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# macOS通用二进制文件和Mach-O格式
<details>
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</details>
## 基本信息
Mac OS二进制文件通常被编译为**通用二进制文件**。**通用二进制文件**可以在同一个文件中**支持多个架构**。
这些二进制文件遵循**Mach-O结构**,基本上由以下部分组成:
* 头部Header
* 载入命令Load Commands
* 数据Data
![](<../../../.gitbook/assets/image (559).png>)
## Fat Header
使用以下命令搜索文件:`mdfind fat.h | grep -i mach-o | grep -E "fat.h$"`
<pre class="language-c"><code class="lang-c"><strong>#define FAT_MAGIC 0xcafebabe
</strong><strong>#define FAT_CIGAM 0xbebafeca /* NXSwapLong(FAT_MAGIC) */
</strong>
struct fat_header {
<strong> uint32_t magic; /* FAT_MAGIC or FAT_MAGIC_64 */
</strong><strong> uint32_t nfat_arch; /* 后面跟随的结构体数量 */
</strong>};
struct fat_arch {
cpu_type_t cputype; /* CPU类型int */
cpu_subtype_t cpusubtype; /* 机器类型int */
uint32_t offset; /* 该目标文件的文件偏移量 */
uint32_t size; /* 该目标文件的大小 */
uint32_t align; /* 2的幂次方对齐 */
};
</code></pre>
头部包含**魔数**magic字节后面是文件包含的**架构数**`nfat_arch`),每个架构都有一个`fat_arch`结构体。
使用以下命令进行检查:
<pre class="language-shell-session"><code class="lang-shell-session">% file /bin/ls
/bin/ls: Mach-O universal binary with 2 architectures: [x86_64:Mach-O 64-bit executable x86_64] [arm64e:Mach-O 64-bit executable arm64e]
/bin/ls (for architecture x86_64): Mach-O 64-bit executable x86_64
/bin/ls (for architecture arm64e): Mach-O 64-bit executable arm64e
% otool -f -v /bin/ls
Fat headers
fat_magic FAT_MAGIC
<strong>nfat_arch 2
</strong><strong>architecture x86_64
</strong> cputype CPU_TYPE_X86_64
cpusubtype CPU_SUBTYPE_X86_64_ALL
capabilities 0x0
<strong> offset 16384
</strong><strong> size 72896
</strong> align 2^14 (16384)
<strong>architecture arm64e
</strong> cputype CPU_TYPE_ARM64
cpusubtype CPU_SUBTYPE_ARM64E
capabilities PTR_AUTH_VERSION USERSPACE 0
<strong> offset 98304
</strong><strong> size 88816
</strong> align 2^14 (16384)
</code></pre>
或者使用[Mach-O View](https://sourceforge.net/projects/machoview/)工具:
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (5) (1) (1) (3) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
正如你可能想到的通常编译为2个架构的通用二进制文件**会使文件大小增加一倍**而只编译为1个架构的文件则不会。
## **Mach-O Header**
头部包含有关文件的基本信息例如用于将其识别为Mach-O文件的魔数字节以及有关目标架构的信息。你可以在以下位置找到它`mdfind loader.h | grep -i mach-o | grep -E "loader.h$"`
```c
#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 */
};
```
**文件类型**
* MH\_EXECUTE (0x2):标准的 Mach-O 可执行文件
* MH\_DYLIB (0x6)Mach-O 动态链接库(即 .dylib
* MH\_BUNDLE (0x8)Mach-O bundle即 .bundle
```bash
# 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
```
或者使用[Mach-O View](https://sourceforge.net/projects/machoview/)
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (4) (1) (4).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
## **Mach-O 加载命令**
这指定了文件在内存中的布局。它包含了符号表的位置,执行开始时的主线程上下文,以及所需的共享库。\
这些命令基本上指示动态加载器**(dyld)如何将二进制文件加载到内存中**。
加载命令都以**load\_command**结构开始,该结构在之前提到的**`loader.h`**中定义:
```objectivec
struct load_command {
uint32_t cmd; /* type of load command */
uint32_t cmdsize; /* total size of command in bytes */
};
```
大约有**50种不同类型的加载命令**,系统会以不同方式处理它们。最常见的类型有:`LC_SEGMENT_64`、`LC_LOAD_DYLINKER`、`LC_MAIN`、`LC_LOAD_DYLIB`和`LC_CODE_SIGNATURE`。
### **LC\_SEGMENT/LC\_SEGMENT\_64**
{% hint style="success" %}
基本上这种类型的加载命令定义了在执行二进制文件时如何加载存储在DATA中的段。
{% endhint %}
这些命令定义了在执行过程中映射到进程的虚拟内存空间中的段。
有不同类型的段,比如保存程序可执行代码的**\_\_TEXT**段,以及包含进程使用的数据的**\_\_DATA**段。这些段位于Mach-O文件的数据部分中。
**每个段**可以进一步**划分**为多个**区块**。加载命令结构包含了有关各个段内部的这些区块的**信息**。
在头部中首先找到**段头**
<pre class="language-c"><code class="lang-c">struct segment_command_64 { /* for 64-bit architectures */
uint32_t cmd; /* LC_SEGMENT_64 */
uint32_t cmdsize; /* includes sizeof section_64 structs */
char segname[16]; /* segment name */
