【问题标题】:What would be the best approach patch-finding the pointer of a certain function on the XNU Kernel?在 XNU 内核上找到某个函数的指针的最佳方法是什么?
【发布时间】:2021-04-07 12:43:14
【问题描述】:

我目前正在为 iOS 13.7 开发 iOS 越狱。 作为越狱的一部分,我需要对内存中的 XNU 内核进行一系列补丁。 当然,内核受到kASLRKPP/KTRR 和其他内存看门狗的保护,如果某些内容被修改,则会触发内核恐慌。 幸运的是,KTRR(仅内核文本就绪区域)只能保护不应更改的静态数据(即TEXT 部分和常量)。变量仍然可以更改。

我正在构建一个 PatchFinder,它应该根据指示符号在 XNU 内存中定位一个函数或变量,我想知道对此最有效的方法是什么。

我目前正在通过in7egal 在 iOS 8 时代的 PatchFinder made publicly available 之上进行调整,如下所示:

uint32_t find_cs_enforcement_disable_amfi(uint32_t region, uint8_t* kdata, size_t ksize)
{
    // Find a function referencing cs_enforcement_disable_amfi
    const uint8_t search_function[] = {0x20, 0x68, 0x40, 0xF4, 0x40, 0x70, 0x20, 0x60, 0x00, 0x20, 0x90, 0xBD};
    uint8_t* ptr = memmem(kdata, ksize, search_function, sizeof(search_function));
    if(!ptr)
        return 0;

    // Only LDRB in there should try to dereference cs_enforcement_disable_amfi
    uint16_t* ldrb = find_last_insn_matching(region, kdata, ksize, (uint16_t*) ptr, insn_is_ldrb_imm);
    if(!ldrb)
        return 0;

    // Weird, not the right one.
    if(insn_ldrb_imm_imm(ldrb) != 0 || insn_ldrb_imm_rt(ldrb) > 12)
        return 0;

    // See what address that LDRB is dereferencing
    return find_pc_rel_value(region, kdata, ksize, ldrb, insn_ldrb_imm_rn(ldrb));
}

我想知道是否有更快或更可靠的方法来定位cs_enforcement_disable_amfi

一旦被 XNU Kernel 内存中的 PatchFinder 找到,它的使用方式如下:

uint32_t cs_enforcement_disable_amfi = find_cs_enforcement_disable_amfi(kernel_base, kdata, ksize);
    printf("cs_enforcement_disable_amfi is at=0x%08x\n",cs_enforcement_disable_amfi);
    if (cs_enforcement_disable_amfi){
        char patch[] ="\x00\xbf\x00\xbf\x00\xbf\x00\xbf\x00\xbf";
        kern_return_t kernret = vm_write(proccessTask, cs_enforcement_disable_amfi+kernel_base, patch, sizeof(patch)-1);
        if (kernret == KERN_SUCCESS){
            printf("Successfully patched cs_enforcement_disable_amfi\n");
        }
    }

所以 PatchFinder 必须能够可靠地返回指向 cs_enforcement_disable_amfi 的指针,否则我会盲目地写入无效(或有效但不同)的地址,这几乎肯定会触发内存损坏。

当前代码在大多数情况下确实返回了指向cs_enforcement_disable_amfi 的有效指针,但在大约 10-15% 的时间里随机使内核恐慌,这意味着它返回的地址在 10-15% 的时间里是无效的。不知道如何使它更可靠。

【问题讨论】:

    标签: ios c reverse-engineering jailbreak


    【解决方案1】:

    您要查找的变量已不存在。

    第一个 sn-p 中的字节组成 Thumb 指令,在 32 位内核缓存中的 AMFI 中找到此函数:

