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基本信息
Mach-o 二进制文件的真正入口点是动态链接器,在 LC_LOAD_DYLINKER
中定义,通常为 /usr/lib/dyld
。
这个链接器需要定位所有可执行库,在内存中映射它们,并链接所有非懒加载库。只有在此过程完成后,二进制文件的入口点才会被执行。
当然,dyld
没有任何依赖(它使用系统调用和 libSystem 片段)。
如果此链接器包含任何漏洞,因为它在执行任何二进制文件(甚至是高度特权的二进制文件)之前被执行,将有可能提升权限。
流程
Dyld 将由 dyldboostrap::start
加载,它还会加载诸如栈保护之类的东西。这是因为此函数将在其**apple
参数向量中接收此类敏感的值**。
dyls::_main()
是 dyld 的入口点,它的第一个任务是运行 configureProcessRestrictions()
,通常会限制**DYLD_*
**环境变量,详细说明在:
然后,它映射 dyld 共享缓存,其中预链接了所有重要的系统库,然后映射二进制文件依赖的库,并递归继续,直到加载所有需要的库。因此:
它开始加载插入的库,使用 DYLD_INSERT_LIBRARIES
(如果允许)
一旦所有库都加载完毕,这些库的初始化程序将被运行。这些程序使用**__attribute__((constructor))
编写,在 LC_ROUTINES[_64]
中定义(现在已弃用),或者通过指针在一个带有 S_MOD_INIT_FUNC_POINTERS
标志的部分中(通常为:__DATA.__MOD_INIT_FUNC
**)。
终结器使用**__attribute__((destructor))
编写,并位于一个带有 S_MOD_TERM_FUNC_POINTERS
标志的部分中(__DATA.__mod_term_func
**)。
存根
macOS 中的所有二进制文件都是动态链接的。因此,它们包含一些存根部分,帮助二进制文件在不同的机器和上下文中跳转到正确的代码。在执行二进制文件时,需要 dyld 来解析这些地址(至少是非懒加载的地址)。
二进制文件中的一些存根部分:
__TEXT.__[auth_]stubs
:来自 __DATA
部分的指针
__TEXT.__stub_helper
:调用带有要调用函数信息的动态链接的小代码
__DATA.__[auth_]got
:全局偏移表(指向导入函数的地址,在解析后绑定(在加载时绑定,因为它标记为 S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS
))
__DATA.__nl_symbol_ptr
:非懒加载符号指针(在加载时绑定,因为它标记为 S_NON_LAZY_SYMBOL_POINTERS
)
__DATA.__la_symbol_ptr
:惰性符号指针(首次访问时绑定)
请注意,带有前缀 "auth_" 的指针使用一个进程内加密密钥进行保护(PAC)。此外,可以使用 arm64 指令 BLRA[A/B]
在跟随指针之前验证指针。而 RETA[A/B] 可以用于替代 RET 地址。
实际上,__TEXT.__auth_stubs
中的代码将使用 braa
而不是 bl
来调用请求的函数以验证指针。
还要注意,当前的 dyld 版本将所有内容加载为非懒加载。
查找惰性符号
//gcc load.c -o load
#include <stdio.h>
int main (int argc, char **argv, char **envp, char **apple)
{
printf("Hi\n");
}
有趣的反汇编部分:
; objdump -d ./load
100003f7c: 90000000 adrp x0, 0x100003000 <_main+0x1c>
100003f80: 913e9000 add x0, x0, #4004
100003f84: 94000005 bl 0x100003f98 <_printf+0x100003f98>
可以看到跳转到调用 printf 的位置是在 __TEXT.__stubs
:
objdump --section-headers ./load
./load: file format mach-o arm64
Sections:
Idx Name Size VMA Type
0 __text 00000038 0000000100003f60 TEXT
1 __stubs 0000000c 0000000100003f98 TEXT
2 __cstring 00000004 0000000100003fa4 DATA
3 __unwind_info 00000058 0000000100003fa8 DATA
4 __got 00000008 0000000100004000 DATA
在**__stubs
**部分的反汇编中:
objdump -d --section=__stubs ./load
./load: file format mach-o arm64
Disassembly of section __TEXT,__stubs:
0000000100003f98 <__stubs>:
100003f98: b0000010 adrp x16, 0x100004000 <__stubs+0x4>
100003f9c: f9400210 ldr x16, [x16]
100003fa0: d61f0200 br x16
你可以看到我们正在跳转到GOT的地址,在这种情况下,它是通过非延迟解析的,将包含printf函数的地址。
