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hacktricks/macos-hardening/macos-security-and-privilege-escalation/macos-files-folders-and-binaries/universal-binaries-and-mach-o-format.md

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# Binarios universales de macOS 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
![](<../../../.gitbook/assets/image (559).png>)
## Encabezado Fat
Busque el archivo con: `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; /* number of structs that follow */
</strong>};
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 */
};
</code></pre>
El encabezado tiene los bytes **magic** seguidos del **número** de **archivos** que el archivo **contiene** (`nfat_arch`) y cada archivo tendrá una estructura `fat_arch`.
Verifíquelo con:
<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>
o usando la herramienta [Mach-O View](https://sourceforge.net/projects/machoview/):
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (5) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
Como puede estar pensando, por lo general, 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 de destino. Puede encontrarlo en: `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 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)
```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
```
O utilizando [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**
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:
```objectivec
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 respectivo.
En el encabezado primero se encuentra el **encabezado del segmento**:
<pre class="language-c"><code class="lang-c">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 */
<strong> uint32_t nsects; /* número de secciones en el segmento */
</strong> uint32_t flags; /* banderas */
};
</code></pre>
Ejemplo de encabezado de segmento:
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (2) (2) (1) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
Este encabezado define el **número de secciones cuyos encabezados aparecen después** de él:
```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 */
};
```
Ejemplo de **encabezado de sección**:
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (6).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
Si **agregas** el **desplazamiento de sección** (0x37DC) + el **desplazamiento** donde comienza la **arquitectura**, en este caso `0x18000` --> `0x37DC + 0x18000 = 0x1B7DC`
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (3) (1) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
También es posible obtener **información de encabezado** desde la **línea de comandos** con:
```bash
otool -lv /bin/ls
```
Segmentos comunes cargados por este cmd:
* **`__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
* `__stubs` y `__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 en \_\_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 se establece 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):
```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*/
};
```
También puedes obtener esta información desde la línea de comandos con:
```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)
```
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 consta de varios segmentos como se describe 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 %}
![](<../../../.gitbook/assets/image (507) (3).png>)
Esto incluye:&#x20;
* **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**](https://sourceforge.net/projects/machoview/):
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (2) (1) (4).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
O desde la línea de comandos:
```bash
size -m /bin/ls
```
<details>
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