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macOS SIP

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Informações Básicas

System Integrity Protection (SIP) é uma tecnologia de segurança no macOS que protege certos diretórios do sistema contra acessos não autorizados, mesmo para o usuário root. Ela impede modificações nesses diretórios, incluindo a criação, alteração ou exclusão de arquivos. Os principais diretórios que o SIP protege são:

  • /System
  • /bin
  • /sbin
  • /usr

As regras de proteção para esses diretórios e seus subdiretórios são especificadas no arquivo /System/Library/Sandbox/rootless.conf. Neste arquivo, caminhos que começam com um asterisco (*) representam exceções às restrições do SIP.

Por exemplo, a seguinte configuração:

/usr
* /usr/libexec/cups
* /usr/local
* /usr/share/man

indica que o diretório /usr é geralmente protegido pelo SIP. No entanto, modificações são permitidas nos três subdiretórios especificados (/usr/libexec/cups, /usr/local e /usr/share/man), pois eles estão listados com um asterisco inicial (*).

Para verificar se um diretório ou arquivo está protegido pelo SIP, você pode usar o comando ls -lOd para verificar a presença da flag restricted ou sunlnk. Por exemplo:

ls -lOd /usr/libexec/cups
drwxr-xr-x  11 root  wheel  sunlnk 352 May 13 00:29 /usr/libexec/cups

Neste caso, a flag sunlnk indica que o diretório /usr/libexec/cups não pode ser excluído, embora arquivos dentro dele possam ser criados, modificados ou excluídos.

Por outro lado:

ls -lOd /usr/libexec
drwxr-xr-x  338 root  wheel  restricted 10816 May 13 00:29 /usr/libexec

Aqui, a flag restricted indica que o diretório /usr/libexec está protegido pelo SIP. Em um diretório protegido pelo SIP, arquivos não podem ser criados, modificados ou deletados.

Além disso, se um arquivo contém o atributo estendido com.apple.rootless, esse arquivo também estará protegido pelo SIP.

O SIP também limita outras ações do root como:

  • Carregar extensões de kernel não confiáveis
  • Obter task-ports para processos assinados pela Apple
  • Modificar variáveis NVRAM
  • Permitir depuração do kernel

As opções são mantidas na variável nvram como um bitflag (csr-active-config em Intel e lp-sip0 é lido da Árvore de Dispositivos inicializada para ARM). Você pode encontrar as flags no código-fonte do XNU em csr.sh:

Status do SIP

Você pode verificar se o SIP está habilitado no seu sistema com o seguinte comando:

csrutil status

Se precisar desativar o SIP, você deve reiniciar o computador em modo de recuperação (pressionando Command+R durante a inicialização), e então executar o seguinte comando:

csrutil disable

Se você deseja manter o SIP ativado, mas remover as proteções de depuração, pode fazer isso com:

csrutil enable --without debug

Outras Restrições

O SIP também impõe várias outras restrições. Por exemplo, ele proíbe o carregamento de extensões de kernel não assinadas (kexts) e impede o debugging de processos do sistema macOS. Também inibe ferramentas como dtrace de inspecionar processos do sistema.

Mais informações sobre SIP nesta palestra.

Bypasses do SIP

Se um atacante conseguir contornar o SIP, ele poderá:

  • Ler e-mails, mensagens, histórico do Safari... de todos os usuários
  • Conceder permissões para webcam, microfone ou qualquer coisa (escrevendo diretamente sobre o banco de dados TCC protegido pelo SIP) - Bypass do TCC
  • Persistência: Ele poderia salvar um malware em um local protegido pelo SIP e nem mesmo root poderá deletá-lo. Além disso, ele poderia adulterar o MRT.
  • Facilidade para carregar extensões de kernel (ainda existem outras proteções avançadas em vigor para isso).

Pacotes de Instalação

Pacotes de instalação assinados com o certificado da Apple podem contornar suas proteções. Isso significa que até pacotes assinados por desenvolvedores padrão serão bloqueados se tentarem modificar diretórios protegidos pelo SIP.