在其他情况下,而不是直接跳转到GOT,它可以跳转到**__DATA.__la_symbol_ptr
,它将加载一个代表它正在尝试加载的函数的值,然后跳转到__TEXT.__stub_helper
,它跳转到包含dyld_stub_binder
地址的__DATA.__nl_symbol_ptr
,该函数接受函数编号和地址作为参数。
在找到搜索的函数地址后,该最后一个函数将其写入__TEXT.__stub_helper
**中的相应位置,以避免将来进行查找。
但请注意,当前dyld版本将所有内容都作为非延迟加载。
Dyld操作码
最后,**dyld_stub_binder
**需要找到指定的函数并将其写入正确的地址,以免再次搜索。为此,它在dyld内部使用操作码(有限状态机)。
apple[]参数向量
在macOS中,主函数实际上接收4个参数而不是3个。第四个称为apple,每个条目的形式为key=value
。例如:
// gcc apple.c -o apple
#include <stdio.h>
int main (int argc, char **argv, char **envp, char **apple)
{
for (int i=0; apple[i]; i++)
printf("%d: %s\n", i, apple[i])
}
结果:
0: executable_path=./a
1:
2:
3:
4: ptr_munge=
5: main_stack=
6: executable_file=0x1a01000012,0x5105b6a
7: dyld_file=0x1a01000012,0xfffffff0009834a
8: executable_cdhash=757a1b08ab1a79c50a66610f3adbca86dfd3199b
9: executable_boothash=f32448504e788a2c5935e372d22b7b18372aa5aa
10: arm64e_abi=os
11: th_port=
当这些值到达主函数时,敏感信息已经被删除,否则可能会导致数据泄漏。
在进入主函数之前,可以通过调试查看所有这些有趣的值:
lldb ./apple
(lldb) target create "./a"
当前可执行文件设置为'/tmp/a' (arm64)。
(lldb) process launch -s
[..]
(lldb) mem read $sp
0x16fdff510: 00 00 00 00 01 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 ................
0x16fdff520: d8 f6 df 6f 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ...o............
(lldb) x/55s 0x016fdff6d8
[...]
0x16fdffd6a: "TERM_PROGRAM=WarpTerminal"
0x16fdffd84: "WARP_USE_SSH_WRAPPER=1"
0x16fdffd9b: "WARP_IS_LOCAL_SHELL_SESSION=1"
0x16fdffdb9: "SDKROOT=/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX14.4.sdk"
0x16fdffe24: "NVM_DIR=/Users/carlospolop/.nvm"
0x16fdffe44: "CONDA_CHANGEPS1=false"
0x16fdffe5a: ""
0x16fdffe5b: ""
0x16fdffe5c: ""
0x16fdffe5d: ""
0x16fdffe5e: ""
0x16fdffe5f: ""
0x16fdffe60: "pfz=0xffeaf0000"
0x16fdffe70: "stack_guard=0x8af2b510e6b800b5"
0x16fdffe8f: "malloc_entropy=0xf2349fbdea53f1e4,0x3fd85d7dcf817101"
0x16fdffec4: "ptr_munge=0x983e2eebd2f3e746"
0x16fdffee1: "main_stack=0x16fe00000,0x7fc000,0x16be00000,0x4000000"
0x16fdfff17: "executable_file=0x1a01000012,0x5105b6a"
0x16fdfff3e: "dyld_file=0x1a01000012,0xfffffff0009834a"
0x16fdfff67: "executable_cdhash=757a1b08ab1a79c50a66610f3adbca86dfd3199b"
0x16fdfffa2: "executable_boothash=f32448504e788a2c5935e372d22b7b18372aa5aa"
0x16fdfffdf: "arm64e_abi=os"
0x16fdfffed: "th_port=0x103"
0x16fdffffb: ""
dyld_all_image_infos
这是由dyld导出的一个结构,包含有关dyld状态的信息,可以在源代码中找到,包括版本、指向dyld_image_info数组的指针、指向dyld_image_notifier的指针、如果进程与共享缓存分离、是否调用了libSystem初始化程序、指向dyld自身Mach头文件的指针、指向dyld版本字符串的指针...
