler une méthode via une connexion XPC, le service XPC doit vérifier si ce processus est autorisé à se connecter. Voici les moyens courants de vérifier cela et les pièges courants :

macOS XPC Connecting Process Check

Autorisation XPC

Apple permet également aux applications de configurer certains droits et comment les obtenir, donc si le processus appelant les a, il serait autorisé à appeler une méthode du service XPC :

macOS XPC Authorization

Sniffer XPC

Pour intercepter les messages XPC, vous pouvez utiliser xpcspy qui utilise Frida.

# Install
pip3 install xpcspy
pip3 install xpcspy --no-deps # To not make xpcspy install Frida 15 and downgrade your Frida installation

# Start sniffing
xpcspy -U -r -W <bundle-id>
## Using filters (i: for input, o: for output)
xpcspy -U <prog-name> -t 'i:com.apple.*' -t 'o:com.apple.*' -r

Un autre outil possible à utiliser est XPoCe2.

Exemple de code C pour la communication XPC

// gcc xpc_server.c -o xpc_server

#include <xpc/xpc.h>

static void handle_event(xpc_object_t event) {
if (xpc_get_type(event) == XPC_TYPE_DICTIONARY) {
// Print received message
const char* received_message = xpc_dictionary_get_string(event, "message");
printf("Received message: %s\n", received_message);

// Create a response dictionary
xpc_object_t response = xpc_dictionary_create(NULL, NULL, 0);
xpc_dictionary_set_string(response, "received", "received");

// Send response
xpc_connection_t remote = xpc_dictionary_get_remote_connection(event);
xpc_connection_send_message(remote, response);

// Clean up
xpc_release(response);
}
}

static void handle_connection(xpc_connection_t connection) {
xpc_connection_set_event_handler(connection, ^(xpc_object_t event) {
handle_event(event);
});
xpc_connection_resume(connection);
}

int main(int argc, const char *argv[]) {
xpc_connection_t service = xpc_connection_create_mach_service("xyz.hacktricks.service",
dispatch_get_main_queue(),
XPC_CONNECTION_MACH_SERVICE_LISTENER);
if (!service) {
fprintf(stderr, "Failed to create service.\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}

xpc_connection_set_event_handler(service, ^(xpc_object_t event) {
xpc_type_t type = xpc_get_type(event);
if (type == XPC_TYPE_CONNECTION) {
handle_connection(event);
}
});

xpc_connection_resume(service);
dispatch_main();

return 0;
}

// gcc xpc_client.c -o xpc_client

#include <xpc/xpc.h>

int main(int argc, const char *argv[]) {
xpc_connection_t connection = xpc_connection_create_mach_service("xyz.hacktricks.service", NULL, XPC_CONNECTION_MACH_SERVICE_PRIVILEGED);

xpc_connection_set_event_handler(connection, ^(xpc_object_t event) {
if (xpc_get_type(event) == XPC_TYPE_DICTIONARY) {
// Print received message
const char* received_message = xpc_dictionary_get_string(event, "received");
printf("Received message: %s\n", received_message);
}
});

xpc_connection_resume(connection);

xpc_object_t message = xpc_dictionary_create(NULL, NULL, 0);
xpc_dictionary_set_string(message, "message", "Hello, Server!");

xpc_connection_send_message(connection, message);

dispatch_main();

return 0;
}

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd"> <plist version="1.0">
<dict>
<key>Label</key>
<string>xyz.hacktricks.service</string>
<key>MachServices</key>
<dict>
<key>xyz.hacktricks.service</key>
<true/>
</dict>
<key>Program</key>
<string>/tmp/xpc_server</string>
<key>ProgramArguments</key>
<array>
<string>/tmp/xpc_server</string>
</array>
</dict>
</plist>

Save server on it’s location

cp xpc_server /tmp

Load daemon

sudo cp xyz.hacktricks.service.plist /Library/LaunchDaemons sudo launchctl load /Library/LaunchDaemons/xyz.hacktricks.service.plist

Call client

./xpc_client

Clean

sudo launchctl unload /Library/LaunchDaemons/xyz.hacktricks.service.plist sudo rm /Library/LaunchDaemons/xyz.hacktricks.service.plist /tmp/xpc_server

