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Binarios universales y formato Mach-O
Información básica
Los binarios de Mac OS generalmente se compilan como binarios universales. Un binario universal puede soportar múltiples arquitecturas en el mismo archivo.
Estos binarios siguen la estructura Mach-O que básicamente está compuesta por:
- Encabezado
- Comandos de carga
- Datos
Encabezado Fat
Busca el archivo con: mdfind fat.h | grep -i mach-o | grep -E "fat.h$"
#define FAT_MAGIC 0xcafebabe
#define FAT_CIGAM 0xbebafeca /* NXSwapLong(FAT_MAGIC) */
struct fat_header {
uint32_t magic; /* FAT_MAGIC or FAT_MAGIC_64 */
uint32_t nfat_arch; /* number of structs that follow */
};
struct fat_arch {
cpu_type_t cputype; /* cpu specifier (int) */
cpu_subtype_t cpusubtype; /* machine specifier (int) */
uint32_t offset; /* file offset to this object file */
uint32_t size; /* size of this object file */
uint32_t align; /* alignment as a power of 2 */
};
El encabezado tiene los bytes magic seguidos del número de arquitecturas que el archivo contiene (nfat_arch) y cada arquitectura tendrá una estructura fat_arch.
Compruébalo con:
% file /bin/ls
/bin/ls: Mach-O universal binary with 2 architectures: [x86_64:Mach-O 64-bit executable x86_64] [arm64e:Mach-O 64-bit executable arm64e]
/bin/ls (for architecture x86_64): Mach-O 64-bit executable x86_64
/bin/ls (for architecture arm64e): Mach-O 64-bit executable arm64e
% otool -f -v /bin/ls
Fat headers
fat_magic FAT_MAGIC
nfat_arch 2
architecture x86_64
cputype CPU_TYPE_X86_64
cpusubtype CPU_SUBTYPE_X86_64_ALL
capabilities 0x0
offset 16384
size 72896
align 2^14 (16384)
architecture arm64e
cputype CPU_TYPE_ARM64
cpusubtype CPU_SUBTYPE_ARM64E
capabilities PTR_AUTH_VERSION USERSPACE 0
offset 98304
size 88816
align 2^14 (16384)
o usando la herramienta Mach-O View:
Como puedes pensar, generalmente un binario universal compilado para 2 arquitecturas duplica el tamaño de uno compilado para solo 1 arquitectura.
Encabezado Mach-O
El encabezado contiene información básica sobre el archivo, como bytes mágicos para identificarlo como un archivo Mach-O e información sobre la arquitectura objetivo. Puedes encontrarlo en: mdfind loader.h | grep -i mach-o | grep -E "loader.h$"
#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 archivo:
- MH_EXECUTE (0x2): Ejecutable Mach-O estándar.
- MH_DYLIB (0x6): Una biblioteca dinámica Mach-O (es decir, .dylib).
- MH_BUNDLE (0x8): Un paquete Mach-O (es decir, .bundle).
# 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
O utilizando Mach-O View:
Comandos de carga Mach-O
Esto especifica la disposición del archivo en memoria. Contiene la ubicación de la tabla de símbolos, el contexto del hilo principal al comienzo de la ejecución y qué bibliotecas compartidas son necesarias.
Los comandos básicamente instruyen al cargador dinámico (dyld) cómo cargar el binario en memoria.
Los comandos de carga comienzan todos con una estructura load_command, definida en el loader.h mencionado anteriormente:
struct load_command {
uint32_t cmd; /* type of load command */
uint32_t cmdsize; /* total size of command in bytes */
};
Hay alrededor de 50 tipos diferentes de comandos de carga que el sistema maneja de manera diferente. Los más comunes son: LC_SEGMENT_64, LC_LOAD_DYLINKER, LC_MAIN, LC_LOAD_DYLIB y LC_CODE_SIGNATURE.
LC_SEGMENT/LC_SEGMENT_64
{% hint style="success" %} Básicamente, este tipo de comando de carga define cómo cargar las secciones que se almacenan en DATA cuando se ejecuta el binario. {% endhint %}
Estos comandos definen segmentos que se mapean en el espacio de memoria virtual de un proceso cuando se ejecuta.
Existen diferentes tipos de segmentos, como el segmento __TEXT, que contiene el código ejecutable de un programa, y el segmento __DATA, que contiene datos utilizados por el proceso. Estos segmentos se encuentran en la sección de datos del archivo Mach-O.
Cada segmento se puede dividir aún más en múltiples secciones. La estructura del comando de carga contiene información sobre estas secciones dentro del segmento correspondiente.
