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# macOS IOKit
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## Informação Básica
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O I/O Kit é um **framework de driver de dispositivo** orientado a objetos de código aberto no kernel XNU, que lida com **drivers de dispositivo carregados dinamicamente**. Ele permite que código modular seja adicionado ao kernel dinamicamente, suportando hardware diversificado.
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Os drivers IOKit basicamente **exportam funções do kernel**. Os tipos de parâmetros dessas funções são **predefinidos** e verificados. Além disso, semelhante ao XPC, o IOKit é apenas mais uma camada em **cima das mensagens Mach**.
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O código do **kernel IOKit XNU** é de código aberto pela Apple em [https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/tree/main/iokit](https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/tree/main/iokit). Além disso, os componentes do IOKit no espaço do usuário também são de código aberto [https://github.com/opensource-apple/IOKitUser](https://github.com/opensource-apple/IOKitUser).
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No entanto, **nenhum driver IOKit** é de código aberto. De qualquer forma, de tempos em tempos, um lançamento de um driver pode vir com símbolos que facilitam a depuração. Verifique como [**obter as extensões do driver do firmware aqui**](./#ipsw)**.**
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É escrito em **C++**. Você pode obter símbolos C++ desembaralhados com:
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```bash
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# Get demangled symbols
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nm -C com.apple.driver.AppleJPEGDriver
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# Demangled symbols from stdin
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c++filt
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__ZN16IOUserClient202222dispatchExternalMethodEjP31IOExternalMethodArgumentsOpaquePK28IOExternalMethodDispatch2022mP8OSObjectPv
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IOUserClient2022::dispatchExternalMethod(unsigned int, IOExternalMethodArgumentsOpaque*, IOExternalMethodDispatch2022 const*, unsigned long, OSObject*, void*)
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```
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{% hint style="danger" %}
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As funções expostas do IOKit poderiam realizar verificações de segurança adicionais quando um cliente tenta chamar uma função, mas observe que os aplicativos geralmente são limitados pelo sandbox com o qual as funções do IOKit podem interagir.
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{% endhint %}
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## Drivers
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No macOS, eles estão localizados em:
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- **`/System/Library/Extensions`**
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- Arquivos KEXT incorporados no sistema operacional OS X.
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- **`/Library/Extensions`**
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- Arquivos KEXT instalados por software de terceiros
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No iOS, eles estão localizados em:
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- **`/System/Library/Extensions`**
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```bash
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#Use kextstat to print the loaded drivers
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kextstat
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Executing: /usr/bin/kmutil showloaded
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No variant specified, falling back to release
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Index Refs Address Size Wired Name (Version) UUID <Linked Against>
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1 142 0 0 0 com.apple.kpi.bsd (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
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2 11 0 0 0 com.apple.kpi.dsep (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
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3 170 0 0 0 com.apple.kpi.iokit (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
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4 0 0 0 0 com.apple.kpi.kasan (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
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5 175 0 0 0 com.apple.kpi.libkern (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
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6 154 0 0 0 com.apple.kpi.mach (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
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7 88 0 0 0 com.apple.kpi.private (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
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8 106 0 0 0 com.apple.kpi.unsupported (20.5.0) 52A1E876-863E-38E3-AC80-09BBAB13B752 <>
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9 2 0xffffff8003317000 0xe000 0xe000 com.apple.kec.Libm (1) 6C1342CC-1D74-3D0F-BC43-97D5AD38200A <5>
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10 12 0xffffff8003544000 0x92000 0x92000 com.apple.kec.corecrypto (11.1) F5F1255F-6552-3CF4-A9DB-D60EFDEB4A9A <8 7 6 5 3 1>
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```
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Até o número 9, os drivers listados são **carregados no endereço 0**. Isso significa que eles não são drivers reais, mas **parte do kernel e não podem ser descarregados**.
