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Mach utiliza **tareas** como la **unidad más pequeña** para compartir recursos, y cada tarea puede contener **múltiples hilos**. Estas **tareas y hilos se mapean en procesos y hilos POSIX en una relación 1:1**.
La comunicación entre tareas se realiza a través de la Comunicación entre Procesos de Mach (IPC), utilizando canales de comunicación unidireccionales. Los **mensajes se transfieren entre puertos**, que actúan como **colas de mensajes** gestionadas por el kernel.
Los derechos de puerto, que definen las operaciones que una tarea puede realizar, son clave en esta comunicación. Los posibles **derechos de puerto** son:
* **Derecho de recepción**, que permite recibir mensajes enviados al puerto. Los puertos de Mach son colas MPSC (multiple-producer, single-consumer), lo que significa que solo puede haber **un derecho de recepción para cada puerto** en todo el sistema (a diferencia de las tuberías, donde varios procesos pueden tener descriptores de archivo para el extremo de lectura de una tubería).
* Una **tarea con el derecho de recepción** puede recibir mensajes y **crear derechos de envío**, lo que le permite enviar mensajes. Originalmente, solo la **propia tarea tiene el derecho de recepción sobre su puerto**.
* **Derecho de conjunto de puertos**, que denota un _conjunto de puertos_ en lugar de un solo puerto. Desencolar un mensaje de un conjunto de puertos desencola un mensaje de uno de los puertos que contiene. Los conjuntos de puertos se pueden utilizar para escuchar en varios puertos simultáneamente, de manera similar a `select`/`poll`/`epoll`/`kqueue` en Unix.
* **Nombre muerto**, que no es un derecho de puerto real, sino simplemente un marcador de posición. Cuando se destruye un puerto, todos los derechos de puerto existentes para el puerto se convierten en nombres muertos.
**Las tareas pueden transferir derechos de ENVÍO a otros**, lo que les permite enviar mensajes de vuelta. **Los derechos de ENVÍO también se pueden clonar, por lo que una tarea puede duplicar y dar el derecho a una tercera tarea**. Esto, combinado con un proceso intermediario conocido como el **servidor de arranque**, permite una comunicación efectiva entre tareas.
3. La tarea **A** establece una **conexión** con el **servidor de arranque**, proporcionando el **nombre del servicio del puerto** y el **derecho de ENVÍO** a través de un procedimiento conocido como registro de arranque.
4. La tarea **B** interactúa con el **servidor de arranque** para ejecutar una **búsqueda de arranque para el servicio**. Si tiene éxito, el **servidor duplica el derecho de ENVÍO** recibido de la tarea A y **lo transmite a la tarea B**.
El servidor de arranque **no puede autenticar** el nombre de servicio reclamado por una tarea. Esto significa que una **tarea** podría potencialmente **suplantar cualquier tarea del sistema**, como **falsificar un nombre de servicio de autorización** y luego aprobar cada solicitud.
Luego, Apple almacena los **nombres de los servicios proporcionados por el sistema** en archivos de configuración seguros, ubicados en directorios protegidos por SIP: `/System/Library/LaunchDaemons` y `/System/Library/LaunchAgents`. Junto a cada nombre de servicio, también se almacena el **binario asociado**. El servidor de arranque creará y mantendrá un **derecho de RECEPCIÓN para cada uno de estos nombres de servicio**.
Para estos servicios predefinidos, el **proceso de búsqueda difiere ligeramente**. Cuando se busca un nombre de servicio, launchd inicia el servicio dinámicamente. El nuevo flujo de trabajo es el siguiente:
* **launchd** verifica si la tarea se está ejecutando y, si no lo está, la **inicia**.
* La tarea **A** (el servicio) realiza un **registro de arranque**. Aquí, el **servidor de arranque** crea un derecho de ENVÍO, lo retiene y **transfiere el derecho de RECEPCIÓN a la tarea A**.
Sin embargo, este proceso solo se aplica a las tareas predefinidas del sistema. Las tareas que no son del sistema aún funcionan como se describe originalmente, lo que podría permitir la suplantación.
Observa cómo el **receptor****asigna** un puerto, crea un **derecho de envío** para el nombre `org.darlinghq.example` y lo envía al **servidor de arranque** mientras el receptor solicita el **derecho de envío** de ese nombre y lo utiliza para **enviar un mensaje**.
* **Puerto del host**: Si un proceso tiene el privilegio de **enviar** a través de este puerto, puede obtener **información** sobre el **sistema** (por ejemplo, `host_processor_info`).
* **Puerto de privilegio del host**: Un proceso con el derecho de **enviar** a través de este puerto puede realizar acciones **privilegiadas** como cargar una extensión del kernel. El **proceso debe ser root** para obtener este permiso.
