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Binários universais do macOS e Formato Mach-O
As 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 carga
- Dados
Cabeçalho Fat
Procure pelo arquivo com: mdfind fat.h | grep -i mach-o | grep -E "fat.h$"
#define FAT_MAGIC 0xcafebabe
#define FAT_CIGAM 0xbebafeca /* NXSwapLong(FAT_MAGIC) */
struct fat_header {
uint32_t magic; /* FAT_MAGIC or FAT_MAGIC_64 */
uint32_t nfat_arch; /* number of structs that follow */
};
struct fat_arch {
cpu_type_t cputype; /* cpu specifier (int) */
cpu_subtype_t cpusubtype; /* machine specifier (int) */
uint32_t offset; /* file offset to this object file */
uint32_t size; /* size of this object file */
uint32_t align; /* alignment as a power of 2 */
};
O cabeçalho tem os bytes mágicos seguidos pelo número de arquiteturas que o arquivo contém (nfat_arch) e cada arquitetura terá uma estrutura fat_arch.
Verifique com:
% file /bin/ls
/bin/ls: Mach-O universal binary with 2 architectures: [x86_64:Mach-O 64-bit executable x86_64] [arm64e:Mach-O 64-bit executable arm64e]
/bin/ls (for architecture x86_64): Mach-O 64-bit executable x86_64
/bin/ls (for architecture arm64e): Mach-O 64-bit executable arm64e
% otool -f -v /bin/ls
Fat headers
fat_magic FAT_MAGIC
nfat_arch 2
architecture x86_64
cputype CPU_TYPE_X86_64
cpusubtype CPU_SUBTYPE_X86_64_ALL
capabilities 0x0
offset 16384
size 72896
align 2^14 (16384)
architecture arm64e
cputype CPU_TYPE_ARM64
cpusubtype CPU_SUBTYPE_ARM64E
capabilities PTR_AUTH_VERSION USERSPACE 0
offset 98304
size 88816
align 2^14 (16384)
ou usando a ferramenta Mach-O View:
Como você pode estar pensando, geralmente um binário universal compilado para 2 arquiteturas dobra o tamanho de um compilado para apenas 1 arquitetura.
Cabeçalho Mach-O
O cabeçalho contém informações básicas sobre o arquivo, como bytes mágicos para identificá-lo como um arquivo Mach-O e informações sobre a arquitetura de destino. Você pode encontrá-lo em: mdfind loader.h | grep -i mach-o | grep -E "loader.h$"
#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)
# 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:
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) como carregar o binário na memória.
Os comandos de carga começam com uma estrutura load_command, definida no loader.h mencionado anteriormente:
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 manipula 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, este tipo de comando de carga define como carregar as seções que são 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:
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 */
uint32_t nsects; /* número de seções no segmento */
uint32_t flags; /* flags */
};
Exemplo de cabeçalho do segmento:
Este cabeçalho define o número de seções cujos cabeçalhos aparecem depois dele:
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:
Se você adicionar o deslocamento da seção (0x37DC) + o deslocamento onde o arquitetura começa, neste caso 0x18000 --> 0x37DC + 0x18000 = 0x1B7DC
Também é possível obter informações de cabeçalho a partir da linha de comando com:
otool -lv /bin/ls
Segmentos comuns carregados por este cmd:
__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.- Esta 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__stubse__stubs_helper: Envolvidos durante o processo de carregamento de biblioteca dinâmica
__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, dyld simplesmente adiciona esse valor à base do binário na memória, então salta para esta instrução para iniciar a execução do código binário.
LC_CODE_SIGNATURE
Contém informações sobre a assinatura de código do arquivo Macho-O. Ele contém apenas um deslocamento que aponta para o bloco de assinatura. Isso geralmente está no final do arquivo.
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 acontece 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. 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 estrutura dylib, descrevendo a biblioteca dinâmica dependente 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*/
};
Você também pode obter essas informações a partir da linha de comando com:
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 potencialmente relacionadas a malwares 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 mantidos 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 %}
Isso inclui:
- 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 muito mais.
Para verificar, você pode usar a ferramenta Mach-O View:
Ou pelo cli:
size -m /bin/ls
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