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# macOS Binários Universais e Formato Mach-O
<details>
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</details>
## Informações Básicas
Binários do Mac OS geralmente são compilados como **binários universais**. Um **binário universal** pode **suportar várias arquiteturas no mesmo arquivo**.
Esses binários seguem a estrutura **Mach-O**, que é basicamente composta por:
* Cabeçalho
* Comandos de Carregamento
* Dados
![](<../../../.gitbook/assets/image (559).png>)
## Cabeçalho Fat
Procure pelo arquivo com: `mdfind fat.h | grep -i mach-o | grep -E "fat.h$"`
<pre class="language-c"><code class="lang-c"><strong>#define FAT_MAGIC 0xcafebabe
</strong><strong>#define FAT_CIGAM 0xbebafeca /* NXSwapLong(FAT_MAGIC) */
</strong>
struct fat_header {
<strong> uint32_t magic; /* FAT_MAGIC or FAT_MAGIC_64 */
</strong><strong> uint32_t nfat_arch; /* número de estruturas que seguem */
</strong>};
struct fat_arch {
cpu_type_t cputype; /* especificador de CPU (int) */
cpu_subtype_t cpusubtype; /* especificador de máquina (int) */
uint32_t offset; /* deslocamento do arquivo para este objeto */
uint32_t size; /* tamanho deste objeto */
uint32_t align; /* alinhamento como uma potência de 2 */
};
</code></pre>
O cabeçalho possui os bytes **mágicos** seguidos pelo **número** de **arquiteturas** que o arquivo **contém** (`nfat_arch`) e cada arquitetura terá uma estrutura `fat_arch`.
Verifique com:
<pre class="language-shell-session"><code class="lang-shell-session">% file /bin/ls
/bin/ls: Mach-O universal binary with 2 architectures: [x86_64:Mach-O 64-bit executable x86_64] [arm64e:Mach-O 64-bit executable arm64e]
/bin/ls (for architecture x86_64): Mach-O 64-bit executable x86_64
/bin/ls (for architecture arm64e): Mach-O 64-bit executable arm64e
% otool -f -v /bin/ls
Fat headers
fat_magic FAT_MAGIC
<strong>nfat_arch 2
</strong><strong>architecture x86_64
</strong> cputype CPU_TYPE_X86_64
cpusubtype CPU_SUBTYPE_X86_64_ALL
capabilities 0x0
<strong> offset 16384
</strong><strong> size 72896
</strong> align 2^14 (16384)
<strong>architecture arm64e
</strong> cputype CPU_TYPE_ARM64
cpusubtype CPU_SUBTYPE_ARM64E
capabilities PTR_AUTH_VERSION USERSPACE 0
<strong> offset 98304
</strong><strong> size 88816
</strong> align 2^14 (16384)
</code></pre>
ou usando a ferramenta [Mach-O View](https://sourceforge.net/projects/machoview/):
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (5) (1) (1) (3) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
Como você pode estar pensando, geralmente um binário universal compilado para 2 arquiteturas **dobra o tamanho** de um compilado para apenas 1 arquitetura.