dyld环境变量
调试dyld
有助于了解dyld操作的有趣环境变量:
检查加载的每个库:
DYLD_PRINT_LIBRARIES=1 ./apple
dyld[19948]: <9F848759-9AB8-3BD2-96A1-C069DC1FFD43> /private/tmp/a
dyld[19948]: <F0A54B2D-8751-35F1-A3CF-F1A02F842211> /usr/lib/libSystem.B.dylib
dyld[19948]: <C683623C-1FF6-3133-9E28-28672FDBA4D3> /usr/lib/system/libcache.dylib
dyld[19948]: <BFDF8F55-D3DC-3A92-B8A1-8EF165A56F1B> /usr/lib/system/libcommonCrypto.dylib
dyld[19948]: <B29A99B2-7ADE-3371-A774-B690BEC3C406> /usr/lib/system/libcompiler_rt.dylib
dyld[19948]: <65612C42-C5E4-3821-B71D-DDE620FB014C> /usr/lib/system/libcopyfile.dylib
dyld[19948]: <B3AC12C0-8ED6-35A2-86C6-0BFA55BFF333> /usr/lib/system/libcorecrypto.dylib
dyld[19948]: <8790BA20-19EC-3A36-8975-E34382D9747C> /usr/lib/system/libdispatch.dylib
dyld[19948]: <4BB77515-DBA8-3EDF-9AF7-3C9EAE959EA6> /usr/lib/system/libdyld.dylib
dyld[19948]: <F7CE9486-FFF5-3CB8-B26F-75811EF4283A> /usr/lib/system/libkeymgr.dylib
dyld[19948]: <1A7038EC-EE49-35AE-8A3C-C311083795FB> /usr/lib/system/libmacho.dylib
[...]
检查每个库是如何加载的:
DYLD_PRINT_SEGMENTS=1 ./apple
dyld[21147]: re-using existing shared cache (/System/Volumes/Preboot/Cryptexes/OS/System/Library/dyld/dyld_shared_cache_arm64e):
dyld[21147]: 0x181944000->0x1D5D4BFFF init=5, max=5 __TEXT
dyld[21147]: 0x1D5D4C000->0x1D5EC3FFF init=1, max=3 __DATA_CONST
dyld[21147]: 0x1D7EC4000->0x1D8E23FFF init=3, max=3 __DATA
dyld[21147]: 0x1D8E24000->0x1DCEBFFFF init=3, max=3 __AUTH
dyld[21147]: 0x1DCEC0000->0x1E22BFFFF init=1, max=3 __AUTH_CONST
dyld[21147]: 0x1E42C0000->0x1E5457FFF init=1, max=1 __LINKEDIT
dyld[21147]: 0x1E5458000->0x22D173FFF init=5, max=5 __TEXT
dyld[21147]: 0x22D174000->0x22D9E3FFF init=1, max=3 __DATA_CONST
dyld[21147]: 0x22F9E4000->0x230F87FFF init=3, max=3 __DATA
dyld[21147]: 0x230F88000->0x234EC3FFF init=3, max=3 __AUTH
dyld[21147]: 0x234EC4000->0x237573FFF init=1, max=3 __AUTH_CONST
dyld[21147]: 0x239574000->0x270BE3FFF init=1, max=1 __LINKEDIT
dyld[21147]: Kernel mapped /private/tmp/a
dyld[21147]: __PAGEZERO (...) 0x000000904000->0x000101208000
dyld[21147]: __TEXT (r.x) 0x000100904000->0x000100908000
dyld[21147]: __DATA_CONST (rw.) 0x000100908000->0x00010090C000
