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Injeção de Thread no macOS via Porta de Tarefa

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Código

• https://github.com/bazad/threadexec
• https://gist.github.com/knightsc/bd6dfeccb02b77eb6409db5601dcef36

1. Sequestro de Thread

Inicialmente, a função task_threads() é invocada na porta da tarefa para obter uma lista de threads da tarefa remota. Um thread é selecionado para sequestro. Esta abordagem difere dos métodos convencionais de injeção de código, pois a criação de um novo thread remoto é proibida devido à nova mitigação que bloqueia thread_create_running().

Para controlar o thread, é chamado thread_suspend(), interrompendo sua execução.

As únicas operações permitidas no thread remoto envolvem parar e iniciar o thread, recuperar e modificar seus valores de registro. Chamadas de função remotas são iniciadas configurando os registros x0 a x7 para os argumentos, configurando pc para a função desejada e ativando o thread. Garantir que o thread não falhe após o retorno requer a detecção do retorno.

Uma estratégia envolve registrar um manipulador de exceção para o thread remoto usando thread_set_exception_ports(), configurando o registro lr para um endereço inválido antes da chamada da função. Isso desencadeia uma exceção pós-execução da função, enviando uma mensagem para a porta de exceção, permitindo a inspeção do estado do thread para recuperar o valor de retorno. Alternativamente, como adotado do exploit triple_fetch de Ian Beer, lr é configurado para fazer um loop infinito. Os registros do thread são então monitorados continuamente até que o pc aponte para essa instrução.

2. Portas Mach para comunicação

A fase subsequente envolve o estabelecimento de portas Mach para facilitar a comunicação com o thread remoto. Essas portas são instrumentais na transferência de direitos de envio e recebimento arbitrários entre tarefas.

Para comunicação bidirecional, são criados dois direitos de recebimento Mach: um na tarefa local e outro na tarefa remota. Posteriormente, um direito de envio para cada porta é transferido para a tarefa correspondente, permitindo a troca de mensagens.

Focando na porta local, o direito de recebimento é mantido pela tarefa local. A porta é criada com mach_port_allocate(). O desafio está em transferir um direito de envio para esta porta para a tarefa remota.

Uma estratégia envolve aproveitar thread_set_special_port() para colocar um direito de envio para a porta local no THREAD_KERNEL_PORT do thread remoto. Em seguida, instrui-se o thread remoto a chamar mach_thread_self() para recuperar o direito de envio.

Para a porta remota, o processo é essencialmente reverso. O thread remoto é direcionado a gerar uma porta Mach via mach_reply_port() (como mach_port_allocate() não é adequado devido ao seu mecanismo de retorno). Após a criação da porta, mach_port_insert_right() é invocado no thread remoto para estabelecer um direito de envio. Este direito é então armazenado no kernel usando thread_set_special_port(). De volta à tarefa local, thread_get_special_port() é usado no thread remoto para adquirir um direito de envio para a porta Mach recém-alocada na tarefa remota.

A conclusão dessas etapas resulta no estabelecimento de portas Mach, preparando o terreno para a comunicação bidirecional.

3. Primitivas Básicas de Leitura/Gravação de Memória

Nesta seção, o foco está em utilizar a primitiva de execução para estabelecer primitivas básicas de leitura e gravação de memória. Esses passos iniciais são cruciais para obter mais controle sobre o processo remoto, embora as primitivas nesta fase não sirvam para muitos propósitos. Em breve, elas serão atualizadas para versões mais avançadas.

Leitura e Escrita de Memória Usando a Primitiva de Execução

O objetivo é realizar a leitura e escrita de memória usando funções específicas. Para ler memória, são usadas funções com a seguinte estrutura:

uint64_t read_func(uint64_t *address) {
return *address;
}

E para escrever na memória, funções semelhantes a esta estrutura são utilizadas:

void write_func(uint64_t *address, uint64_t value) {
*address = value;
}

Estas funções correspondem às instruções de montagem fornecidas:

_read_func:
ldr x0, [x0]
ret
_write_func:
str x1, [x0]
ret

Identificação de Funções Adequadas

Uma varredura de bibliotecas comuns revelou candidatos apropriados para essas operações:

1. Lendo Memória: A função property_getName() da biblioteca de tempo de execução Objective-C é identificada como uma função adequada para ler memória. A função é descrita abaixo:

const char *property_getName(objc_property_t prop) {
return prop->name;
}

Este função atua efetivamente como o read_func retornando o primeiro campo de objc_property_t.

