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Os binários do Mac OS geralmente são compilados como **binários universais**. Um **binário universal** pode **suportar várias arquiteturas no mesmo arquivo**.
O cabeçalho tem os bytes **mágicos** seguidos pelo **número** de **arquiteturas** que o arquivo **contém** (`nfat_arch`) e cada arquitetura terá uma estrutura `fat_arch`.
Como você pode estar pensando, geralmente um binário universal compilado para 2 arquiteturas **dobra o tamanho** de um compilado para apenas 1 arquitetura.
O cabeçalho contém informações básicas sobre o arquivo, como bytes mágicos para identificá-lo como um arquivo Mach-O e informações sobre a arquitetura de destino. Você pode encontrá-lo em: `mdfind loader.h | grep -i mach-o | grep -E "loader.h$"`
Existem diferentes tipos de arquivos, você pode encontrá-los definidos no [**código-fonte, por exemplo aqui**](https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-2050.18.24/EXTERNAL\_HEADERS/mach-o/loader.h). Os mais importantes são:
-`MH_OBJECT`: Arquivo de objeto relocável (produtos intermediários da compilação, ainda não executáveis).
-`MH_EXECUTE`: Arquivos executáveis.
-`MH_FVMLIB`: Arquivo de biblioteca VM fixa.
-`MH_CORE`: Despejos de código.
-`MH_PRELOAD`: Arquivo executável pré-carregado (não mais suportado no XNU).
-`MH_DYLIB`: Bibliotecas Dinâmicas.
-`MH_DYLINKER`: Linker Dinâmico.
-`MH_BUNDLE`: Arquivos "Plugin". Gerados usando -bundle no gcc e carregados explicitamente por `NSBundle` ou `dlopen`.
-`MH_DYSM`: Arquivo `.dSym` companheiro (arquivo com símbolos para depuração).
O **layout do arquivo na memória** é especificado aqui, detalhando a **localização da tabela de símbolos**, o contexto da thread principal no início da execução e as **bibliotecas compartilhadas** necessárias. Instruções são fornecidas ao carregador dinâmico **(dyld)** sobre o processo de carregamento do binário na memória.
Existem cerca de **50 tipos diferentes de comandos de carga** que o sistema trata de forma diferente. Os mais comuns são: `LC_SEGMENT_64`, `LC_LOAD_DYLINKER`, `LC_MAIN`, `LC_LOAD_DYLIB` e `LC_CODE_SIGNATURE`.
Basicamente, este tipo de Comando de Carga define **como carregar o \_\_TEXT** (código executável) **e \_\_DATA** (dados para o processo) **segmentos** de acordo com os **deslocamentos indicados na seção de Dados** quando o binário é executado.
Existem **diferentes tipos** de segmentos, como o segmento **\_\_TEXT**, que contém o código executável de um programa, e o segmento **\_\_DATA**, que contém dados usados pelo processo. Esses **segmentos estão localizados na seção de dados** do arquivo Mach-O.
**Cada segmento** pode ser **dividido** em várias **seções**. A estrutura do **comando de carga** contém **informações** sobre **essas seções** dentro do respectivo segmento.
Se você **adicionar** o **deslocamento da seção** (0x37DC) + o **deslocamento** onde o **arquivo começa**, neste caso `0x18000` --> `0x37DC + 0x18000 = 0x1B7DC`
- **`__PAGEZERO`:** Instrui o kernel a **mapear** o **endereço zero** para que ele **não possa ser lido, escrito ou executado**. As variáveis maxprot e minprot na estrutura são definidas como zero para indicar que não há **direitos de leitura-escrita-execução nesta página**.
- Essa alocação é importante para **mitigar vulnerabilidades de referência de ponteiro nulo**. Isso ocorre porque o XNU impõe uma página zero rígida que garante que a primeira página (apenas a primeira) da memória seja inacessível (exceto no i386). Um binário poderia atender a esses requisitos criando um pequeno \_\_PAGEZERO (usando o `-pagezero_size`) para cobrir os primeiros 4k e tendo o restante da memória de 32 bits acessível tanto no modo usuário quanto no modo kernel.
- **`__TEXT`**: Contém **código executável** com permissões de **leitura** e **execução** (não gravável)**.** Seções comuns deste segmento:
-`__text`: Código binário compilado
-`__const`: Dados constantes (somente leitura)
-`__[c/u/os_log]string`: Constantes de string C, Unicode ou os logs
-`__stubs` e `__stubs_helper`: Envolvidos durante o processo de carregamento de biblioteca dinâmica
-`__unwind_info`: Dados de desenrolamento de pilha.
- Note que todo esse conteúdo é assinado, mas também marcado como executável (criando mais opções para exploração de seções que não necessariamente precisam desse privilégio, como seções dedicadas a strings).
