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# Binários universais do macOS e Formato Mach-O
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Os binários do Mac OS geralmente são compilados como **binários universais**. Um **binário universal** pode **suportar várias arquiteturas no mesmo arquivo**.
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Esses binários seguem a **estrutura Mach-O** que é basicamente composta por:
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* Cabeçalho
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* Comandos de carga
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* Dados
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.png>)
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## Cabeçalho Fat
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Procure pelo arquivo com: `mdfind fat.h | grep -i mach-o | grep -E "fat.h$"`
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<pre class="language-c"><code class="lang-c"><strong>#define FAT_MAGIC 0xcafebabe
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</strong><strong>#define FAT_CIGAM 0xbebafeca /* NXSwapLong(FAT_MAGIC) */
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</strong>
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struct fat_header {
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<strong> uint32_t magic; /* FAT_MAGIC or FAT_MAGIC_64 */
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</strong><strong> uint32_t nfat_arch; /* number of structs that follow */
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</strong>};
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struct fat_arch {
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cpu_type_t cputype; /* cpu specifier (int) */
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cpu_subtype_t cpusubtype; /* machine specifier (int) */
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uint32_t offset; /* file offset to this object file */
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uint32_t size; /* size of this object file */
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uint32_t align; /* alignment as a power of 2 */
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};
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</code></pre>
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O cabeçalho tem os bytes **magic** seguidos pelo **número** de **archs** que o arquivo **contém** (`nfat_arch`) e cada arch terá uma estrutura `fat_arch`.
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Verifique com:
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<pre class="language-shell-session"><code class="lang-shell-session">% file /bin/ls
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/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]
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/bin/ls (for architecture x86_64): Mach-O 64-bit executable x86_64
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/bin/ls (for architecture arm64e): Mach-O 64-bit executable arm64e
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% otool -f -v /bin/ls
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Fat headers
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fat_magic FAT_MAGIC
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<strong>nfat_arch 2
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</strong><strong>architecture x86_64
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</strong> cputype CPU_TYPE_X86_64
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cpusubtype CPU_SUBTYPE_X86_64_ALL
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capabilities 0x0
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<strong> offset 16384
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</strong><strong> size 72896
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</strong> align 2^14 (16384)
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<strong>architecture arm64e
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</strong> cputype CPU_TYPE_ARM64
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cpusubtype CPU_SUBTYPE_ARM64E
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capabilities PTR_AUTH_VERSION USERSPACE 0
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<strong> offset 98304
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</strong><strong> size 88816
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</strong> align 2^14 (16384)
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</code></pre>
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ou usando a ferramenta [Mach-O View](https://sourceforge.net/projects/machoview/):
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (5) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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Como você pode estar pensando, geralmente um binário universal compilado para 2 arquiteturas **dobra o tamanho** de um compilado para apenas 1 arch.
