Podpisywanie kodu w macOS

Reading time: 12 minutes

tip

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

Wsparcie dla HackTricks

Sprawdź plany subskrypcyjne!
Dołącz do 💬 grupy Discord lub grupy telegramowej lub śledź nas na Twitterze 🐦 @hacktricks_live.
Dziel się trikami hackingowymi, przesyłając PR-y do HackTricks i HackTricks Cloud repozytoriów na githubie.

Podstawowe informacje

Mach O Entitlements And Ipsw Indexing

Pliki binarne Mach-o zawierają polecenie ładowania o nazwie LC_CODE_SIGNATURE, które wskazuje offset i size podpisów wewnątrz binarki. Za pomocą narzędzia GUI MachOView można znaleźć na końcu binarki sekcję nazwaną Code Signature z tymi informacjami:

Magiczny nagłówek Code Signature to 0xFADE0CC0. Następnie znajdują się informacje takie jak długość oraz liczba blobów superBlob, który je zawiera.
Można znaleźć te informacje w kodzie źródłowym tutaj:

/*
* 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)));

Typowe bloby zawierają Code Directory, Requirements i Entitlements oraz Cryptographic Message Syntax (CMS).
Zwróć również uwagę, że dane zakodowane w blobach są zapisane w Big Endian.

Ponadto podpisy mogą być odłączone od binarek i przechowywane w /var/db/DetachedSignatures (używane w iOS).

Code Directory Blob

Można znaleźć deklarację Code Directory Blob in the code:

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)));

Note that there are different versions of this struct where old ones might contain less information.

Podpisywanie stron kodu

Haszowanie całego pliku binarnego byłoby nieefektywne, a nawet bezużyteczne, jeśli jest on ładowany do pamięci tylko częściowo. Dlatego code signature jest w rzeczywistości haszem hashów, gdzie każda strona binarna jest haszowana indywidualnie.\
W rzeczywistości, w poprzednim kodzie Code Directory możesz zobaczyć, że page size is specified w jednym z jego pól. Co więcej, jeśli rozmiar binarki nie jest wielokrotnością rozmiaru strony, pole CodeLimit określa, gdzie kończy się podpis.

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

Zauważ, że aplikacje mogą także zawierać entitlement blob, w którym zdefiniowane są wszystkie entitlements. Dodatkowo niektóre binaria iOS mogą mieć swoje entitlements umieszczone w specjalnym slocie -7 (zamiast w specjalnym slocie entitlements -5).

Special Slots

Aplikacje MacOS nie mają wszystkiego, co potrzebne do uruchomienia bezpośrednio w binarium — używają też external resources (zwykle wewnątrz bundle aplikacji). W związku z tym w binarium znajdują się sloty, które zawierają hashe niektórych interesujących external resources, aby sprawdzić, czy nie zostały zmodyfikowane.

W praktyce w strukturach Code Directory można zobaczyć parametr nSpecialSlots, wskazujący liczbę special slots. Nie istnieje specjalny slot 0, a najczęstsze (od -1 do -6) to:

Hash of info.plist (or the one inside __TEXT.__info__plist).
Hash of the Requirements
Hash of the Resource Directory (hash of _CodeSignature/CodeResources file inside the bundle).
Application specific (unused)
Hash of the entitlements
DMG code signatures only
DER Entitlements

Code Signing Flags

Każdy proces ma powiązany bitmask znany jako status, który jest ustawiany przez kernel, i niektóre jego bity mogą być nadpisane przez code signature. Flagi, które mogą być uwzględnione w podpisie kodu, są defined in the code:

/* 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)

Zwróć uwagę, że funkcja exec_mach_imgact może również dynamicznie dodać flagi CS_EXEC_* podczas rozpoczynania wykonania.

Wymagania podpisu kodu

Każda aplikacja przechowuje pewne wymagania, które musi spełnić, aby mogła zostać uruchomiona. Jeśli wymagania zawarte w aplikacji nie są spełnione, aplikacja nie zostanie uruchomiona (prawdopodobnie została zmodyfikowana).

Wymagania pliku binarnego używają specjalnej gramatyki, która jest strumieniem wyrażeń, i są kodowane jako bloby używając 0xfade0c00 jako magicznej wartości, której hash jest przechowywany w specjalnym code slot.