Arquivo SIP Inexistente

Uma possível brecha é que se um arquivo é especificado em rootless.conf mas atualmente não existe, ele pode ser criado. Malwares poderiam explorar isso para estabelecer persistência no sistema. Por exemplo, um programa malicioso poderia criar um arquivo .plist em /System/Library/LaunchDaemons se ele estiver listado em rootless.conf mas não estiver presente.

com.apple.rootless.install.heritable

{% hint style="danger" %} O direito com.apple.rootless.install.heritable permite contornar o SIP {% endhint %}

Shrootless

Pesquisadores deste post do blog descobriram uma vulnerabilidade no mecanismo de Proteção de Integridade do Sistema (SIP) do macOS, apelidada de vulnerabilidade 'Shrootless'. Essa vulnerabilidade gira em torno do daemon system_installd, que possui um direito, com.apple.rootless.install.heritable, que permite que qualquer um de seus processos filhos contorne as restrições de sistema de arquivos do SIP.

O daemon system_installd instalará pacotes que foram assinados pela Apple.

Os pesquisadores descobriram que durante a instalação de um pacote assinado pela Apple (arquivo .pkg), o system_installd executa quaisquer scripts pós-instalação incluídos no pacote. Esses scripts são executados pelo shell padrão, zsh, que automaticamente executa comandos do arquivo /etc/zshenv, se ele existir, mesmo em modo não interativo. Esse comportamento poderia ser explorado por atacantes: criando um arquivo /etc/zshenv malicioso e esperando que system_installd invoque zsh, eles poderiam realizar operações arbitrárias no dispositivo.

Além disso, descobriu-se que /etc/zshenv poderia ser usado como uma técnica de ataque geral, não apenas para um bypass do SIP. Cada perfil de usuário tem um arquivo ~/.zshenv, que se comporta da mesma maneira que /etc/zshenv, mas não requer permissões de root. Esse arquivo poderia ser usado como um mecanismo de persistência, acionado toda vez que zsh é iniciado, ou como um mecanismo de elevação de privilégio. Se um usuário administrador se elevar a root usando sudo -s ou sudo <comando>, o arquivo ~/.zshenv seria acionado, efetivamente elevando a root.

CVE-2022-22583

Em CVE-2022-22583, descobriu-se que o mesmo processo system_installd ainda poderia ser abusado porque colocava o script pós-instalação dentro de uma pasta com nome aleatório protegida pelo SIP dentro de /tmp. O fato é que /tmp em si não é protegido pelo SIP, então era possível montar uma imagem virtual sobre ele, então o instalador colocaria lá o script pós-instalação, desmontaria a imagem virtual, recriaria todas as pastas e adicionaria o script de pós-instalação com o payload para execução.

utilitário fsck_cs

O bypass explorava o fato de que fsck_cs seguiria links simbólicos e tentaria corrigir o sistema de arquivos apresentado a ele.

Portanto, um atacante poderia criar um link simbólico apontando de /dev/diskX para /System/Library/Extensions/AppleKextExcludeList.kext/Contents/Info.plist e invocar fsck_cs no primeiro. Como o arquivo Info.plist fica corrompido, o sistema operacional não poderia mais controlar as exclusões de extensão de kernel, contornando assim o SIP.

{% code overflow="wrap" %}

ln -s /System/Library/Extensions/AppleKextExcludeList.kext/Contents/Info.plist /dev/diskX
fsck_cs /dev/diskX 1>&-
touch /Library/Extensions/
reboot

{% endcode %}

O arquivo Info.plist mencionado, agora destruído, é usado pelo SIP para colocar em lista branca algumas extensões de kernel e especificamente bloquear outras de serem carregadas. Normalmente, ele coloca na lista negra a própria extensão de kernel da Apple AppleHWAccess.kext, mas com o arquivo de configuração destruído, agora podemos carregá-lo e usá-lo para ler e escrever como quisermos de e para a RAM do sistema.