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Para encontrar extensões específicas, você pode usar:
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```bash
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kextfind -bundle-id com.apple.iokit.IOReportFamily #Search by full bundle-id
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kextfind -bundle-id -substring IOR #Search by substring in bundle-id
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```
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Para carregar e descarregar extensões de kernel, faça:
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```bash
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kextload com.apple.iokit.IOReportFamily
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kextunload com.apple.iokit.IOReportFamily
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```
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## IORegistry
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O **IORegistry** é uma parte crucial do framework IOKit no macOS e iOS que serve como um banco de dados para representar a configuração de hardware e estado do sistema. É uma **coleção hierárquica de objetos que representam todo o hardware e drivers** carregados no sistema, e suas relações entre si. 
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Você pode obter o IORegistry usando o cli **`ioreg`** para inspecioná-lo a partir do console (especialmente útil para iOS).
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```bash
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ioreg -l #List all
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ioreg -w 0 #Not cut lines
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ioreg -p <plane> #Check other plane
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```
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Você pode baixar o **`IORegistryExplorer`** nas **Ferramentas Adicionais do Xcode** em [**https://developer.apple.com/download/all/**](https://developer.apple.com/download/all/) e inspecionar o **IORegistry do macOS** através de uma interface **gráfica**.
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (695).png" alt="" width="563"><figcaption></figcaption></figure>
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No IORegistryExplorer, "planos" são usados para organizar e exibir as relações entre diferentes objetos no IORegistry. Cada plano representa um tipo específico de relação ou uma visualização particular da configuração de hardware e driver do sistema. Aqui estão alguns dos planos comuns que você pode encontrar no IORegistryExplorer:
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1. **Plano IOService**: Este é o plano mais geral, exibindo os objetos de serviço que representam drivers e nubs (canais de comunicação entre drivers). Ele mostra as relações provedor-cliente entre esses objetos.
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2. **Plano IODeviceTree**: Este plano representa as conexões físicas entre dispositivos conforme são conectados ao sistema. É frequentemente usado para visualizar a hierarquia de dispositivos conectados via barramentos como USB ou PCI.
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3. **Plano IOPower**: Exibe objetos e suas relações em termos de gerenciamento de energia. Pode mostrar quais objetos estão afetando o estado de energia de outros, útil para depurar problemas relacionados à energia.
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4. **Plano IOUSB**: Especificamente focado em dispositivos USB e suas relações, mostrando a hierarquia de hubs USB e dispositivos conectados.
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5. **Plano IOAudio**: Este plano é para representar dispositivos de áudio e suas relações dentro do sistema.
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6. ...
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## Exemplo de Código de Comunicação de Driver
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O código a seguir se conecta ao serviço IOKit `"SeuNomeDoServiçoAqui"` e chama a função dentro do seletor 0. Para isso:
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* primeiro chama **`IOServiceMatching`** e **`IOServiceGetMatchingServices`** para obter o serviço.
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* Em seguida, estabelece uma conexão chamando **`IOServiceOpen`**.
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* E finalmente chama uma função com **`IOConnectCallScalarMethod`** indicando o seletor 0 (o seletor é o número atribuído à função que você deseja chamar).
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```objectivec
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#import <Foundation/Foundation.h>
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#import <IOKit/IOKitLib.h>
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int main(int argc, const char * argv[]) {
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@autoreleasepool {
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// Get a reference to the service using its name
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CFMutableDictionaryRef matchingDict = IOServiceMatching("YourServiceNameHere");
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if (matchingDict == NULL) {
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NSLog(@"Failed to create matching dictionary");
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return -1;
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}
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// Obtain an iterator over all matching services
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io_iterator_t iter;
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kern_return_t kr = IOServiceGetMatchingServices(kIOMasterPortDefault, matchingDict, &iter);
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if (kr != KERN_SUCCESS) {
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NSLog(@"Failed to get matching services");
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return -1;
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}
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// Get a reference to the first service (assuming it exists)
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io_service_t service = IOIteratorNext(iter);
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if (!service) {
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NSLog(@"No matching service found");
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IOObjectRelease(iter);
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return -1;
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}
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// Open a connection to the service
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io_connect_t connect;
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kr = IOServiceOpen(service, mach_task_self(), 0, &connect);
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if (kr != KERN_SUCCESS) {
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NSLog(@"Failed to open service");
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IOObjectRelease(service);
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IOObjectRelease(iter);
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return -1;
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}
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// Call a method on the service
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// Assume the method has a selector of 0, and takes no arguments
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kr = IOConnectCallScalarMethod(connect, 0, NULL, 0, NULL, NULL);
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if (kr != KERN_SUCCESS) {
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|
NSLog(@"Failed to call method");
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|
}
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// Cleanup
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IOServiceClose(connect);
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IOObjectRelease(service);
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IOObjectRelease(iter);
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|
}
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return 0;
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|
}
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```
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Existem **outras** funções que podem ser usadas para chamar funções IOKit além de **`IOConnectCallScalarMethod`** como **`IOConnectCallMethod`**, **`IOConnectCallStructMethod`**...
