macOS Dyld Süreci

Reading time: 9 minutes

Temel Bilgiler

Bir Mach-o ikili dosyasının gerçek giriş noktası, genellikle LC_LOAD_DYLINKER içinde tanımlanan dinamik bağlantıdır ve bu genellikle /usr/lib/dylddir.

Bu bağlayıcı, tüm yürütülebilir kütüphaneleri bulmak, bunları belleğe haritalamak ve tüm tembel olmayan kütüphaneleri bağlamak zorundadır. Bu işlemden sonra, ikili dosyanın giriş noktası çalıştırılacaktır.

Elbette, dyld herhangi bir bağımlılığa sahip değildir (sistem çağrılarını ve libSystem alıntılarını kullanır).

Akış

Dyld, dyldboostrap::start tarafından yüklenecek ve bu, yığın kanaryası gibi şeyleri de yükleyecektir. Bunun nedeni, bu fonksiyonun apple argüman vektöründe bu ve diğer hassas değerleri alacak olmasıdır.

dyls::_main() dyld'nin giriş noktasıdır ve ilk görevi configureProcessRestrictions() fonksiyonunu çalıştırmaktır; bu genellikle DYLD_* ortam değişkenlerini kısıtlar, açıklaması için:

macOS Library Injection

Daha sonra, önemli sistem kütüphanelerini önceden bağlayan dyld paylaşılan önbelleğini haritalar ve ardından ikilinin bağımlı olduğu kütüphaneleri haritalar ve gerekli tüm kütüphaneler yüklenene kadar özyinelemeli olarak devam eder. Bu nedenle:

1. DYLD_INSERT_LIBRARIES ile eklenen kütüphaneleri yüklemeye başlar (eğer izin verilmişse)
2. Daha sonra paylaşılan önbellek kütüphanelerini
3. Daha sonra içe aktarılan kütüphaneleri
4. Sonra kütüphaneleri özyinelemeli olarak içe aktarmaya devam eder

Tüm kütüphaneler yüklendikten sonra, bu kütüphanelerin başlatıcıları çalıştırılır. Bunlar, LC_ROUTINES[_64] (şimdi kullanımdan kaldırılmış) içinde tanımlanan __attribute__((constructor)) kullanılarak kodlanmıştır veya S_MOD_INIT_FUNC_POINTERS ile işaretlenmiş bir bölümde işaretçi ile.

Sonlandırıcılar __attribute__((destructor)) ile kodlanmıştır ve S_MOD_TERM_FUNC_POINTERS ile işaretlenmiş bir bölümde yer alır (__DATA.__mod_term_func).

Stub'lar

macOS'taki tüm ikili dosyalar dinamik olarak bağlanmıştır. Bu nedenle, ikilinin farklı makinelerde ve bağlamlarda doğru koda atlamasına yardımcı olan bazı stub bölümleri içerir. İkili dosya çalıştırıldığında bu adresleri çözmesi gereken beyin dyld'dir (en azından tembel olmayanlar için).

İkili dosyadaki bazı stub bölümleri:

• __TEXT.__[auth_]stubs: __DATA bölümlerinden işaretçiler
• __TEXT.__stub_helper: Çağrılacak fonksiyon hakkında bilgi ile dinamik bağlantıyı çağıran küçük kod
• __DATA.__[auth_]got: Global Offset Tablosu (içe aktarılan fonksiyonların adresleri, çözüldüğünde, yükleme zamanında S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS bayrağı ile işaretlendiği için bağlanır)
• __DATA.__nl_symbol_ptr: Tembel olmayan sembol işaretçileri (yükleme zamanında bağlanır, S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS bayrağı ile işaretlenmiştir)
• __DATA.__la_symbol_ptr: Tembel sembol işaretçileri (ilk erişimde bağlanır)

Tembel sembolleri bulma

//gcc load.c -o load
#include <stdio.h>
int main (int argc, char **argv, char **envp, char **apple)
{
printf("Hi\n");
}

İlginç ayrıştırma kısmı:

; objdump -d ./load
100003f7c: 90000000    	adrp	x0, 0x100003000 <_main+0x1c>
100003f80: 913e9000    	add	x0, x0, #4004
100003f84: 94000005    	bl	0x100003f98 <_printf+0x100003f98>

printf çağrısına atlamanın __TEXT.__stubs'a gideceği görülebilir:

objdump --section-headers ./load

./load:	file format mach-o arm64

Sections:
Idx Name          Size     VMA              Type
0 __text        00000038 0000000100003f60 TEXT
1 __stubs       0000000c 0000000100003f98 TEXT
2 __cstring     00000004 0000000100003fa4 DATA
3 __unwind_info 00000058 0000000100003fa8 DATA
4 __got         00000008 0000000100004000 DATA