## **Cabeçalho Mach-O**
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$"`
```c
#define MH_MAGIC 0xfeedface /* the mach magic number */
#define MH_CIGAM 0xcefaedfe /* NXSwapInt(MH_MAGIC) */
struct mach_header {
uint32_t magic; /* mach magic number identifier */
cpu_type_t cputype; /* cpu specifier (e.g. I386) */
cpu_subtype_t cpusubtype; /* machine specifier */
uint32_t filetype; /* type of file (usage and alignment for the file) */
uint32_t ncmds; /* number of load commands */
uint32_t sizeofcmds; /* the size of all the load commands */
uint32_t flags; /* flags */
};
#define MH_MAGIC_64 0xfeedfacf /* the 64-bit mach magic number */
#define MH_CIGAM_64 0xcffaedfe /* NXSwapInt(MH_MAGIC_64) */
struct mach_header_64 {
uint32_t magic; /* mach magic number identifier */
int32_t cputype; /* cpu specifier */
int32_t cpusubtype; /* machine specifier */
uint32_t filetype; /* type of file */
uint32_t ncmds; /* number of load commands */
uint32_t sizeofcmds; /* the size of all the load commands */
uint32_t flags; /* flags */
uint32_t reserved; /* reserved */
};
```
**Tipos de Arquivos**:
* MH\_EXECUTE (0x2): Executável Mach-O padrão
* MH\_DYLIB (0x6): Uma biblioteca dinâmica Mach-O (ou seja, .dylib)
* MH\_BUNDLE (0x8): Um pacote Mach-O (ou seja, .bundle)
```bash
# Checking the mac header of a binary
otool -arch arm64e -hv /bin/ls
Mach header
magic cputype cpusubtype caps filetype ncmds sizeofcmds flags
MH_MAGIC_64 ARM64 E USR00 EXECUTE 19 1728 NOUNDEFS DYLDLINK TWOLEVEL PIE
```
Ou usando o [Mach-O View](https://sourceforge.net/projects/machoview/):
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (4) (1) (4).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
## **Comandos de carga Mach-O**
Isso especifica o **layout do arquivo na memória**. Ele contém a **localização da tabela de símbolos**, o contexto da thread principal no início da execução e quais **bibliotecas compartilhadas** são necessárias.\
Os comandos basicamente instruem o carregador dinâmico **(dyld) sobre como carregar o binário na memória**.
Todos os comandos de carga começam com uma estrutura **load\_command**, definida no **`loader.h`** mencionado anteriormente:
```objectivec
struct load_command {
uint32_t cmd; /* type of load command */
uint32_t cmdsize; /* total size of command in bytes */
};
```
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`.
### **LC\_SEGMENT/LC\_SEGMENT\_64**
{% hint style="success" %}
Basicamente, esse tipo de Comando de Carga define **como carregar as seções** que estão armazenadas em DATA quando o binário é executado.
{% endhint %}
Esses comandos **definem segmentos** que são **mapeados** no **espaço de memória virtual** de um processo quando ele 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.
No cabeçalho, primeiro você encontra o **cabeçalho do segmento**:
<pre class="language-c"><code class="lang-c">struct segment_command_64 { /* para arquiteturas de 64 bits */
uint32_t cmd; /* LC_SEGMENT_64 */
uint32_t cmdsize; /* inclui o tamanho dos structs section_64 */
char segname[16]; /* nome do segmento */
uint64_t vmaddr; /* endereço de memória deste segmento */
uint64_t vmsize; /* tamanho da memória deste segmento */
uint64_t fileoff; /* deslocamento do arquivo deste segmento */
uint64_t filesize; /* quantidade a ser mapeada do arquivo */
int32_t maxprot; /* proteção VM máxima */
int32_t initprot; /* proteção VM inicial */
<strong> uint32_t nsects; /* número de seções no segmento */
</strong> uint32_t flags; /* flags */
};
</code></pre>
Exemplo de cabeçalho do segmento:
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (2) (2) (1) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
Esse cabeçalho define o **número de seções cujos cabeçalhos aparecem depois** dele:
```c
struct section_64 { /* for 64-bit architectures */
char sectname[16]; /* name of this section */
char segname[16]; /* segment this section goes in */
uint64_t addr; /* memory address of this section */
uint64_t size; /* size in bytes of this section */
uint32_t offset; /* file offset of this section */
uint32_t align; /* section alignment (power of 2) */
uint32_t reloff; /* file offset of relocation entries */
uint32_t nreloc; /* number of relocation entries */
uint32_t flags; /* flags (section type and attributes)*/
uint32_t reserved1; /* reserved (for offset or index) */
uint32_t reserved2; /* reserved (for count or sizeof) */
uint32_t reserved3; /* reserved */
};
```
Exemplo de **cabeçalho de seção**:
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (6) (2).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
Se você **adicionar** o **deslocamento da seção** (0x37DC) + o **deslocamento** onde o **arquitetura começa**, neste caso `0x18000` --> `0x37DC + 0x18000 = 0x1B7DC`
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (3) (1) (1) (1) (1) (1) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
Também é possível obter **informações de cabeçalho** a partir da **linha de comando** com:
```bash
otool -lv /bin/ls
```
Segmentos comuns carregados por este comando:
* **`__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**.
