Mach-O Entitlements Extraction & IPSW Indexing

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概要

このページでは、LC_CODE_SIGNATURE を辿ってコード署名の SuperBlob を解析することで Mach-O バイナリからプログラム的に entitlements を抽出する方法と、Apple IPSW ファームウェアをマウントして内容をインデックス化し、フォレンジック検索／差分解析にスケールさせる方法を説明します。

Mach-O フォーマットや code signing の復習が必要な場合は、次も参照してください: macOS code signing and SuperBlob internals.

• Check macOS code signing details (SuperBlob, Code Directory, special slots): macOS Code Signing
• Check general Mach-O structures/load commands: Universal binaries & Mach-O Format

Entitlements in Mach-O: where they live

Entitlements は LC_CODE_SIGNATURE ロードコマンドで参照されるコード署名データ内、__LINKEDIT セグメントに格納されています。署名は複数の blob（code directory、requirements、entitlements、CMS など）を含む CS_SuperBlob です。entitlements blob は CS_GenericBlob で、そのデータは entitlements キーと値をマッピングする Apple Binary Property List (bplist00) です。

Key structures (from xnu):

/* mach-o/loader.h */
struct mach_header_64 {
uint32_t magic;
cpu_type_t cputype;
cpu_subtype_t cpusubtype;
uint32_t filetype;
uint32_t ncmds;
uint32_t sizeofcmds;
uint32_t flags;
uint32_t reserved;
};

struct load_command {
uint32_t cmd;
uint32_t cmdsize;
};

/* Entitlements live behind LC_CODE_SIGNATURE (cmd=0x1d) */
struct linkedit_data_command {
uint32_t cmd;        /* LC_CODE_SIGNATURE */
uint32_t cmdsize;    /* sizeof(struct linkedit_data_command) */
uint32_t dataoff;    /* file offset of data in __LINKEDIT */
uint32_t datasize;   /* file size of data in __LINKEDIT */
};

/* osfmk/kern/cs_blobs.h */
typedef struct __SC_SuperBlob {
uint32_t magic;   /* CSMAGIC_EMBEDDED_SIGNATURE = 0xfade0cc0 */
uint32_t length;
uint32_t count;
CS_BlobIndex index[];
} CS_SuperBlob;

typedef struct __BlobIndex {
uint32_t type;    /* e.g., CSMAGIC_EMBEDDED_ENTITLEMENTS = 0xfade7171 */
uint32_t offset;  /* offset of entry */
} CS_BlobIndex;

typedef struct __SC_GenericBlob {
uint32_t magic;   /* same as type when standalone */
uint32_t length;
char data[];      /* Apple Binary Plist containing entitlements */
} CS_GenericBlob;

重要な定数:

• LC_CODE_SIGNATURE cmd = 0x1d
• CS SuperBlob magic = 0xfade0cc0
• Entitlements blob type (CSMAGIC_EMBEDDED_ENTITLEMENTS) = 0xfade7171
• DER entitlements may be present via special slot (e.g., -7), see the macOS Code Signing page for special slots and DER entitlements notes

注: マルチアーチ（fat）バイナリは複数の Mach-O スライスを含みます。検査したいアーキテクチャのスライスを選択して、その load commands を辿る必要があります。

Extraction steps (generic, lossless-enough)

1. Parse Mach-O header; iterate ncmds worth of load_command records.
2. Locate LC_CODE_SIGNATURE; read linkedit_data_command.dataoff/datasize to map the Code Signing SuperBlob placed in __LINKEDIT.
3. Validate CS_SuperBlob.magic == 0xfade0cc0; iterate count entries of CS_BlobIndex.
4. Locate index.type == 0xfade7171 (embedded entitlements). Read the pointed CS_GenericBlob and parse its data as an Apple binary plist (bplist00) to key/value entitlements.

実装ノート:

• Code signature structures use big-endian fields; swap byte order when parsing on little-endian hosts.
• The entitlements GenericBlob data itself is a binary plist (handled by standard plist libraries).
• Some iOS binaries may carry DER entitlements; also some stores/slots differ across platforms/versions. Cross-check both standard and DER entitlements as needed.
• For fat binaries, use the fat headers (FAT_MAGIC/FAT_MAGIC_64) to locate the correct slice and offset before walking Mach-O load commands.