Montar sobre pastas protegidas pelo SIP

Era possível montar um novo sistema de arquivos sobre pastas protegidas pelo SIP para contornar a proteção.

mkdir evil
# Add contento to the folder
hdiutil create -srcfolder evil evil.dmg
hdiutil attach -mountpoint /System/Library/Snadbox/ evil.dmg

Bypass de Atualização (2016)

Quando executado, o aplicativo de atualização/instalação (ou seja, Install macOS Sierra.app) configura o sistema para inicializar a partir de uma imagem de disco de instalação (que está embutida dentro do aplicativo baixado). Esta imagem de disco de instalação contém a lógica para atualizar o sistema operacional, por exemplo, de OS X El Capitan para macOS Sierra.

Para inicializar o sistema a partir da imagem de atualização/instalação (InstallESD.dmg), o Install macOS Sierra.app utiliza a utilidade bless (que herda o entitlement com.apple.rootless.install.heritable):

{% code overflow="wrap" %}

/usr/sbin/bless -setBoot -folder /Volumes/Macintosh HD/macOS Install Data -bootefi /Volumes/Macintosh HD/macOS Install Data/boot.efi -options config="\macOS Install Data\com.apple.Boot" -label macOS Installer

{% endcode %}

Portanto, se um atacante puder modificar a imagem de atualização (InstallESD.dmg) antes que o sistema inicialize a partir dela, ele pode contornar o SIP.

A maneira de modificar a imagem para infectá-la era substituir um carregador dinâmico (dyld) que carregaria e executaria ingenuamente a biblioteca dinâmica maliciosa no contexto do aplicativo. Como a biblioteca dinâmica libBaseIA. Portanto, sempre que o aplicativo instalador for iniciado pelo usuário (ou seja, para atualizar o sistema), nossa biblioteca dinâmica maliciosa (chamada libBaseIA.dylib) também será carregada e executada no instalador.

Agora 'dentro' do aplicativo instalador, podemos controlar essa fase do processo de atualização. Como o instalador vai 'abençoar' a imagem, tudo o que temos que fazer é subverter a imagem, InstallESD.dmg, antes de ser usada. Foi possível fazer isso interceptando o método extractBootBits com um swizzling de método.
Tendo o código malicioso executado logo antes da imagem de disco ser usada, é hora de infectá-la.

Dentro de InstallESD.dmg há outra imagem de disco embutida BaseSystem.dmg que é o 'sistema de arquivos raiz' do código de atualização. Foi possível injetar uma biblioteca dinâmica no BaseSystem.dmg para que o código malicioso seja executado dentro do contexto de um processo que pode modificar arquivos no nível do OS.

systemmigrationd (2023)

Nesta palestra do DEF CON 31, é mostrado como o systemmigrationd (que pode contornar o SIP) executa um script bash e um script perl, que podem ser abusados através das variáveis de ambiente BASH_ENV e PERL5OPT.

com.apple.rootless.install

{% hint style="danger" %} O direito com.apple.rootless.install permite contornar o SIP {% endhint %}

De CVE-2022-26712 O serviço XPC do sistema /System/Library/PrivateFrameworks/ShoveService.framework/Versions/A/XPCServices/SystemShoveService.xpc possui o direito com.apple.rootless.install, que concede ao processo permissão para contornar as restrições do SIP. Ele também expõe um método para mover arquivos sem qualquer verificação de segurança.

Sealed System Snapshots

Sealed System Snapshots são um recurso introduzido pela Apple no macOS Big Sur (macOS 11) como parte do seu mecanismo de System Integrity Protection (SIP) para fornecer uma camada adicional de segurança e estabilidade do sistema. Eles são essencialmente versões somente leitura do volume do sistema.