2. Escrevendo na Memória: Encontrar uma função pré-construída para escrever na memória é mais desafiador. No entanto, a função _xpc_int64_set_value() da libxpc é um candidato adequado com o seguinte desmontagem:

__xpc_int64_set_value:
str x1, [x0, #0x18]
ret

Para realizar uma escrita de 64 bits em um endereço específico, a chamada remota é estruturada da seguinte forma:

_xpc_int64_set_value(address - 0x18, value)

Com essas primitivas estabelecidas, o palco está montado para criar memória compartilhada, marcando uma progressão significativa no controle do processo remoto.

4. Configuração de Memória Compartilhada

O objetivo é estabelecer memória compartilhada entre tarefas locais e remotas, simplificando a transferência de dados e facilitando a chamada de funções com múltiplos argumentos. A abordagem envolve alavancar libxpc e seu tipo de objeto OS_xpc_shmem, que é construído sobre entradas de memória Mach.

Visão Geral do Processo:

1. Alocação de Memória:

• Aloque a memória para compartilhamento usando mach_vm_allocate().
• Use xpc_shmem_create() para criar um objeto OS_xpc_shmem para a região de memória alocada. Esta função gerenciará a criação da entrada de memória Mach e armazenará o direito de envio Mach no deslocamento 0x18 do objeto OS_xpc_shmem.

2. Criando Memória Compartilhada no Processo Remoto:

• Aloque memória para o objeto OS_xpc_shmem no processo remoto com uma chamada remota para malloc().
• Copie o conteúdo do objeto OS_xpc_shmem local para o processo remoto. No entanto, essa cópia inicial terá nomes de entradas de memória Mach incorretos no deslocamento 0x18.

3. Corrigindo a Entrada de Memória Mach:

• Utilize o método thread_set_special_port() para inserir um direito de envio para a entrada de memória Mach na tarefa remota.
• Corrija o campo de entrada de memória Mach no deslocamento 0x18 sobrescrevendo-o com o nome da entrada de memória remota.

4. Finalizando a Configuração de Memória Compartilhada:

• Valide o objeto OS_xpc_shmem remoto.
• Estabeleça o mapeamento de memória compartilhada com uma chamada remota para xpc_shmem_remote().

Seguindo esses passos, a memória compartilhada entre as tarefas locais e remotas será configurada de forma eficiente, permitindo transferências de dados diretas e a execução de funções que requerem múltiplos argumentos.

Trechos de Código Adicionais

Para alocação de memória e criação de objeto de memória compartilhada:

mach_vm_allocate();
xpc_shmem_create();

Para criar e corrigir o objeto de memória compartilhada no processo remoto:

malloc(); // for allocating memory remotely
thread_set_special_port(); // for inserting send right

5. Alcançando Controle Total

Após estabelecer com sucesso a memória compartilhada e obter capacidades de execução arbitrária, essencialmente ganhamos controle total sobre o processo alvo. As principais funcionalidades que possibilitam esse controle são:

1. Operações de Memória Arbitrária:

   • Realizar leituras de memória arbitrárias invocando memcpy() para copiar dados da região compartilhada.
   • Executar escritas de memória arbitrárias usando memcpy() para transferir dados para a região compartilhada.

2. Manipulação de Chamadas de Função com Múltiplos Argumentos:

   • Para funções que requerem mais de 8 argumentos, organize os argumentos adicionais na pilha em conformidade com a convenção de chamada.

3. Transferência de Porta Mach:

   • Transferir portas Mach entre tarefas por meio de mensagens Mach via portas previamente estabelecidas.

4. Transferência de Descritor de Arquivo:

   • Transferir descritores de arquivo entre processos usando fileports, uma técnica destacada por Ian Beer em triple_fetch.

Esse controle abrangente está encapsulado na biblioteca threadexec, fornecendo uma implementação detalhada e uma API amigável para interação com o processo vítima.

Considerações Importantes:

• Garanta o uso adequado do memcpy() para operações de leitura/escrita de memória a fim de manter a estabilidade do sistema e a integridade dos dados.
• Ao transferir portas Mach ou descritores de arquivo, siga protocolos adequados e gerencie recursos de forma responsável para evitar vazamentos ou acessos não intencionais.

Ao aderir a essas diretrizes e utilizar a biblioteca threadexec, é possível gerenciar e interagir eficientemente com processos em um nível granular, alcançando controle total sobre o processo alvo.

Referências

• https://bazad.github.io/2018/10/bypassing-platform-binary-task-threads/