    0x8074ad04      90b5           push {r4, r7, lr}
    0x8074ad06      01af           add r7, sp, 4
    0x8074ad08      0d48           ldr r0, [0x8074ad40]
    0x8074ad0a      7844           add r0, pc
    0x8074ad0c      0078           ldrb r0, [r0]
    0x8074ad0e      0128           cmp r0, 1
    0x8074ad10      03d1           bne 0x8074ad1a
    0x8074ad12      0020           movs r0, 0
    0x8074ad14      00f04efa       bl 0x8074b1b4
    0x8074ad18      30b9           cbnz r0, 0x8074ad28
    0x8074ad1a      7c69           ldr r4, [r7, 0x14]
    0x8074ad1c      002c           cmp r4, 0
    0x8074ad1e      05d0           beq 0x8074ad2c
    0x8074ad20      2068           ldr r0, [r4]
    0x8074ad22      40f44070       orr r0, r0, 0x300
    0x8074ad26      2060           str r0, [r4]
    0x8074ad28      0020           movs r0, 0
    0x8074ad2a      90bd           pop {r4, r7, pc}
    

    鉴于魔术常数0x300 以及 AMFI 的 __TEXT_EXEC 段非常小,我们可以在其他内核中轻松找到它,包括 64 位内核。
    这是在 8.4 上的 iPhone 5s 上的样子:

    0xffffff800268d2e4      f44fbea9       stp x20, x19, [sp, -0x20]!
    0xffffff800268d2e8      fd7b01a9       stp x29, x30, [sp, 0x10]
    0xffffff800268d2ec      fd430091       add x29, sp, 0x10
    0xffffff800268d2f0      f30307aa       mov x19, x7
    0xffffff800268d2f4      e8fc1110       adr x8, section.com.apple.driver.AppleMobileFileIntegrity.10.__DATA.__bss
    0xffffff800268d2f8      1f2003d5       nop
    0xffffff800268d2fc      08054039       ldrb w8, [x8, 1]
    0xffffff800268d300      a8000037       tbnz w8, 0, 0xffffff800268d314
    0xffffff800268d304      130100b4       cbz x19, 0xffffff800268d324
    0xffffff800268d308      680240b9       ldr w8, [x19]
    0xffffff800268d30c      08051832       orr w8, w8, 0x300
    0xffffff800268d310      680200b9       str w8, [x19]
    0xffffff800268d314      00008052       mov w0, 0
    0xffffff800268d318      fd7b41a9       ldp x29, x30, [sp, 0x10]
    0xffffff800268d31c      f44fc2a8       ldp x20, x19, [sp], 0x20
    0xffffff800268d320      c0035fd6       ret
    

    但是到了 iOS 11 的时候,这个变量已经消失了:

    0xfffffff006245d84      f44fbea9       stp x20, x19, [sp, -0x20]!
    0xfffffff006245d88      fd7b01a9       stp x29, x30, [sp, 0x10]
    0xfffffff006245d8c      fd430091       add x29, sp, 0x10
    0xfffffff006245d90      f30307aa       mov x19, x7
    0xfffffff006245d94      130100b4       cbz x19, 0xfffffff006245db4
    0xfffffff006245d98      680240b9       ldr w8, [x19]
    0xfffffff006245d9c      08051832       orr w8, w8, 0x300
    0xfffffff006245da0      680200b9       str w8, [x19]
    0xfffffff006245da4      00008052       mov w0, 0
    0xfffffff006245da8      fd7b41a9       ldp x29, x30, [sp, 0x10]
    0xfffffff006245dac      f44fc2a8       ldp x20, x19, [sp], 0x20
    0xfffffff006245db0      c0035fd6       ret
    

    查看 iOS 12.0b1,我们可以了解该函数的签名:

    _vnode_check_exec(ucred*, vnode*, vnode*, label*, label*, label*, componentname*, unsigned int*, void*, unsigned long)
    

    是的,找到这个函数真的很容易:

    1. 查找 AMFI 的 __TEXT_EXEC 段。
    2. 在其中找到orr wN, wN, 0x300

    但这对你没有帮助,除非你破坏了内核完整性。

    【讨论】:

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