Mach-O Entitlements Extraction & IPSW Indexing

Reading time: 8 minutes

Огляд

Ця сторінка описує, як програмно витягувати entitlements з Mach-O бінарів, обходячи LC_CODE_SIGNATURE та розбираючи підпис SuperBlob, а також як масштабувати це для Apple IPSW прошивок шляхом маунтування та індексації їх вмісту для судової пошукової/дифової аналізу.

Якщо потрібне оновлення знань про формат Mach-O та підписування коду, див. також: macOS code signing та внутрішні структури SuperBlob.

• 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 зберігаються всередині даних підпису коду, на які посилається load command LC_CODE_SIGNATURE, і розташовані в сегменті __LINKEDIT. Підпис — це CS_SuperBlob, що містить кілька blob’ів (code directory, requirements, entitlements, CMS тощо). Entitlements blob — це CS_GenericBlob, дані якого є Apple Binary Property List (bplist00), що відображає ключі entitlements у значення.

Ключові структури (з 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;

Важливі константи:

• 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

Note: Multi-arch (fat) binaries contain multiple Mach-O slices. You must pick the slice for the architecture you want to inspect and then walk its load commands.

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.

Implementation notes:

• 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

Usage tips:

• Щоб працювати з fat binaries, спочатку прочитайте struct fat_header/fat_arch, виберіть потрібний архітектурний зріз, потім передайте піддіапазон у parse_entitlements.
• На macOS ви можете перевірити результати за допомогою: codesign -d --entitlements :- /path/to/binary

Example findings

Привілейовані platform binaries часто запитують чутливі entitlements, такі як:

• 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"]

Пошук їх у великому масштабі по firmware images надзвичайно цінний для attack surface mapping і diffing між релізами/пристроями.

Scaling across IPSWs (mounting and indexing)

Щоб перерахувати виконувані файли та витягнути entitlements у масштабі без зберігання повних образів:

• Використовуйте ipsw tool від @blacktop для завантаження і монтування файлових систем прошивки. Монтування використовує apfs-fuse, тож ви можете обходити APFS томи без повного витягання.

# 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>

• Переглядайте змонтовані томи, щоб знайти Mach-O файли (перевіряючи magic та/або використовуючи file/otool), а потім проаналізуйте entitlements та імпортовані frameworks.
• Зберігайте нормалізований вигляд у реляційній базі даних, щоб уникнути лінійного росту при тисячах IPSWs:
• executables, operating_system_versions, entitlements, frameworks
• many-to-many: executable↔OS version, executable↔entitlement, executable↔framework

Приклад запиту, щоб перерахувати всі версії ОС, які містять задане ім'я executable:

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";

Примітки щодо портативності БД (якщо ви реалізуєте власний індексер):

• Використовуйте ORM/абстракцію (наприклад, SeaORM), щоб зробити код незалежним від БД (SQLite/PostgreSQL).
• SQLite вимагає AUTOINCREMENT лише для INTEGER PRIMARY KEY; якщо ви хочете i64 PK у Rust, генеруйте сутності як i32 і конвертуйте типи — SQLite внутрішньо зберігає INTEGER як 8-байтове знакове значення.

Open-source tooling and references for entitlement hunting

• Firmware mount/download: https://github.com/blacktop/ipsw
• Entitlement databases and references:
• 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
• Apple headers for structures and constants:
• loader.h (Mach-O headers, load commands)
• cs_blobs.h (SuperBlob, GenericBlob, CodeDirectory)

For more on code signing internals (Code Directory, special slots, DER entitlements), see: 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