## Exemple de code Objective-C pour la communication XPC

<div class="mdbook-tabs-container">
<nav class="mdbook-tabs">
<button class="mdbook-tab active" data-tabname="oc_xpc_server.m">oc_xpc_server.m</button>
<button class="mdbook-tab" data-tabname="oc_xpc_client.m">oc_xpc_client.m</button>
<button class="mdbook-tab" data-tabname="xyz.hacktricks.svcoc.plist">xyz.hacktricks.svcoc.plist</button>
</nav>
<div class="mdbook-tab-content" data-tabname="oc_xpc_server.m">

```objectivec
// gcc -framework Foundation oc_xpc_server.m -o oc_xpc_server
#include <Foundation/Foundation.h>

@protocol MyXPCProtocol
- (void)sayHello:(NSString *)some_string withReply:(void (^)(NSString *))reply;
@end

@interface MyXPCObject : NSObject <MyXPCProtocol>
@end


@implementation MyXPCObject
- (void)sayHello:(NSString *)some_string withReply:(void (^)(NSString *))reply {
NSLog(@"Received message: %@", some_string);
NSString *response = @"Received";
reply(response);
}
@end

@interface MyDelegate : NSObject <NSXPCListenerDelegate>
@end


@implementation MyDelegate

- (BOOL)listener:(NSXPCListener *)listener shouldAcceptNewConnection:(NSXPCConnection *)newConnection {
newConnection.exportedInterface = [NSXPCInterface interfaceWithProtocol:@protocol(MyXPCProtocol)];

MyXPCObject *my_object = [MyXPCObject new];

newConnection.exportedObject = my_object;

[newConnection resume];
return YES;
}
@end

int main(void) {

NSXPCListener *listener = [[NSXPCListener alloc] initWithMachServiceName:@"xyz.hacktricks.svcoc"];

id <NSXPCListenerDelegate> delegate = [MyDelegate new];
listener.delegate = delegate;
[listener resume];

sleep(10); // Fake something is done and then it ends
}

// gcc -framework Foundation oc_xpc_client.m -o oc_xpc_client
#include <Foundation/Foundation.h>

@protocol MyXPCProtocol
- (void)sayHello:(NSString *)some_string withReply:(void (^)(NSString *))reply;
@end

int main(void) {
NSXPCConnection *connection = [[NSXPCConnection alloc] initWithMachServiceName:@"xyz.hacktricks.svcoc" options:NSXPCConnectionPrivileged];
connection.remoteObjectInterface = [NSXPCInterface interfaceWithProtocol:@protocol(MyXPCProtocol)];
[connection resume];

[[connection remoteObjectProxy] sayHello:@"Hello, Server!" withReply:^(NSString *response) {
NSLog(@"Received response: %@", response);
}];

[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

return 0;
}

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd"> <plist version="1.0">
<dict>
<key>Label</key>
<string>xyz.hacktricks.svcoc</string>
<key>MachServices</key>
<dict>
<key>xyz.hacktricks.svcoc</key>
<true/>
</dict>
<key>Program</key>
<string>/tmp/oc_xpc_server</string>
<key>ProgramArguments</key>
<array>
<string>/tmp/oc_xpc_server</string>
</array>
</dict>
</plist>

Save server on it’s location

cp oc_xpc_server /tmp

Load daemon

sudo cp xyz.hacktricks.svcoc.plist /Library/LaunchDaemons sudo launchctl load /Library/LaunchDaemons/xyz.hacktricks.svcoc.plist

Call client

./oc_xpc_client

Clean

sudo launchctl unload /Library/LaunchDaemons/xyz.hacktricks.svcoc.plist sudo rm /Library/LaunchDaemons/xyz.hacktricks.svcoc.plist /tmp/oc_xpc_server

## Client à l'intérieur d'un code Dylb
```objectivec
// gcc -dynamiclib -framework Foundation oc_xpc_client.m -o oc_xpc_client.dylib
// gcc injection example:
// DYLD_INSERT_LIBRARIES=oc_xpc_client.dylib /path/to/vuln/bin

#import <Foundation/Foundation.h>

@protocol MyXPCProtocol
- (void)sayHello:(NSString *)some_string withReply:(void (^)(NSString *))reply;
@end

__attribute__((constructor))
static void customConstructor(int argc, const char **argv)
{
NSString*  _serviceName = @"xyz.hacktricks.svcoc";

NSXPCConnection* _agentConnection = [[NSXPCConnection alloc] initWithMachServiceName:_serviceName options:4096];

[_agentConnection setRemoteObjectInterface:[NSXPCInterface interfaceWithProtocol:@protocol(MyXPCProtocol)]];

[_agentConnection resume];

[[_agentConnection remoteObjectProxyWithErrorHandler:^(NSError* error) {
(void)error;
NSLog(@"Connection Failure");
}] sayHello:@"Hello, Server!" withReply:^(NSString *response) {
NSLog(@"Received response: %@", response);
}    ];
NSLog(@"Done!");

return;
}

Remote XPC

Cette fonctionnalité fournie par RemoteXPC.framework (de libxpc) permet de communiquer via XPC entre différents hôtes.
Les services qui prennent en charge le XPC distant auront dans leur plist la clé UsesRemoteXPC comme c’est le cas de /System/Library/LaunchDaemons/com.apple.SubmitDiagInfo.plist. Cependant, bien que le service soit enregistré avec launchd, c’est UserEventAgent avec les plugins com.apple.remoted.plugin et com.apple.remoteservicediscovery.events.plugin qui fournit la fonctionnalité.

De plus, le RemoteServiceDiscovery.framework permet d’obtenir des informations à partir du com.apple.remoted.plugin exposant des fonctions telles que get_device, get_unique_device, connect…

Une fois que connect est utilisé et que le socket fd du service est récupéré, il est possible d’utiliser la classe remote_xpc_connection_*.

Il est possible d’obtenir des informations sur les services distants en utilisant l’outil cli /usr/libexec/remotectl avec des paramètres tels que :

/usr/libexec/remotectl list # Get bridge devices
/usr/libexec/remotectl show ...# Get device properties and services
/usr/libexec/remotectl dumpstate # Like dump withuot indicateing a servie
/usr/libexec/remotectl [netcat|relay] ... # Expose a service in a port
...

La communication entre BridgeOS et l’hôte se fait via une interface IPv6 dédiée. Le MultiverseSupport.framework permet d’établir des sockets dont le fd sera utilisé pour communiquer.
Il est possible de trouver ces communications en utilisant netstat, nettop ou l’option open source, netbottom.

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