En el encabezado primero se encuentra el encabezado del segmento:
struct segment_command_64 { /* para arquitecturas de 64 bits */
uint32_t cmd; /* LC_SEGMENT_64 */
uint32_t cmdsize; /* incluye el tamaño de las estructuras section_64 */
char segname[16]; /* nombre del segmento */
uint64_t vmaddr; /* dirección de memoria de este segmento */
uint64_t vmsize; /* tamaño de memoria de este segmento */
uint64_t fileoff; /* desplazamiento del archivo de este segmento */
uint64_t filesize; /* cantidad a mapear desde el archivo */
int32_t maxprot; /* protección VM máxima */
int32_t initprot; /* protección VM inicial */
uint32_t nsects; /* número de secciones en el segmento */
uint32_t flags; /* banderas */
};
Ejemplo de encabezado de segmento:
Este encabezado define el número de secciones cuyos encabezados aparecen después de él:
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 */
};
Ejemplo de encabezado de sección:
Si agregas el desplazamiento de sección (0x37DC) + el desplazamiento donde comienza la arquitectura, en este caso 0x18000 --> 0x37DC + 0x18000 = 0x1B7DC
También es posible obtener información de encabezados desde la línea de comandos con:
otool -lv /bin/ls
Segmentos comunes cargados por este comando:
__PAGEZERO: Instruye al kernel a mapear la dirección cero para que no se pueda leer, escribir o ejecutar. Las variables maxprot y minprot en la estructura se establecen en cero para indicar que no hay derechos de lectura-escritura-ejecución en esta página.- Esta asignación es importante para mitigar vulnerabilidades de referencia de puntero nulo.
__TEXT: Contiene código ejecutable y datos que son solo de lectura. Secciones comunes de este segmento:__text: Código binario compilado__const: Datos constantes__cstring: Constantes de cadena__stubsy__stubs_helper: Involucrados durante el proceso de carga de bibliotecas dinámicas
__DATA: Contiene datos que son escribibles.__data: Variables globales (que han sido inicializadas)__bss: Variables estáticas (que no han sido inicializadas)__objc_*(__objc_classlist, __objc_protolist, etc): Información utilizada por el tiempo de ejecución de Objective-C
__LINKEDIT: Contiene información para el enlazador (dyld) como, "símbolo, cadena y entradas de tabla de reubicación".__OBJC: Contiene información utilizada por el tiempo de ejecución de Objective-C. Aunque esta información también se puede encontrar en el segmento __DATA, dentro de varias secciones __objc_*.
LC_MAIN
Contiene el punto de entrada en el atributo entryoff. En el momento de la carga, dyld simplemente agrega este valor a la base del binario en memoria, luego salta a esta instrucción para comenzar la ejecución del código binario.
LC_CODE_SIGNATURE
Contiene información sobre la firma de código del archivo Macho-O. Solo contiene un desplazamiento que apunta al bloque de firma. Esto suele estar al final del archivo.
LC_LOAD_DYLINKER
Contiene la ruta al ejecutable del enlazador dinámico que mapea bibliotecas compartidas en el espacio de direcciones del proceso. El valor siempre está establecido en /usr/lib/dyld. Es importante tener en cuenta que en macOS, el mapeo de dylib ocurre en modo de usuario, no en modo kernel.
LC_LOAD_DYLIB
Este comando de carga describe una dependencia de biblioteca dinámica que instruye al cargador (dyld) a cargar y enlazar dicha biblioteca. Hay un comando de carga LC_LOAD_DYLIB para cada biblioteca que requiere el binario Mach-O.
- Este comando de carga es una estructura de tipo
dylib_command(que contiene una estructura dylib, describiendo la biblioteca dinámica dependiente real):
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*/
};
También puedes obtener esta información desde la línea de comandos con:
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)
Algunas bibliotecas potencialmente relacionadas con malware son:
- DiskArbitration: Monitoreo de unidades USB
- AVFoundation: Captura de audio y video
- CoreWLAN: Escaneos de wifi.
{% hint style="info" %}
Un binario Mach-O puede contener uno o más constructores, que se ejecutarán antes de la dirección especificada en LC_MAIN.
Los desplazamientos de cualquier constructor se encuentran en la sección __mod_init_func del segmento __DATA_CONST.
{% endhint %}
Datos Mach-O
El corazón del archivo es la región final, los datos, que consiste en varios segmentos como se establece en la región de comandos de carga. Cada segmento puede contener varias secciones de datos. Cada una de estas secciones contiene código o datos de un tipo particular.
{% hint style="success" %} Los datos son básicamente la parte que contiene toda la información cargada por los comandos de carga LC_SEGMENTS_64 {% endhint %}
Esto incluye:
- Tabla de funciones: Que contiene información sobre las funciones del programa.
- Tabla de símbolos: Que contiene información sobre las funciones externas utilizadas por el binario.
- También podría contener nombres de funciones internas, variables y más.
Para verificarlo, se puede utilizar la herramienta Mach-O View:
O desde la línea de comandos:
size -m /bin/ls
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