dyld[21147]: __LINKEDIT (r..) 0x00010090C000->0x000100910000
dyld[21147]: Using mapping in dyld cache for /usr/lib/libSystem.B.dylib
dyld[21147]: __TEXT (r.x) 0x00018E59D000->0x00018E59F000
dyld[21147]: __DATA_CONST (rw.) 0x0001D5DFDB98->0x0001D5DFDBA8
dyld[21147]: __AUTH_CONST (rw.) 0x0001DDE015A8->0x0001DDE01878
dyld[21147]: __AUTH (rw.) 0x0001D9688650->0x0001D9688658
dyld[21147]: __DATA (rw.) 0x0001D808AD60->0x0001D808AD68
dyld[21147]: __LINKEDIT (r..) 0x000239574000->0x000270BE4000
dyld[21147]: Using mapping in dyld cache for /usr/lib/system/libcache.dylib
dyld[21147]: __TEXT (r.x) 0x00018E597000->0x00018E59D000
dyld[21147]: __DATA_CONST (rw.) 0x0001D5DFDAF0->0x0001D5DFDB98
dyld[21147]: __AUTH_CONST (rw.) 0x0001DDE014D0->0x0001DDE015A8
dyld[21147]: __LINKEDIT (r..) 0x000239574000->0x000270BE4000
[...]
打印每个库初始化程序运行时的信息:
DYLD_PRINT_INITIALIZERS=1 ./apple
dyld[21623]: running initializer 0x18e59e5c0 in /usr/lib/libSystem.B.dylib
[...]
其他
DYLD_BIND_AT_LAUNCH
: 惰性绑定将使用非惰性绑定解析
DYLD_DISABLE_PREFETCH
: 禁用对 __DATA 和 __LINKEDIT 内容的预取
DYLD_FORCE_FLAT_NAMESPACE
: 单级绑定
DYLD_[FRAMEWORK/LIBRARY]_PATH | DYLD_FALLBACK_[FRAMEWORK/LIBRARY]_PATH | DYLD_VERSIONED_[FRAMEWORK/LIBRARY]_PATH
: 解析路径
DYLD_INSERT_LIBRARIES
: 加载特定库
DYLD_PRINT_TO_FILE
: 将 dyld 调试信息写入文件
DYLD_PRINT_APIS
: 打印 libdyld API 调用
DYLD_PRINT_APIS_APP
: 打印主程序调用的 libdyld API
DYLD_PRINT_BINDINGS
: 绑定时打印符号
DYLD_WEAK_BINDINGS
: 仅在绑定时打印弱符号
DYLD_PRINT_CODE_SIGNATURES
: 打印代码签名注册操作
DYLD_PRINT_DOFS
: 打印加载的 D-Trace 对象格式部分
DYLD_PRINT_ENV
: 打印 dyld 可见的环境变量
DYLD_PRINT_INTERPOSTING
: 打印 interposing 操作
DYLD_PRINT_LIBRARIES
: 打印加载的库
DYLD_REBASING
: 打印符号重新定位操作
DYLD_RPATHS
: 打印 @rpath 的扩展
DYLD_PRINT_SEGMENTS
: 打印 Mach-O 段的映射
DYLD_PRINT_STATISTICS
: 打印时间统计信息
DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS
: 打印详细的时间统计信息
DYLD_PRINT_WARNINGS
: 打印警告消息
DYLD_SHARED_CACHE_DIR
: 用于共享库缓存的路径
DYLD_SHARED_REGION
: "use", "private", "avoid"
可以通过类似以下方式找到更多内容:
strings /usr/lib/dyld | grep "^DYLD_" | sort -u
或者从https://opensource.apple.com/tarballs/dyld/dyld-852.2.tar.gz下载dyld项目,并在文件夹内运行:
find . -type f | xargs grep strcmp| grep key,\ \" | cut -d'"' -f2 | sort -u
参考资料
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