* Además, para llamar a la API **`kext_request`**, es necesario tener el permiso **`com.apple.private.kext`**, que solo se otorga a los binarios de Apple.
* **Puerto del nombre de la tarea**: Una versión no privilegiada del _puerto de la tarea_. Hace referencia a la tarea, pero no permite controlarla. Lo único que parece estar disponible a través de él es `task_info()`.
* **Puerto de la tarea** (también conocido como puerto del kernel)**:** Con el permiso de enviar a través de este puerto, es posible controlar la tarea (leer/escribir memoria, crear hilos...).
* Llama a `mach_task_self()` para **obtener el nombre** de este puerto para la tarea del llamador. Este puerto solo se **hereda** a través de **`exec()`**; una nueva tarea creada con `fork()` obtiene un nuevo puerto de tarea (como caso especial, una tarea también obtiene un nuevo puerto de tarea después de `exec()` en un binario suid). La única forma de generar una tarea y obtener su puerto es realizar el ["baile de intercambio de puertos"](https://robert.sesek.com/2014/1/changes\_to\_xnu\_mach\_ipc.html) mientras se realiza un `fork()`.
* Estas son las restricciones para acceder al puerto (desde `macos_task_policy` del binario `AppleMobileFileIntegrity`):
* Si la aplicación tiene el permiso de **entitlement `com.apple.security.get-task-allow`**, los procesos del **mismo usuario pueden acceder al puerto de la tarea** (comúnmente agregado por Xcode para depurar). El proceso de **notarización** no lo permitirá en las versiones de producción.
* Las aplicaciones con el permiso de **entitlement `com.apple.system-task-ports`** pueden obtener el **puerto de la tarea para cualquier** proceso, excepto el kernel. En versiones anteriores se llamaba **`task_for_pid-allow`**. Esto solo se otorga a las aplicaciones de Apple.
* **Root puede acceder a los puertos de tarea** de aplicaciones **no** compiladas con un tiempo de ejecución **reforzado** (y no de Apple).
En macOS, los **hilos** pueden ser manipulados a través de **Mach** o utilizando la **API `pthread` de posix**. El hilo que generamos en la inyección anterior fue generado utilizando la API de Mach, por lo que **no es compatible con posix**.
Fue posible **inyectar un shellcode simple** para ejecutar un comando porque no era necesario trabajar con APIs compatibles con posix, solo con Mach. **Inyecciones más complejas** requerirían que el hilo también sea **compatible con posix**.
Por lo tanto, para **mejorar el shellcode**, debería llamar a **`pthread_create_from_mach_thread`**, que creará un pthread válido. Luego, este nuevo pthread podría **llamar a dlopen** para **cargar nuestra dylib** desde el sistema.
XPC, que significa Comunicación Interproceso (IPC) de XNU (el kernel utilizado por macOS), es un marco para la **comunicación entre procesos** en macOS e iOS. XPC proporciona un mecanismo para realizar **llamadas de método seguras y asíncronas entre diferentes procesos** en el sistema. Es parte del paradigma de seguridad de Apple, que permite la **creación de aplicaciones con privilegios separados** donde cada **componente** se ejecuta con **solo los permisos necesarios** para realizar su trabajo, limitando así el daño potencial de un proceso comprometido.
XPC utiliza una forma de Comunicación Interproceso (IPC), que es un conjunto de métodos para que los programas diferentes que se ejecutan en el mismo sistema envíen datos de ida y vuelta.
1.**Seguridad**: Al separar el trabajo en diferentes procesos, cada proceso puede recibir solo los permisos que necesita. Esto significa que incluso si un proceso está comprometido, tiene una capacidad limitada para causar daño.
2.**Estabilidad**: XPC ayuda a aislar los bloqueos en el componente donde ocurren. Si un proceso se bloquea, se puede reiniciar sin afectar al resto del sistema.
3.**Rendimiento**: XPC permite una fácil concurrencia, ya que se pueden ejecutar tareas diferentes simultáneamente en diferentes procesos.
La única **desventaja** es que **separar una aplicación en varios procesos** y hacer que se comuniquen a través de XPC es **menos eficiente**. Pero en los sistemas actuales esto casi no se nota y los beneficios son mucho mejores.
Un ejemplo se puede ver en QuickTime Player, donde un componente que utiliza XPC es responsable de la decodificación de video. El componente está diseñado específicamente para realizar tareas computacionales, por lo que, en caso de una violación, no proporcionaría ninguna ganancia útil al atacante, como acceso a archivos o a la red.