- **`__DATA`**: Contém dados que são **legíveis** e **graváveis** (não executáveis)**.**
-`__got:` Tabela de Deslocamento Global
-`__nl_symbol_ptr`: Ponteiro de símbolo não preguiçoso (vinculado no carregamento)
-`__la_symbol_ptr`: Ponteiro de símbolo preguiçoso (vinculado no uso)
-`__const`: Deveria ser dados somente leitura (não realmente)
-`__cfstring`: Strings CoreFoundation
-`__data`: Variáveis globais (que foram inicializadas)
-`__bss`: Variáveis estáticas (que não foram inicializadas)
-`__objc_*` (\_\_objc\_classlist, \_\_objc\_protolist, etc): Informações usadas pelo tempo de execução Objective-C
- **`__DATA_CONST`**: \_\_DATA.\_\_const não é garantido ser constante (permissões de escrita), assim como outros ponteiros e a GOT. Esta seção torna `__const`, algumas inicializações e a tabela GOT (uma vez resolvida) **somente leitura** usando `mprotect`.
- **`__LINKEDIT`**: Contém informações para o linker (dyld) como, símbolo, string e entradas de tabela de realocação. É um contêiner genérico para conteúdos que não estão nem em `__TEXT` nem em `__DATA` e seu conteúdo é descrito em outros comandos de carregamento.
- Informações dyld: Rebase, opcodes de vinculação não preguiçosa/preguiçosa/fraca e informações de exportação
- Início de funções: Tabela de endereços de início de funções
- Dados no Código: Ilhas de dados em \_\_text
- Tabela de Símbolos: Símbolos no binário
- Tabela de Símbolos Indiretos: Símbolos de ponteiro/stub
- Tabela de Strings
- Assinatura de Código
- **`__OBJC`**: Contém informações usadas pelo tempo de execução Objective-C. Embora essas informações também possam ser encontradas no segmento \_\_DATA, dentro de várias seções em \_\_objc\_\*.
- **`__RESTRICT`**: Um segmento sem conteúdo com uma única seção chamada **`__restrict`** (também vazia) que garante que ao executar o binário, ele irá ignorar variáveis ambientais DYLD.
Como foi possível ver no código, **os segmentos também suportam flags** (embora não sejam muito usadas):
-`SG_HIGHVM`: Apenas núcleo (não usado)
-`SG_FVMLIB`: Não usado
-`SG_NORELOC`: Segmento sem realocação
-`SG_PROTECTED_VERSION_1`: Criptografia. Usado, por exemplo, pelo Finder para criptografar o segmento de texto `__TEXT`.
### **`LC_UNIXTHREAD/LC_MAIN`**
**`LC_MAIN`** contém o ponto de entrada no **atributo entryoff**. No momento do carregamento, **dyld** simplesmente **adiciona** esse valor à (em memória) **base do binário**, e então **salta** para esta instrução para iniciar a execução do código binário.
**`LC_UNIXTHREAD`** contém os valores que os registradores devem ter ao iniciar a thread principal. Isso já foi descontinuado, mas o **`dyld`** ainda o utiliza. É possível ver os valores dos registradores definidos por isso com:
lr 0x0000000000000000 sp 0x0000000000000000 pc 0x0000000000004b70
cpsr 0x00000000
[...]
```
### **`LC_CODE_SIGNATURE`**
Contém informações sobre a **assinatura de código do arquivo Mach-O**. Ele contém apenas um **deslocamento** que **aponta** para o **bloco de assinatura**. Geralmente, isso está no final do arquivo.\
No entanto, você pode encontrar algumas informações sobre esta seção neste [**post de blog**](https://davedelong.com/blog/2018/01/10/reading-your-own-entitlements/) e neste [**gists**](https://gist.github.com/carlospolop/ef26f8eb9fafd4bc22e69e1a32b81da4).
### **`LC_ENCRYPTION_INFO[_64]`**
Suporte para criptografia binária. No entanto, é claro que se um atacante conseguir comprometer o processo, ele poderá despejar a memória sem criptografia.
### **`LC_LOAD_DYLINKER`**
Contém o **caminho para o executável do link dinâmico** que mapeia bibliotecas compartilhadas no espaço de endereço do processo. O **valor é sempre definido como `/usr/lib/dyld`**. É importante observar que no macOS, o mapeamento de dylib ocorre no **modo de usuário**, não no modo kernel.
Obsoleto, mas quando configurado para gerar despejos em caso de pânico, é criado um despejo principal Mach-O e a versão do kernel é definida no comando `LC_IDENT`.
Permite indicar variáveis de ambiente ao dyld antes que o processo seja executado. Isso pode ser muito perigoso, pois pode permitir a execução de código arbitrário dentro do processo, portanto, este comando de carregamento é usado apenas no dyld construído com `#define SUPPORT_LC_DYLD_ENVIRONMENT` e restringe ainda mais o processamento apenas a variáveis no formato `DYLD_..._PATH` especificando caminhos de carregamento.
Este comando de carregamento descreve uma **dependência de biblioteca dinâmica** que **instrui** o **carregador** (dyld) a **carregar e vincular a biblioteca mencionada**. Há um comando de carregamento `LC_LOAD_DYLIB`**para cada biblioteca** que o binário Mach-O requer.
* Este comando de carregamento é uma estrutura do tipo **`dylib_command`** (que contém uma struct dylib, descrevendo a biblioteca dinâmica dependente real):
No cerne do arquivo está a região de dados, que é composta por vários segmentos conforme definido na região de comandos de carga. **Uma variedade de seções de dados pode ser alojada dentro de cada segmento**, com cada seção **mantendo código ou dados** específicos de um tipo.
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