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## **Cabeçalho Mach-O**
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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$"`
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```c
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#define MH_MAGIC 0xfeedface /* the mach magic number */
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#define MH_CIGAM 0xcefaedfe /* NXSwapInt(MH_MAGIC) */
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struct mach_header {
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uint32_t magic; /* mach magic number identifier */
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cpu_type_t cputype; /* cpu specifier (e.g. I386) */
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cpu_subtype_t cpusubtype; /* machine specifier */
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uint32_t filetype; /* type of file (usage and alignment for the file) */
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uint32_t ncmds; /* number of load commands */
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uint32_t sizeofcmds; /* the size of all the load commands */
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uint32_t flags; /* flags */
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};
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#define MH_MAGIC_64 0xfeedfacf /* the 64-bit mach magic number */
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#define MH_CIGAM_64 0xcffaedfe /* NXSwapInt(MH_MAGIC_64) */
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struct mach_header_64 {
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uint32_t magic; /* mach magic number identifier */
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int32_t cputype; /* cpu specifier */
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int32_t cpusubtype; /* machine specifier */
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uint32_t filetype; /* type of file */
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uint32_t ncmds; /* number of load commands */
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uint32_t sizeofcmds; /* the size of all the load commands */
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uint32_t flags; /* flags */
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uint32_t reserved; /* reserved */
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};
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```
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**Tipos de Arquivos**:
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* MH\_EXECUTE (0x2): Executável Mach-O padrão
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* MH\_DYLIB (0x6): Uma biblioteca dinâmica Mach-O (ou seja, .dylib)
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* MH\_BUNDLE (0x8): Um pacote Mach-O (ou seja, .bundle)
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```bash
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# Checking the mac header of a binary
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otool -arch arm64e -hv /bin/ls
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Mach header
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magic cputype cpusubtype caps filetype ncmds sizeofcmds flags
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MH_MAGIC_64 ARM64 E USR00 EXECUTE 19 1728 NOUNDEFS DYLDLINK TWOLEVEL PIE
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```
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Ou usando o [Mach-O View](https://sourceforge.net/projects/machoview/):
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (4) (1) (4).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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## **Comandos de carga Mach-O**
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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.\
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Os comandos basicamente instruem o carregador dinâmico **(dyld) como carregar o binário na memória.**
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Os comandos de carga começam com uma estrutura **load\_command**, definida no **`loader.h`** mencionado anteriormente:
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```objectivec
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struct load_command {
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uint32_t cmd; /* type of load command */
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uint32_t cmdsize; /* total size of command in bytes */
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};
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```
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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`.
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### **LC\_SEGMENT/LC\_SEGMENT\_64**
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{% hint style="success" %}
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Basicamente, este tipo de comando de carga define **como carregar as seções** que são armazenadas em DATA quando o binário é executado.
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{% endhint %}
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Esses comandos **definem segmentos** que são **mapeados** no **espaço de memória virtual** de um processo quando ele é executado.
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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.
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**Cada segmento** pode ser **dividido** em várias **seções**. A **estrutura do comando de carga** contém **informações** sobre **essas seções** dentro do respectivo segmento.
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No cabeçalho, primeiro você encontra o **cabeçalho do segmento**:
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<pre class="language-c"><code class="lang-c">struct segment_command_64 { /* para arquiteturas de 64 bits */
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uint32_t cmd; /* LC_SEGMENT_64 */
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uint32_t cmdsize; /* inclui sizeof section_64 structs */
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char segname[16]; /* nome do segmento */
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uint64_t vmaddr; /* endereço de memória deste segmento */
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uint64_t vmsize; /* tamanho da memória deste segmento */
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uint64_t fileoff; /* deslocamento do arquivo deste segmento */
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uint64_t filesize; /* quantidade a ser mapeada do arquivo */
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int32_t maxprot; /* proteção VM máxima */
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int32_t initprot; /* proteção VM inicial */
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<strong> uint32_t nsects; /* número de seções no segmento */
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</strong> uint32_t flags; /* flags */
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};
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</code></pre>
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Exemplo de cabeçalho do segmento:
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (2) (2) (1) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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Este cabeçalho define o **número de seções cujos cabeçalhos aparecem depois** dele:
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```c
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struct section_64 { /* for 64-bit architectures */
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char sectname[16]; /* name of this section */
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char segname[16]; /* segment this section goes in */
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uint64_t addr; /* memory address of this section */
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uint64_t size; /* size in bytes of this section */
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uint32_t offset; /* file offset of this section */
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uint32_t align; /* section alignment (power of 2) */
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uint32_t reloff; /* file offset of relocation entries */
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uint32_t nreloc; /* number of relocation entries */
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uint32_t flags; /* flags (section type and attributes)*/
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uint32_t reserved1; /* reserved (for offset or index) */
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uint32_t reserved2; /* reserved (for count or sizeof) */
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uint32_t reserved3; /* reserved */
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};
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```
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Exemplo de **cabeçalho de seção**:
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (6).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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Se você **adicionar** o **deslocamento da seção** (0x37DC) + o **deslocamento** onde o **arquitetura começa**, neste caso `0x18000` --> `0x37DC + 0x18000 = 0x1B7DC`
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (3) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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Também é possível obter **informações de cabeçalho** a partir da **linha de comando** com:
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```bash
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otool -lv /bin/ls
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```
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Segmentos comuns carregados por este cmd:
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* **`__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**.