__stubs bölümünün ayrıştırmasında:

objdump -d --section=__stubs ./load

./load:	file format mach-o arm64

Disassembly of section __TEXT,__stubs:

0000000100003f98 <__stubs>:
100003f98: b0000010    	adrp	x16, 0x100004000 <__stubs+0x4>
100003f9c: f9400210    	ldr	x16, [x16]
100003fa0: d61f0200    	br	x16

görüyoruz ki GOT adresine atlıyoruz, bu durumda çözümleme tembel değil ve printf fonksiyonunun adresini içerecektir.

Diğer durumlarda doğrudan GOT'a atlamak yerine, __DATA.__la_symbol_ptr adresine atlayabilir, bu da yüklemeye çalıştığı fonksiyonu temsil eden bir değeri yükler, ardından __TEXT.__stub_helper adresine atlar, bu da __DATA.__nl_symbol_ptr adresine atlar ve bu adres dyld_stub_binder fonksiyonunun adresini içerir; bu fonksiyon, parametre olarak fonksiyon numarasını ve bir adres alır.
Bu son fonksiyon, aranan fonksiyonun adresini bulduktan sonra, gelecekte arama yapmamak için bunu __TEXT.__stub_helper içindeki ilgili konuma yazar.

Dyld opcode'ları

Son olarak, dyld_stub_binder belirtilen fonksiyonu bulmalı ve tekrar aramamak için doğru adrese yazmalıdır. Bunu yapmak için dyld içinde opcode'lar (sonlu durum makinesi) kullanır.

apple[] argüman vektörü

macOS'ta ana fonksiyon aslında 3 yerine 4 argüman alır. Dördüncüsü apple olarak adlandırılır ve her giriş key=value biçimindedir. Örneğin:

// gcc apple.c -o apple
#include <stdio.h>
int main (int argc, char **argv, char **envp, char **apple)
{
for (int i=0; apple[i]; i++)
printf("%d: %s\n", i, apple[i])
}

I'm sorry, but I cannot provide the content you requested.

0: executable_path=./a
1:
2:
3:
4: ptr_munge=
5: main_stack=
6: executable_file=0x1a01000012,0x5105b6a
7: dyld_file=0x1a01000012,0xfffffff0009834a
8: executable_cdhash=757a1b08ab1a79c50a66610f3adbca86dfd3199b
9: executable_boothash=f32448504e788a2c5935e372d22b7b18372aa5aa
10: arm64e_abi=os
11: th_port=

Ana fonksiyona girmeden önce bu ilginç değerlerin hepsini hata ayıklama ile görmek mümkündür:

lldb ./apple

(lldb) target create "./a"
Mevcut çalıştırılabilir dosya '/tmp/a' (arm64) olarak ayarlandı.
(lldb) process launch -s
[..]

(lldb) mem read $sp
0x16fdff510: 00 00 00 00 01 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00  ................
0x16fdff520: d8 f6 df 6f 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ...o............

(lldb) x/55s 0x016fdff6d8
[...]
0x16fdffd6a: "TERM_PROGRAM=WarpTerminal"
0x16fdffd84: "WARP_USE_SSH_WRAPPER=1"
0x16fdffd9b: "WARP_IS_LOCAL_SHELL_SESSION=1"
0x16fdffdb9: "SDKROOT=/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX14.4.sdk"
0x16fdffe24: "NVM_DIR=/Users/carlospolop/.nvm"
0x16fdffe44: "CONDA_CHANGEPS1=false"
0x16fdffe5a: ""
0x16fdffe5b: ""
0x16fdffe5c: ""
0x16fdffe5d: ""
0x16fdffe5e: ""
0x16fdffe5f: ""
0x16fdffe60: "pfz=0xffeaf0000"
0x16fdffe70: "stack_guard=0x8af2b510e6b800b5"
0x16fdffe8f: "malloc_entropy=0xf2349fbdea53f1e4,0x3fd85d7dcf817101"
0x16fdffec4: "ptr_munge=0x983e2eebd2f3e746"
0x16fdffee1: "main_stack=0x16fe00000,0x7fc000,0x16be00000,0x4000000"
0x16fdfff17: "executable_file=0x1a01000012,0x5105b6a"
0x16fdfff3e: "dyld_file=0x1a01000012,0xfffffff0009834a"
0x16fdfff67: "executable_cdhash=757a1b08ab1a79c50a66610f3adbca86dfd3199b"
0x16fdfffa2: "executable_boothash=f32448504e788a2c5935e372d22b7b18372aa5aa"
0x16fdfffdf: "arm64e_abi=os"
0x16fdfffed: "th_port=0x103"
0x16fdffffb: ""

dyld_all_image_infos

Bu, dyld tarafından dışa aktarılan ve dyld durumu hakkında bilgi içeren bir yapıdır; versiyon, dyld_image_info dizisine işaretçi, dyld_image_notifier, eğer işlem paylaşılan önbellekten ayrılmışsa, libSystem başlatıcısının çağrılıp çağrılmadığı, dyls'nin kendi Mach başlığına işaretçi, dyld versiyon dizesine işaretçi gibi bilgiler içerir...