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## Reversão do ponto de entrada do driver
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Você poderia obter essas, por exemplo, de uma [**imagem de firmware (ipsw)**](./#ipsw). Em seguida, carregue-a em seu decompilador favorito.
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Você poderia começar a descompilar a função **`externalMethod`** pois esta é a função do driver que estará recebendo a chamada e chamando a função correta:
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (696).png" alt="" width="315"><figcaption></figcaption></figure>
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (697).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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A chamada desembaraçada significa:
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{% code overflow="wrap" %}
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```cpp
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IOUserClient2022::dispatchExternalMethod(unsigned int, IOExternalMethodArgumentsOpaque*, IOExternalMethodDispatch2022 const*, unsigned long, OSObject*, void*)
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```
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{% endcode %}
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Observe como na definição anterior o parâmetro **`self`** está faltando, a definição correta seria:
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{% code overflow="wrap" %}
|
|
```cpp
|
|
IOUserClient2022::dispatchExternalMethod(self, unsigned int, IOExternalMethodArgumentsOpaque*, IOExternalMethodDispatch2022 const*, unsigned long, OSObject*, void*)
|
|
```
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{% endcode %}
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Na verdade, você pode encontrar a definição real em [https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/1031c584a5e37aff177559b9f69dbd3c8c3fd30a/iokit/Kernel/IOUserClient.cpp#L6388](https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/1031c584a5e37aff177559b9f69dbd3c8c3fd30a/iokit/Kernel/IOUserClient.cpp#L6388):
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|
```cpp
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|
IOUserClient2022::dispatchExternalMethod(uint32_t selector, IOExternalMethodArgumentsOpaque *arguments,
|
|
const IOExternalMethodDispatch2022 dispatchArray[], size_t dispatchArrayCount,
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|
OSObject * target, void * reference)
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```
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Com essas informações, você pode reescrever Ctrl+Right -> `Editar assinatura da função` e definir os tipos conhecidos:
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (702).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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O novo código descompilado ficará assim:
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (703).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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Para o próximo passo, precisamos ter definido a estrutura **`IOExternalMethodDispatch2022`**. É de código aberto em [https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/1031c584a5e37aff177559b9f69dbd3c8c3fd30a/iokit/IOKit/IOUserClient.h#L168-L176](https://github.com/apple-oss-distributions/xnu/blob/1031c584a5e37aff177559b9f69dbd3c8c3fd30a/iokit/IOKit/IOUserClient.h#L168-L176), você pode defini-lo:
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (698).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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Agora, seguindo `(IOExternalMethodDispatch2022 *)&sIOExternalMethodArray` você pode ver muitos dados:
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (704).png" alt="" width="563"><figcaption></figcaption></figure>
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Altere o Tipo de Dados para **`IOExternalMethodDispatch2022:`**
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (705).png" alt="" width="375"><figcaption></figcaption></figure>
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após a alteração:
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (707).png" alt="" width="563"><figcaption></figcaption></figure>
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E como agora sabemos que temos um **array de 7 elementos** (verifique o código descompilado final), clique para criar um array de 7 elementos:
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (708).png" alt="" width="563"><figcaption></figcaption></figure>
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Depois que o array for criado, você pode ver todas as funções exportadas:
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<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (709).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
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{% hint style="success" %}
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Se você se lembra, para **chamar** uma função **exportada** do espaço do usuário, não precisamos chamar o nome da função, mas o **número do seletor**. Aqui você pode ver que o seletor **0** é a função **`initializeDecoder`**, o seletor **1** é **`startDecoder`**, o seletor **2** **`initializeEncoder`**...
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{% endhint %}
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