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* Esta alocação é importante para **mitigar vulnerabilidades de referência de ponteiro nulo**.
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* **`__TEXT`**: Contém **código executável** e **dados** que são **somente leitura**. Seções comuns deste segmento:
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* `__text`: Código binário compilado
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* `__const`: Dados constantes
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* `__cstring`: Constantes de string
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* `__stubs` e `__stubs_helper`: Envolvidos durante o processo de carregamento de biblioteca dinâmica
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* **`__DATA`**: Contém dados que são **graváveis**.
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* `__data`: Variáveis globais (que foram inicializadas)
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* `__bss`: Variáveis estáticas (que não foram inicializadas)
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* `__objc_*` (\_\_objc\_classlist, \_\_objc\_protolist, etc): Informações usadas pelo tempo de execução do Objective-C
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* **`__LINKEDIT`**: Contém informações para o linker (dyld) como, "símbolo, string e entradas de tabela de realocação".
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* **`__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\_\*.
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### **`LC_MAIN`**
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Contém o ponto de entrada no atributo **entryoff**. No momento do carregamento, o **dyld** simplesmente **adiciona** esse valor à **base do binário na memória**, então **salta** para esta instrução para iniciar a execução do código binário.
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### **LC\_CODE\_SIGNATURE**
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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.
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### **LC\_LOAD\_DYLINKER**
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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.
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### **`LC_LOAD_DYLIB`**
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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.
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* Este comando de carregamento é uma estrutura do tipo **`dylib_command`** (que contém uma estrutura dylib, descrevendo a biblioteca dinâmica dependente real):
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```objectivec
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struct dylib_command {
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uint32_t cmd; /* LC_LOAD_{,WEAK_}DYLIB */
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uint32_t cmdsize; /* includes pathname string */
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struct dylib dylib; /* the library identification */
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};
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struct dylib {
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union lc_str name; /* library's path name */
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uint32_t timestamp; /* library's build time stamp */
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uint32_t current_version; /* library's current version number */
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uint32_t compatibility_version; /* library's compatibility vers number*/
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};
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```
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Você também pode obter essas informações a partir da linha de comando com:
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```bash
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otool -L /bin/ls
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/bin/ls:
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/usr/lib/libutil.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)
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/usr/lib/libncurses.5.4.dylib (compatibility version 5.4.0, current version 5.4.0)
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/usr/lib/libSystem.B.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1319.0.0)
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```
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Algumas bibliotecas potencialmente relacionadas a malwares são:
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* **DiskArbitration**: Monitoramento de unidades USB
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* **AVFoundation:** Captura de áudio e vídeo
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* **CoreWLAN**: Escaneamento de Wi-Fi.
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{% hint style="info" %}
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Um binário Mach-O pode conter um ou **mais** **construtores**, que serão **executados** **antes** do endereço especificado em **LC\_MAIN**.\
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Os deslocamentos de quaisquer construtores são mantidos na seção **\_\_mod\_init\_func** do segmento **\_\_DATA\_CONST**.
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{% endhint %}
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## **Dados Mach-O**
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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.
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{% hint style="success" %}
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Os dados são basicamente a parte que contém todas as informações carregadas pelos comandos de carga LC\_SEGMENTS\_64
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{% endhint %}
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 (3).png>)
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Isso inclui: 
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* **Tabela de funções:** Que contém informações sobre as funções do programa.
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* **Tabela de símbolos**: Que contém informações sobre as funções externas usadas pelo binário
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* Também pode conter nomes de funções internas, variáveis e mais.
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Para verificar, você pode usar a ferramenta [**Mach-O View**](https://sourceforge.net/projects/machoview/):
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (2) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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Ou pelo cli:
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```bash
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|
size -m /bin/ls
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|
```
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<details>
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</details>
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