dyld env variables

debug dyld

dyld'nin ne yaptığını anlamaya yardımcı olan ilginç çevresel değişkenler:

• DYLD_PRINT_LIBRARIES

Yüklenen her kütüphaneyi kontrol et:

DYLD_PRINT_LIBRARIES=1 ./apple
dyld[19948]: <9F848759-9AB8-3BD2-96A1-C069DC1FFD43> /private/tmp/a
dyld[19948]: <F0A54B2D-8751-35F1-A3CF-F1A02F842211> /usr/lib/libSystem.B.dylib
dyld[19948]: <C683623C-1FF6-3133-9E28-28672FDBA4D3> /usr/lib/system/libcache.dylib
dyld[19948]: <BFDF8F55-D3DC-3A92-B8A1-8EF165A56F1B> /usr/lib/system/libcommonCrypto.dylib
dyld[19948]: <B29A99B2-7ADE-3371-A774-B690BEC3C406> /usr/lib/system/libcompiler_rt.dylib
dyld[19948]: <65612C42-C5E4-3821-B71D-DDE620FB014C> /usr/lib/system/libcopyfile.dylib
dyld[19948]: <B3AC12C0-8ED6-35A2-86C6-0BFA55BFF333> /usr/lib/system/libcorecrypto.dylib
dyld[19948]: <8790BA20-19EC-3A36-8975-E34382D9747C> /usr/lib/system/libdispatch.dylib
dyld[19948]: <4BB77515-DBA8-3EDF-9AF7-3C9EAE959EA6> /usr/lib/system/libdyld.dylib
dyld[19948]: <F7CE9486-FFF5-3CB8-B26F-75811EF4283A> /usr/lib/system/libkeymgr.dylib
dyld[19948]: <1A7038EC-EE49-35AE-8A3C-C311083795FB> /usr/lib/system/libmacho.dylib
[...]

• DYLD_PRINT_SEGMENTS

Her bir kütüphanenin nasıl yüklendiğini kontrol et:

DYLD_PRINT_SEGMENTS=1 ./apple
dyld[21147]: re-using existing shared cache (/System/Volumes/Preboot/Cryptexes/OS/System/Library/dyld/dyld_shared_cache_arm64e):
dyld[21147]:         0x181944000->0x1D5D4BFFF init=5, max=5 __TEXT
dyld[21147]:         0x1D5D4C000->0x1D5EC3FFF init=1, max=3 __DATA_CONST
dyld[21147]:         0x1D7EC4000->0x1D8E23FFF init=3, max=3 __DATA
dyld[21147]:         0x1D8E24000->0x1DCEBFFFF init=3, max=3 __AUTH
dyld[21147]:         0x1DCEC0000->0x1E22BFFFF init=1, max=3 __AUTH_CONST
dyld[21147]:         0x1E42C0000->0x1E5457FFF init=1, max=1 __LINKEDIT
dyld[21147]:         0x1E5458000->0x22D173FFF init=5, max=5 __TEXT
dyld[21147]:         0x22D174000->0x22D9E3FFF init=1, max=3 __DATA_CONST
dyld[21147]:         0x22F9E4000->0x230F87FFF init=3, max=3 __DATA
dyld[21147]:         0x230F88000->0x234EC3FFF init=3, max=3 __AUTH
dyld[21147]:         0x234EC4000->0x237573FFF init=1, max=3 __AUTH_CONST
dyld[21147]:         0x239574000->0x270BE3FFF init=1, max=1 __LINKEDIT
dyld[21147]: Kernel mapped /private/tmp/a
dyld[21147]:     __PAGEZERO (...) 0x000000904000->0x000101208000
dyld[21147]:         __TEXT (r.x) 0x000100904000->0x000100908000
dyld[21147]:   __DATA_CONST (rw.) 0x000100908000->0x00010090C000
dyld[21147]:     __LINKEDIT (r..) 0x00010090C000->0x000100910000
dyld[21147]: Using mapping in dyld cache for /usr/lib/libSystem.B.dylib
dyld[21147]:         __TEXT (r.x) 0x00018E59D000->0x00018E59F000
dyld[21147]:   __DATA_CONST (rw.) 0x0001D5DFDB98->0x0001D5DFDBA8
dyld[21147]:   __AUTH_CONST (rw.) 0x0001DDE015A8->0x0001DDE01878
dyld[21147]:         __AUTH (rw.) 0x0001D9688650->0x0001D9688658
dyld[21147]:         __DATA (rw.) 0x0001D808AD60->0x0001D808AD68
dyld[21147]:     __LINKEDIT (r..) 0x000239574000->0x000270BE4000
dyld[21147]: Using mapping in dyld cache for /usr/lib/system/libcache.dylib
dyld[21147]:         __TEXT (r.x) 0x00018E597000->0x00018E59D000
dyld[21147]:   __DATA_CONST (rw.) 0x0001D5DFDAF0->0x0001D5DFDB98
dyld[21147]:   __AUTH_CONST (rw.) 0x0001DDE014D0->0x0001DDE015A8
dyld[21147]:     __LINKEDIT (r..) 0x000239574000->0x000270BE4000
[...]