uint64_t vmaddr; /* memory address of this segment */
uint64_t vmsize; /* memory size of this segment */
uint64_t fileoff; /* file offset of this segment */
uint64_t filesize; /* amount to map from the file */
int32_t maxprot; /* maximum VM protection */
int32_t initprot; /* initial VM protection */
<strong> uint32_t nsects; /* number of sections in segment */
</strong> uint32_t flags; /* flags */
};
</code></pre>
段头的示例:
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (2) (2) (1) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
该头部定义了在其后出现的**区块头的数量**
```c
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 */
};
```
示例的**章节标题**
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (6) (2).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
如果你**添加**了**章节偏移量**0x37DC+ **arch开始的偏移量**,在这个例子中是`0x18000` --> `0x37DC + 0x18000 = 0x1B7DC`
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (3) (1) (1) (1) (1) (1) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
也可以通过**命令行**获取**头部信息**
```bash
otool -lv /bin/ls
```
以下是来自一本关于黑客技术的书籍的内容。以下内容来自文件macos-hardening/macos-security-and-privilege-escalation/macos-files-folders-and-binaries/universal-binaries-and-mach-o-format.md。将相关的英文文本翻译成中文并返回翻译结果保持完全相同的markdown和html语法。不要翻译代码、黑客技术名称、黑客术语、云/SaaS平台名称如Workspace、aws、gcp...、泄漏一词、渗透测试和markdown标签。此外请不要添加任何额外的内容除了翻译和markdown语法。
```markdown
常见的由此命令加载的段:
- **`__PAGEZERO`**它指示内核将**地址零**映射到**不可读取、写入或执行**。结构中的maxprot和minprot变量设置为零表示此页面上**没有读写执行权限**。
- 这种分配对于**缓解空指针解引用漏洞**很重要。
- **`__TEXT`**:包含**可执行的代码**和**只读的数据**。此段的常见部分有:
- `__text`:编译的二进制代码
- `__const`:常量数据
- `__cstring`:字符串常量
- `__stubs`和`__stubs_helper`:在动态库加载过程中使用
- **`__DATA`**:包含**可写的数据**。
- `__data`:全局变量(已初始化)
- `__bss`:静态变量(未初始化)
- `__objc_*`\_\_objc\_classlist、\_\_objc\_protolist等Objective-C运行时使用的信息
- **`__LINKEDIT`**包含链接器dyld的信息如“符号、字符串和重定位表项”。
- **`__OBJC`**包含Objective-C运行时使用的信息。尽管此信息也可能在\_\_DATA段中找到但位于各种\_\_objc\_\*部分中。
### **`LC_MAIN`**
包含**entryoff属性**中的入口点。在加载时,**dyld**只需将此值添加到(内存中的)二进制文件的基址,然后跳转到此指令以开始执行二进制文件的代码。
### **LC\_CODE\_SIGNATURE**
包含有关Macho-O文件的**代码签名的信息**。它只包含一个**指向签名块的偏移量**。这通常位于文件的末尾。\
但是,您可以在[**此博客文章**](https://davedelong.com/blog/2018/01/10/reading-your-own-entitlements/)和此[**gists**](https://gist.github.com/carlospolop/ef26f8eb9fafd4bc22e69e1a32b81da4)中找到有关此部分的一些信息。
### **LC\_LOAD\_DYLINKER**
包含**动态链接器可执行文件的路径**,该文件将共享库映射到进程地址空间。**值始终设置为`/usr/lib/dyld`**。重要的是要注意在macOS中dylib映射发生在**用户模式**中,而不是内核模式。
### **`LC_LOAD_DYLIB`**
此加载命令描述了一个**动态库**依赖项,它指示**加载器**dyld**加载和链接该库**。Mach-O二进制文件所需的每个库都有一个LC\_LOAD\_DYLIB加载命令。
- 此加载命令是**`dylib_command`**类型的结构其中包含描述实际依赖动态库的struct dylib
```
```objectivec
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*/
};
```
![](<../../../.gitbook/assets/image (558).png>)
您也可以使用命令行界面获取此信息:
```bash
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)
```
一些潜在的与恶意软件相关的库包括:
* **DiskArbitration**监控USB驱动器
* **AVFoundation**:捕获音频和视频
* **CoreWLAN**Wifi扫描。
{% hint style="info" %}
Mach-O二进制文件可以包含一个或多个构造函数这些函数将在**LC\_MAIN**指定的地址之前执行。任何构造函数的偏移量都保存在**\_\_DATA\_CONST**段的**\_\_mod\_init\_func**部分中。
{% endhint %}
## **Mach-O数据**
文件的核心是最后一个区域,即数据区域,它由加载命令区域中的多个段组成。**每个段可以包含多个数据段**。每个数据段都包含一种特定类型的代码或数据。
{% hint style="success" %}
数据基本上是包含由加载命令LC\_SEGMENTS\_64加载的所有信息的部分。
{% endhint %}
![](<../../../.gitbook/assets/image (507) (3).png>)
这包括:
* **函数表**:保存有关程序函数的信息。
* **符号表**:包含二进制文件使用的外部函数的信息
* 它还可以包含内部函数、变量名等等。
您可以使用[Mach-O View](https://sourceforge.net/projects/machoview/)工具来检查:
<figure><img src="../../../.gitbook/assets/image (2) (1) (4).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>
或者使用命令行:
```bash
size -m /bin/ls
```
<details>
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</details>