Minimal parsing outline (Python)

The following is a compact outline showing the control flow to find and decode entitlements. It intentionally omits robust bounds checks and full fat binary support for brevity.

import plistlib, struct

LC_CODE_SIGNATURE = 0x1d
CSMAGIC_EMBEDDED_SIGNATURE = 0xfade0cc0
CSMAGIC_EMBEDDED_ENTITLEMENTS = 0xfade7171

# all code-signing integers are big-endian per cs_blobs.h
be32 = lambda b, off: struct.unpack_from(">I", b, off)[0]

def parse_entitlements(macho_bytes):
# assume already positioned at a single-arch Mach-O slice
magic, = struct.unpack_from("<I", macho_bytes, 0)
is64 = magic in (0xfeedfacf,)
if is64:
ncmds = struct.unpack_from("<I", macho_bytes, 0x10)[0]
sizeofcmds = struct.unpack_from("<I", macho_bytes, 0x14)[0]
off = 0x20
else:
# 32-bit not shown
return None

code_sig_off = code_sig_size = None
for _ in range(ncmds):
cmd, cmdsize = struct.unpack_from("<II", macho_bytes, off)
if cmd == LC_CODE_SIGNATURE:
# struct linkedit_data_command is little-endian in file
_, _, dataoff, datasize = struct.unpack_from("<IIII", macho_bytes, off)
code_sig_off, code_sig_size = dataoff, datasize
off += cmdsize

if code_sig_off is None:
return None

blob = macho_bytes[code_sig_off: code_sig_off + code_sig_size]
if be32(blob, 0x0) != CSMAGIC_EMBEDDED_SIGNATURE:
return None

count = be32(blob, 0x8)
# iterate BlobIndex entries (8 bytes each after 12-byte header)
for i in range(count):
idx_off = 12 + i*8
btype = be32(blob, idx_off)
boff  = be32(blob, idx_off+4)
if btype == CSMAGIC_EMBEDDED_ENTITLEMENTS:
# GenericBlob is big-endian header followed by bplist
glen = be32(blob, boff+4)
data = blob[boff+8: boff+glen]
return plistlib.loads(data)
return None

使用上のヒント:

• To handle fat binaries, first read struct fat_header/fat_arch, choose the desired architecture slice, then pass the subrange to parse_entitlements.
• On macOS you can validate results with: codesign -d --entitlements :- /path/to/binary

発見例

特権プラットフォームバイナリは、次のような機微な entitlements を要求することが多い:

• com.apple.security.network.server = true
• com.apple.rootless.storage.early_boot_mount = true
• com.apple.private.kernel.system-override = true
• com.apple.private.pmap.load-trust-cache = ["cryptex1.boot.os", "cryptex1.boot.app", "cryptex1.safari-downlevel"]

これらをファームウェアイメージ全体で大規模に検索することは、attack surface mapping とリリース／デバイス間の diffing に非常に有用です。

IPSWs 全体でのスケーリング（マウントとインデックス化）

フルイメージを保存せずに大規模に実行ファイルを列挙し、entitlements を抽出するには:

• Use the ipsw tool by @blacktop to download and mount firmware filesystems. Mounting leverages apfs-fuse, so you can traverse APFS volumes without full extraction.

# Download latest IPSW for iPhone11,2 (iPhone XS)
ipsw download ipsw -y --device iPhone11,2 --latest

# Mount IPSW filesystem (uses underlying apfs-fuse)
ipsw mount fs <IPSW_FILE>

• マウントされたボリュームを走査して Mach-O ファイルを特定する（magic をチェックするか file/otool を使用）、その後 entitlements と imported frameworks を解析する。
• 正規化されたビューをリレーショナルデータベースに永続化して、数千の IPSWs に対する線形増加を回避する:
• executables, operating_system_versions, entitlements, frameworks
• many-to-many: executable↔OS version, executable↔entitlement, executable↔framework

指定した executable 名を含むすべての OS versions を一覧するクエリの例:

SELECT osv.version AS "Versions"
FROM device d
LEFT JOIN operating_system_version osv ON osv.device_id = d.id
LEFT JOIN executable_operating_system_version eosv ON eosv.operating_system_version_id = osv.id
LEFT JOIN executable e ON e.id = eosv.executable_id
WHERE e.name = "launchd";

DB の移植性に関する注意（独自のインデクサを実装する場合）:

• ORM/抽象化レイヤ（例: SeaORM）を使い、コードを DB 非依存（SQLite/PostgreSQL）に保つ。
• SQLite は AUTOINCREMENT を INTEGER PRIMARY KEY にのみ要求する。Rust で i64 の PK を使いたい場合は、エンティティを i32 として生成して型変換すること。SQLite は内部的に INTEGER を 8 バイト符号付きで格納する。

Open-source tooling and references for entitlement hunting

• Firmware のマウント/ダウンロード: https://github.com/blacktop/ipsw
• Entitlement データベースと参考資料:
• Jonathan Levin’s entitlement DB: https://newosxbook.com/ent.php
• entdb: https://github.com/ChiChou/entdb
• Large-scale indexer (Rust, self-hosted Web UI + OpenAPI): https://github.com/synacktiv/appledb_rs
• 構造体と定数のための Apple ヘッダ:
• loader.h (Mach-O headers, load commands)
• cs_blobs.h (SuperBlob, GenericBlob, CodeDirectory)

Code signing の内部（Code Directory、special slots、DER entitlements）については次を参照: macOS Code Signing

References

• appledb_rs: a research support tool for Apple platforms
• synacktiv/appledb_rs
• blacktop/ipsw
• Jonathan Levin’s entitlement DB
• ChiChou/entdb
• XNU cs_blobs.h
• XNU mach-o/loader.h
• SQLite Datatypes