* **`__TEXT`**: Contém **código executável** e **dados** que são **somente leitura**. Seções comuns deste segmento:
* `__text`: Código binário compilado
* `__const`: Dados constantes
* `__cstring`: Constantes de string
* `__stubs` e `__stubs_helper`: Envolvidos durante o processo de carregamento de bibliotecas dinâmicas
* **`__DATA`**: Contém dados que são **graváveis**.
* `__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 do Objective-C
* **`__LINKEDIT`**: Contém informações para o linker (dyld), como "símbolo, string e entradas de tabela de realocação".
* **`__OBJC`**: Contém informações usadas pelo tempo de execução do Objective-C. Embora essas informações também possam ser encontradas no segmento \_\_DATA, dentro de várias seções \_\_objc\_\*.
### **`LC_MAIN`**
Contém o ponto de entrada no atributo **entryoff**. No momento do carregamento, o **dyld** simplesmente **adiciona** esse valor à **base do binário** (em memória) e, em seguida, **salta** para essa instrução para iniciar a execução do código do binário.
### **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**. Isso geralmente está localizado 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\_LOAD\_DYLINKER**
Contém o **caminho para o executável do linker 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 em **modo de usuário**, não em modo de kernel.
### **`LC_LOAD_DYLIB`**
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):
```objectivec
struct dylib_command {
uint32_t cmd; /* LC_LOAD_{,WEAK_}DYLIB */
uint32_t cmdsize; /* includes pathname string */
struct dylib dylib; /* the library identification */
};
struct dylib {
union lc_str name; /* library's path name */
uint32_t timestamp; /* library's build time stamp */
uint32_t current_version; /* library's current version number */
uint32_t compatibility_version; /* library's compatibility vers number*/
};
```
![](<../../../.gitbook/assets/image (558).png>)
Você também pode obter essas informações pela linha de comando com:
```bash
otool -L /bin/ls
/bin/ls:
/usr/lib/libutil.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)
/usr/lib/libncurses.5.4.dylib (compatibility version 5.4.0, current version 5.4.0)
/usr/lib/libSystem.B.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1319.0.0)
```
Algumas bibliotecas relacionadas a malwares potenciais são:
* **DiskArbitration**: Monitoramento de unidades USB
* **AVFoundation:** Captura de áudio e vídeo
* **CoreWLAN**: Escaneamento de Wi-Fi.
{% hint style="info" %}
Um binário Mach-O pode conter um ou **mais** **construtores**, que serão **executados** **antes** do endereço especificado em **LC\_MAIN**.\
Os deslocamentos de quaisquer construtores são armazenados na seção **\_\_mod\_init\_func** do segmento **\_\_DATA\_CONST**.
{% endhint %}
## **Dados Mach-O**
O coração do arquivo é a região final, os dados, que consiste em vários segmentos conforme disposto na região de comandos de carga. **Cada segmento pode conter várias seções de dados**. Cada uma dessas seções **contém código ou dados** de um tipo específico.
{% hint style="success" %}
Os dados são basicamente a parte que contém todas as informações carregadas pelos comandos de carga LC\_SEGMENTS\_64
{% endhint %}
![](<../../../.gitbook/assets/image (507) (3).png>)
Isso inclui:&#x20;
* **Tabela de funções:** Que contém informações sobre as funções do programa.
* **Tabela de símbolos**: Que contém informações sobre as funções externas usadas pelo binário
* Também pode conter nomes de funções internas, variáveis e mais.
Para verificar, você pode usar a ferramenta [**Mach-O View**](https://sourceforge.net/projects/machoview/):
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (2) (1) (4).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
Ou pelo cli:
```bash
size -m /bin/ls
```
<details>
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