# macOS 内核与系统扩展

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## XNU 内核

**macOS 的核心是 XNU**，代表“X is Not Unix”。这个内核基本上由 **Mach 微内核**（稍后讨论）和来自伯克利软件分发（**BSD**）的元素组成。XNU 还通过一个名为 I/O Kit 的系统提供 **内核驱动程序的平台**。XNU 内核是 Darwin 开源项目的一部分，这意味着 **其源代码是公开可获取的**。

从安全研究人员或 Unix 开发者的角度来看，**macOS** 感觉与 **FreeBSD** 系统非常 **相似**，具有优雅的 GUI 和一系列自定义应用程序。大多数为 BSD 开发的应用程序可以在 macOS 上编译和运行，而无需修改，因为 Unix 用户熟悉的命令行工具在 macOS 中都存在。然而，由于 XNU 内核包含 Mach，因此传统 Unix 类系统与 macOS 之间存在一些显著差异，这些差异可能导致潜在问题或提供独特优势。

XNU 的开源版本：[https://opensource.apple.com/source/xnu/](https://opensource.apple.com/source/xnu/)

### Mach

Mach 是一个 **微内核**，旨在 **与 UNIX 兼容**。其一个关键设计原则是 **最小化** 在 **内核** 空间中运行的 **代码** 数量，而允许许多典型的内核功能，如文件系统、网络和 I/O，**作为用户级任务运行**。

在 XNU 中，Mach 负责内核通常处理的许多关键低级操作，如处理器调度、多任务处理和虚拟内存管理。

### BSD

XNU **内核** 还 **包含** 大量来自 **FreeBSD** 项目的代码。这些代码 **与 Mach 一起作为内核的一部分运行**，在同一地址空间中。然而，XNU 中的 FreeBSD 代码可能与原始 FreeBSD 代码有显著不同，因为需要进行修改以确保其与 Mach 的兼容性。FreeBSD 为许多内核操作做出贡献，包括：

- 进程管理
- 信号处理
- 基本安全机制，包括用户和组管理
- 系统调用基础设施
- TCP/IP 堆栈和套接字
- 防火墙和数据包过滤

由于 BSD 和 Mach 之间的不同概念框架，理解它们之间的交互可能很复杂。例如，BSD 将进程作为其基本执行单元，而 Mach 基于线程操作。这种差异在 XNU 中通过 **将每个 BSD 进程与一个包含恰好一个 Mach 线程的 Mach 任务关联** 来调和。当使用 BSD 的 fork() 系统调用时，内核中的 BSD 代码使用 Mach 函数来创建任务和线程结构。

此外，**Mach 和 BSD 各自维护不同的安全模型**：**Mach 的** 安全模型基于 **端口权限**，而 BSD 的安全模型基于 **进程所有权**。这两种模型之间的差异偶尔会导致本地特权提升漏洞。除了典型的系统调用外，还有 **Mach 陷阱，允许用户空间程序与内核交互**。这些不同的元素共同构成了 macOS 内核的多面性混合架构。

### I/O Kit - 驱动程序

I/O Kit 是 XNU 内核中的一个开源、面向对象的 **设备驱动程序框架**，处理 **动态加载的设备驱动程序**。它允许在内核中动态添加模块化代码，支持多种硬件。

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macos-iokit.md
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### IPC - 进程间通信

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../macos-proces-abuse/macos-ipc-inter-process-communication/
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## macOS 内核扩展

由于代码将以高权限运行，macOS 对加载内核扩展（.kext）**非常严格**。实际上，默认情况下几乎不可能（除非找到绕过方法）。

在以下页面中，您还可以看到如何恢复 macOS 在其 **kernelcache** 中加载的 `.kext`：

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macos-kernel-extensions.md
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### macOS 系统扩展

macOS 创建了系统扩展，而不是使用内核扩展，提供用户级 API 与内核交互。这样，开发人员可以避免使用内核扩展。

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macos-system-extensions.md
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## 参考文献

- [**The Mac Hacker's Handbook**](https://www.amazon.com/-/es/Charlie-Miller-ebook-dp-B004U7MUMU/dp/B004U7MUMU/ref=mt_other?_encoding=UTF8&me=&qid=)
- [**https://taomm.org/vol1/analysis.html**](https://taomm.org/vol1/analysis.html)

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