Wymagania binarnego można zobaczyć uruchamiając:

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

tip

Zwróć uwagę, że te podpisy mogą sprawdzać takie rzeczy jak informacje o certyfikacie, TeamID, IDs, entitlements i wiele innych danych.

Ponadto możliwe jest wygenerowanie skompilowanych wymagań przy użyciu narzędzia 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
[...]

It's possible to access this information and create or modify requirements with some APIs from the Security.framework like:

Sprawdzanie poprawności

Sec[Static]CodeCheckValidity: Sprawdza ważność SecCodeRef względem wymagań.
SecRequirementEvaluate: Weryfikuje wymaganie w kontekście certyfikatu.
SecTaskValidateForRequirement: Weryfikuje uruchomiony SecTask względem wymagania CFString.

Tworzenie i zarządzanie wymaganiami kodu

SecRequirementCreateWithData: Tworzy SecRequirementRef z binarnych danych reprezentujących wymaganie.
SecRequirementCreateWithString: Tworzy SecRequirementRef z tekstowego wyrażenia wymagania.
SecRequirementCopy[Data/String]: Pobiera binarną reprezentację SecRequirementRef.
SecRequirementCreateGroup: Tworzy wymaganie dotyczące członkostwa w app-group

Uzyskiwanie informacji o podpisie kodu

SecStaticCodeCreateWithPath: Inicjalizuje obiekt SecStaticCodeRef z ścieżki w systemie plików w celu inspekcji podpisów kodu.
SecCodeCopySigningInformation: Pobiera informacje o podpisie z SecCodeRef lub SecStaticCodeRef.

Modyfikowanie wymagań kodu

SecCodeSignerCreate: Tworzy obiekt SecCodeSignerRef do wykonywania operacji podpisywania kodu.
SecCodeSignerSetRequirement: Ustawia nowe wymaganie, które zostanie zastosowane przez SecCodeSignerRef podczas podpisywania.
SecCodeSignerAddSignature: Dodaje podpis do kodu podpisywanego przez określony SecCodeSignerRef.

Weryfikacja kodu za pomocą wymagań

SecStaticCodeCheckValidity: Weryfikuje obiekt statycznego kodu względem określonych wymagań.

Dodatkowe przydatne API

SecCodeCopy[Internal/Designated]Requirement: Pobiera SecRequirementRef z SecCodeRef
SecCodeCopyGuestWithAttributes: Tworzy SecCodeRef reprezentujący obiekt kodu na podstawie określonych atrybutów, przydatne do sandboxingu.
SecCodeCopyPath: Pobiera ścieżkę w systemie plików powiązaną z SecCodeRef.
SecCodeCopySigningIdentifier: Uzyskuje identyfikator podpisu (np. Team ID) z SecCodeRef.
SecCodeGetTypeID: Zwraca identyfikator typu dla obiektów SecCodeRef.
SecRequirementGetTypeID: Zwraca CFTypeID dla SecRequirementRef

Flagi i stałe podpisywania kodu

kSecCSDefaultFlags: Domyślne flagi używane w wielu funkcjach Security.framework dla operacji podpisywania kodu.
kSecCSSigningInformation: Flaga używana do wskazania, że należy pobrać informacje o podpisie.

Egzekwowanie podpisu kodu

The kernel jest tym, który sprawdza podpis kodu zanim pozwoli aplikacji wykonać kod. Co więcej, jednym ze sposobów na zapisanie i wykonanie w pamięci nowego kodu jest nadużycie JIT, jeśli mprotect zostanie wywołane z flagą MAP_JIT. Zwróć uwagę, że aplikacja potrzebuje specjalnego uprawnienia (entitlement), aby móc to zrobić.

`cs_blobs` & `cs_blob`

cs_blob struct zawiera informacje o entitlements uruchomionego procesu. csb_platform_binary informuje również, czy aplikacja jest platform binary (co jest sprawdzane w różnych momentach przez OS w celu stosowania mechanizmów bezpieczeństwa, takich jak ochrona praw SEND do portów task tych procesów).

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
};

Źródła

*OS Internals Volume III

tip

Wsparcie dla HackTricks

Sprawdź plany subskrypcyjne!
Dołącz do 💬 grupy Discord lub grupy telegramowej lub śledź nas na Twitterze 🐦 @hacktricks_live.
Dziel się trikami hackingowymi, przesyłając PR-y do HackTricks i HackTricks Cloud repozytoriów na githubie.