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O **núcleo do macOS é o XNU**, que significa "X is Not Unix". Este kernel é fundamentalmente composto pelo **microkernel Mach** (a ser discutido posteriormente), **e** elementos do Berkeley Software Distribution (**BSD**). O XNU também fornece uma plataforma para **drivers de kernel por meio de um sistema chamado I/O Kit**. O kernel XNU faz parte do projeto de código aberto Darwin, o que significa que **seu código-fonte é livremente acessível**.
Do ponto de vista de um pesquisador de segurança ou de um desenvolvedor Unix, **o macOS** pode parecer bastante **semelhante** a um sistema **FreeBSD** com uma GUI elegante e uma série de aplicativos personalizados. A maioria dos aplicativos desenvolvidos para o BSD irá compilar e executar no macOS sem precisar de modificações, já que as ferramentas de linha de comando familiares aos usuários do Unix estão todas presentes no macOS. No entanto, como o kernel XNU incorpora o Mach, existem algumas diferenças significativas entre um sistema semelhante ao Unix tradicional e o macOS, e essas diferenças podem causar problemas potenciais ou fornecer vantagens únicas.
Mach é um **microkernel** projetado para ser **compatível com o UNIX**. Um de seus principais princípios de design foi **minimizar** a quantidade de **código** em execução no **espaço do kernel** e, em vez disso, permitir que muitas funções típicas do kernel, como sistema de arquivos, rede e E/S, **sejam executadas como tarefas de nível de usuário**.
No XNU, o Mach é **responsável por muitas das operações críticas de baixo nível** que um kernel normalmente manipula, como escalonamento de processador, multitarefa e gerenciamento de memória virtual.
O **kernel XNU** também **incorpora** uma quantidade significativa de código derivado do projeto **FreeBSD**. Este código **é executado como parte do kernel junto com o Mach**, no mesmo espaço de endereço. No entanto, o código do FreeBSD dentro do XNU pode diferir substancialmente do código original do FreeBSD porque foram necessárias modificações para garantir sua compatibilidade com o Mach. O FreeBSD contribui para muitas operações do kernel, incluindo:
Compreender a interação entre BSD e Mach pode ser complexo, devido aos seus diferentes quadros conceituais. Por exemplo, o BSD usa processos como sua unidade fundamental de execução, enquanto o Mach opera com base em threads. Essa discrepância é reconciliada no XNU **associando cada processo BSD a uma tarefa Mach** que contém exatamente uma thread Mach. Quando a chamada do sistema fork() do BSD é usada, o código do BSD dentro do kernel usa funções Mach para criar uma tarefa e uma estrutura de thread.
Além disso, **o Mach e o BSD mantêm modelos de segurança diferentes**: o modelo de segurança do **Mach** é baseado em **direitos de porta**, enquanto o modelo de segurança do BSD opera com base na **propriedade do processo**. Disparidades entre esses dois modelos ocasionalmente resultaram em vulnerabilidades de escalonamento de privilégios locais. Além das chamadas do sistema típicas, também existem **armadilhas Mach que permitem que programas de espaço do usuário interajam com o kernel**. Esses diferentes elementos juntos formam a arquitetura híbrida multifacetada do kernel do macOS.
O I/O Kit é o framework de **driver de dispositivo orientado a objetos** de código aberto no kernel XNU e é responsável pela adição e gerenciamento de **drivers de dispositivo carregados dinamicamente**. Esses drivers permitem que o código modular seja adicionado ao kernel dinamicamente para uso com diferentes hardwares, por exemplo. Eles estão localizados em:
Até o número 9, os drivers listados são **carregados no endereço 0**. Isso significa que eles não são drivers reais, mas **parte do kernel e não podem ser descarregados**.
O macOS é **super restritivo para carregar Extensões de Kernel** (.kext) devido aos altos privilégios que o código executará. Na verdade, por padrão, é virtualmente impossível (a menos que uma bypass seja encontrada).
Em vez de usar Extensões de Kernel, o macOS criou as Extensões de Sistema, que oferece APIs em nível de usuário para interagir com o kernel. Dessa forma, os desenvolvedores podem evitar o uso de extensões de kernel.
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