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O **núcleo do macOS é o XNU**, que significa "X is Not Unix". Esse kernel é fundamentalmente composto pelo **micronúcleo Mach** (a ser discutido posteriormente), **e** elementos da Distribuição de Software Berkeley (**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 **similar** a um sistema **FreeBSD** com uma GUI elegante e uma série de aplicativos personalizados. A maioria dos aplicativos desenvolvidos para o BSD será compilada e executada no macOS sem a necessidade de modificações, pois as ferramentas de linha de comando familiares aos usuários 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 **micronúcleo** projetado para ser **compatível com o UNIX**. Um de seus princípios-chave 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 em 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**. Esse 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 de kernel, incluindo:
Compreender a interação entre o BSD e o Mach pode ser complexo, devido aos seus diferentes frameworks conceituais. Por exemplo, o BSD usa processos como sua unidade de execução fundamental, enquanto o Mach opera com base em threads. Essa discrepância é conciliada no XNU **associando cada processo BSD com uma tarefa Mach** que contém exatamente uma thread Mach. Quando a chamada de sistema fork() do BSD é usada, o código do BSD dentro do kernel usa funções do Mach para criar uma estrutura de tarefa e uma thread.
Além disso, **Mach e 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 de sistema típicas, também existem **armadilhas do Mach que permitem que programas em espaço de usuário interajam com o kernel**. Esses diferentes elementos juntos formam a arquitetura híbrida e multifacetada do kernel macOS.
O I/O Kit é um **framework de driver de dispositivo orientado a objetos de código aberto** no kernel XNU, que lida com **drivers de dispositivo carregados dinamicamente**. Ele permite que código modular seja adicionado ao kernel dinamicamente, suportando hardware diversificado.
O **kernelcache** é uma versão **pré-compilada e pré-linkada do kernel XNU**, juntamente com **drivers de dispositivo essenciais** e **extensões de kernel**. Ele é armazenado em um **formato comprimido** e é descompactado na memória durante o processo de inicialização. O kernelcache facilita um **tempo de inicialização mais rápido** ao ter uma versão pronta para ser executada do kernel e drivers essenciais disponíveis, reduzindo o tempo e os recursos que seriam gastos no carregamento dinâmico e na vinculação desses componentes no momento da inicialização.
No iOS, ele está localizado em **`/System/Library/Caches/com.apple.kernelcaches/kernelcache`** no macOS você pode encontrá-lo com **`find / -name kernelcache 2>/dev/null`** ou **`mdfind kernelcache | grep kernelcache`**
É possível executar **`kextstat`** para verificar as extensões de kernel carregadas.
O formato de arquivo IMG4 é um formato de contêiner usado pela Apple em seus dispositivos iOS e macOS para **armazenar e verificar com segurança** componentes de firmware (como **kernelcache**). O formato IMG4 inclui um cabeçalho e várias tags que encapsulam diferentes partes de dados, incluindo a carga útil real (como um kernel ou bootloader), uma assinatura e um conjunto de propriedades de manifesto. O formato suporta verificação criptográfica, permitindo que o dispositivo confirme a autenticidade e integridade do componente de firmware antes de executá-lo.
Às vezes a Apple lança o **kernelcache** com **símbolos**. Você pode baixar alguns firmwares com símbolos seguindo os links em [https://theapplewiki.com](https://theapplewiki.com/).
Estes são os **firmwares** da Apple que você pode baixar em [**https://ipsw.me/**](https://ipsw.me/). Entre outros arquivos, ele conterá o **kernelcache**.\
Para **extrair** os arquivos, você pode simplesmente **descompactá-lo**.
Após extrair o firmware, você obterá um arquivo como: **`kernelcache.release.iphone14`**. Está no formato **IMG4**, você pode extrair as informações interessantes com:
O macOS é **super restritivo para carregar Extensões de Kernel** (.kext) devido aos altos privilégios que o código terá ao ser executado. Na verdade, por padrão, é virtualmente impossível (a menos que seja encontrada uma forma de contornar).
Em vez de usar Extensões de Kernel, o macOS criou as Extensões de Sistema, que oferecem APIs em nível de usuário para interagir com o kernel. Dessa forma, os desenvolvedores podem evitar o uso de extensões de kernel.
* [**The Mac Hacker's Handbook**](https://www.amazon.com/-/es/Charlie-Miller-ebook-dp-B004U7MUMU/dp/B004U7MUMU/ref=mt\_other?\_encoding=UTF8\&me=\&qid=)
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