Aqui está um olhar mais detalhado:

  1. Sistema Imutável: Sealed System Snapshots tornam o volume do sistema macOS "imutável", o que significa que ele não pode ser modificado. Isso impede quaisquer alterações não autorizadas ou acidentais no sistema que possam comprometer a segurança ou a estabilidade do sistema.
  2. Atualizações de Software do Sistema: Quando você instala atualizações ou upgrades do macOS, o macOS cria um novo snapshot do sistema. O volume de inicialização do macOS então usa APFS (Apple File System) para mudar para este novo snapshot. Todo o processo de aplicação de atualizações se torna mais seguro e confiável, pois o sistema pode sempre reverter para o snapshot anterior se algo der errado durante a atualização.
  3. Separação de Dados: Em conjunto com o conceito de separação de volumes de Dados e Sistema introduzido no macOS Catalina, o recurso Sealed System Snapshot garante que todos os seus dados e configurações sejam armazenados em um volume "Dados" separado. Esta separação torna seus dados independentes do sistema, o que simplifica o processo de atualizações do sistema e aumenta a segurança do sistema.

Lembre-se de que esses snapshots são gerenciados automaticamente pelo macOS e não ocupam espaço adicional no seu disco, graças às capacidades de compartilhamento de espaço do APFS. Também é importante notar que esses snapshots são diferentes dos snapshots do Time Machine, que são backups acessíveis pelo usuário de todo o sistema.

Verificar Snapshots

O comando diskutil apfs list lista os detalhes dos volumes APFS e seu layout:

+-- Container disk3 966B902E-EDBA-4775-B743-CF97A0556A13
|   ====================================================
|   APFS Container Reference:     disk3
|   Size (Capacity Ceiling):      494384795648 B (494.4 GB)
|   Capacity In Use By Volumes:   219214536704 B (219.2 GB) (44.3% used)
|   Capacity Not Allocated:       275170258944 B (275.2 GB) (55.7% free)
|   |
|   +-< Physical Store disk0s2 86D4B7EC-6FA5-4042-93A7-D3766A222EBE
|   |   -----------------------------------------------------------
|   |   APFS Physical Store Disk:   disk0s2
|   |   Size:                       494384795648 B (494.4 GB)
|   |
|   +-> Volume disk3s1 7A27E734-880F-4D91-A703-FB55861D49B7
|   |   ---------------------------------------------------
|   |   APFS Volume Disk (Role):   disk3s1 (System)
|   |   Name:                      Macintosh HD (Case-insensitive)
|   |   Mount Point:               /System/Volumes/Update/mnt1
|   |   Capacity Consumed:         12819210240 B (12.8 GB)
|   |   Sealed:                    Broken
|   |   FileVault:                 Yes (Unlocked)
|   |   Encrypted:                 No
|   |   |
|   |   Snapshot:                  FAA23E0C-791C-43FF-B0E7-0E1C0810AC61
|   |   Snapshot Disk:             disk3s1s1
|   |   Snapshot Mount Point:      /
|   |   Snapshot Sealed:           Yes
[...]
+-> Volume disk3s5 281959B7-07A1-4940-BDDF-6419360F3327
|   ---------------------------------------------------
|   APFS Volume Disk (Role):   disk3s5 (Data)
|   Name:                      Macintosh HD - Data (Case-insensitive)
    |   Mount Point:               /System/Volumes/Data
    |   Capacity Consumed:         412071784448 B (412.1 GB)
    |   Sealed:                    No
|   FileVault:                 Yes (Unlocked)

Na saída anterior é possível ver que locais acessíveis pelo usuário estão montados em /System/Volumes/Data.

Além disso, snapshot do volume do sistema macOS está montado em / e está selado (assinado criptograficamente pelo OS). Então, se o SIP for contornado e modificado, o OS não inicializará mais.

Também é possível verificar se o selo está habilitado executando:

csrutil authenticated-root status
Authenticated Root status: enabled

Além disso, o disco de snapshot também é montado como somente leitura:

mount
/dev/disk3s1s1 on / (apfs, sealed, local, read-only, journaled)
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