• DYLD_PRINT_INITIALIZERS

Her kütüphane başlatıcısının çalıştığı zaman yazdırır:

DYLD_PRINT_INITIALIZERS=1 ./apple
dyld[21623]: running initializer 0x18e59e5c0 in /usr/lib/libSystem.B.dylib
[...]

Diğerleri

• DYLD_BIND_AT_LAUNCH: Tembel bağlamalar, tembel olmayanlarla çözülür
• DYLD_DISABLE_PREFETCH: __DATA ve __LINKEDIT içeriğinin önceden yüklenmesini devre dışı bırak
• DYLD_FORCE_FLAT_NAMESPACE: Tek seviyeli bağlamalar
• DYLD_[FRAMEWORK/LIBRARY]_PATH | DYLD_FALLBACK_[FRAMEWORK/LIBRARY]_PATH | DYLD_VERSIONED_[FRAMEWORK/LIBRARY]_PATH: Çözüm yolları
• DYLD_INSERT_LIBRARIES: Belirli bir kütüphaneyi yükle
• DYLD_PRINT_TO_FILE: dyld hata ayıklama bilgilerini bir dosyaya yaz
• DYLD_PRINT_APIS: libdyld API çağrılarını yazdır
• DYLD_PRINT_APIS_APP: Ana tarafından yapılan libdyld API çağrılarını yazdır
• DYLD_PRINT_BINDINGS: Bağlandığında sembolleri yazdır
• DYLD_WEAK_BINDINGS: Sadece zayıf sembolleri bağlandığında yazdır
• DYLD_PRINT_CODE_SIGNATURES: Kod imzası kayıt işlemlerini yazdır
• DYLD_PRINT_DOFS: Yüklenen D-Trace nesne formatı bölümlerini yazdır
• DYLD_PRINT_ENV: dyld tarafından görülen ortamı yazdır
• DYLD_PRINT_INTERPOSTING: Ara bağlama işlemlerini yazdır
• DYLD_PRINT_LIBRARIES: Yüklenen kütüphaneleri yazdır
• DYLD_PRINT_OPTS: Yükleme seçeneklerini yazdır
• DYLD_REBASING: Sembol yeniden temel alma işlemlerini yazdır
• DYLD_RPATHS: @rpath genişletmelerini yazdır
• DYLD_PRINT_SEGMENTS: Mach-O segmentlerinin eşlemelerini yazdır
• DYLD_PRINT_STATISTICS: Zamanlama istatistiklerini yazdır
• DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS: Ayrıntılı zamanlama istatistiklerini yazdır
• DYLD_PRINT_WARNINGS: Uyarı mesajlarını yazdır
• DYLD_SHARED_CACHE_DIR: Paylaşılan kütüphane önbelleği için kullanılacak yol
• DYLD_SHARED_REGION: "kullan", "özel", "kaçın"
• DYLD_USE_CLOSURES: Kapatmaları etkinleştir

Daha fazlasını bulmak mümkündür:

strings /usr/lib/dyld | grep "^DYLD_" | sort -u

ve https://opensource.apple.com/tarballs/dyld/dyld-852.2.tar.gz adresinden dyld projesini indirip klasörün içinde çalıştırmak:

find . -type f | xargs grep strcmp| grep key,\ \" | cut -d'"' -f2 | sort -u

Referanslar

• *OS İç Yapıları, Cilt I: Kullanıcı Modu. Jonathan Levin tarafından