Los componentes XPC de una aplicación están **dentro de la propia aplicación**. Por ejemplo, en Safari se pueden encontrar en **`/Applications/Safari.app/Contents/XPCServices`**. Tienen la extensión **`.xpc`** (como **`com.apple.Safari.SandboxBroker.xpc`**) y también son **paquetes** con el binario principal dentro de él: `/Applications/Safari.app/Contents/XPCServices/com.apple.Safari.SandboxBroker.xpc/Contents/MacOS/com.apple.Safari.SandboxBroker`
Como podrás pensar, un **componente XPC tendrá diferentes derechos y privilegios** que los otros componentes XPC o el binario principal de la aplicación. EXCEPTO si un servicio XPC está configurado con [**JoinExistingSession**](https://developer.apple.com/documentation/bundleresources/information\_property\_list/xpcservice/joinexistingsession) establecido en "True" en su archivo **Info.plist**. En este caso, el servicio XPC se ejecutará en la misma sesión de seguridad que la aplicación que lo llamó.
Los servicios XPC se **inician** mediante **launchd** cuando sea necesario y se **cierran** una vez que todas las tareas están **completas** para liberar recursos del sistema. Los componentes XPC específicos de la aplicación solo pueden ser utilizados por la aplicación, lo que reduce el riesgo asociado con posibles vulnerabilidades.
Los servicios XPC de todo el sistema son accesibles para todos los usuarios. Estos servicios, ya sean de tipo launchd o Mach, deben estar **definidos en archivos plist** ubicados en directorios especificados como **`/System/Library/LaunchDaemons`**, **`/Library/LaunchDaemons`**, **`/System/Library/LaunchAgents`** o **`/Library/LaunchAgents`**.
Los que están en **`LaunchDameons`** son ejecutados por root. Por lo tanto, si un proceso sin privilegios puede comunicarse con uno de ellos, podría ser capaz de escalar privilegios.
Las aplicaciones pueden **suscribirse** a diferentes **mensajes de eventos**, lo que les permite ser **iniciadas a pedido** cuando ocurren dichos eventos. La **configuración** de estos servicios se realiza en archivos **plist de launchd**, ubicados en los **mismos directorios que los anteriores** y que contienen una clave adicional **`LaunchEvent`**.
Cuando un proceso intenta llamar a un método a través de una conexión XPC, el **servicio XPC debe verificar si ese proceso tiene permitido conectarse**. Aquí se muestran las formas comunes de verificar eso y las trampas comunes:
Apple también permite que las aplicaciones **configuren algunos derechos y cómo obtenerlos**, por lo que si el proceso que llama los tiene, se le permitiría **llamar a un método** del servicio XPC:
El archivo `xpc_client.c` contiene un ejemplo de código en C que ilustra cómo utilizar la comunicación interproceso (IPC) en macOS utilizando el marco XPC (eXtensible Procedure Call).
El código muestra cómo crear una conexión XPC con un servicio remoto y enviar y recibir mensajes entre el cliente y el servicio. También demuestra cómo manejar errores y liberar recursos adecuadamente.
Para compilar y ejecutar el código, se requiere el SDK de desarrollo de macOS y el compilador de C. Se puede utilizar el siguiente comando para compilar el código:
```bash
gcc -o xpc_client xpc_client.c -framework Foundation -framework XPC
```
Después de compilar, se puede ejecutar el programa resultante con el siguiente comando:
```bash
./xpc_client
```
El programa establecerá una conexión con el servicio remoto y enviará un mensaje. Luego, esperará la respuesta del servicio y la mostrará en la salida estándar.
Este ejemplo proporciona una introducción básica a la comunicación interproceso en macOS utilizando XPC. Se puede utilizar como punto de partida para desarrollar aplicaciones que utilicen IPC en macOS.
La comunicación interproceso (IPC) es un mecanismo utilizado por los procesos en un sistema operativo para intercambiar información y coordinar sus acciones. En macOS, hay varios métodos de IPC disponibles, incluyendo:
- **Mach ports**: Los puertos Mach son un mecanismo de IPC de bajo nivel utilizado por el kernel de macOS para permitir la comunicación entre procesos.
- **Unix domain sockets**: Los sockets de dominio Unix son un mecanismo de IPC basado en archivos utilizado para la comunicación entre procesos en el mismo sistema.
- **Distributed notifications**: Las notificaciones distribuidas son un mecanismo de IPC utilizado para enviar mensajes entre procesos en diferentes máquinas.
- **XPC**: XPC es un marco de IPC de alto nivel proporcionado por Apple que permite a los procesos comunicarse entre sí de manera segura y eficiente.
Estos métodos de IPC pueden ser utilizados por los atacantes para llevar a cabo escaladas de privilegios y otros ataques en sistemas macOS. Es importante entender cómo funcionan estos mecanismos de IPC y cómo asegurarlos adecuadamente para proteger el sistema contra posibles vulnerabilidades.
En esta sección, exploraremos en detalle cada uno de estos métodos de IPC y discutiremos las mejores prácticas para asegurar la comunicación interproceso en macOS.
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