macOS v10.15 (Catalina) / x64 上的自修改代码



作为移植Forth编译器的一部分,我正在尝试创建一个允许自我修改代码的二进制文件。血腥的细节是 https://github.com/klapauciusisgreat/jonesforth-MacOS-x64

理想情况下,我为用户定义创建一堆页面,并像这样调用 mprotect:

#define __NR_exit 0x2000001
#define __NR_open 0x2000005
#define __NR_close 0x2000006
#define __NR_read 0x2000003
#define __NR_write 0x2000004
#define __NR_mprotect 0x200004a
#define PROT_READ 0x01
#define PROT_WRITE 0x02
#define PROT_EXEC 0x04
#define PROT_ALL (PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC)
#define PAGE_SIZE 4096

// https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-201/bsd/sys/errno.h
#define EACCES    13              /* Permission denied */
#define EINVAL    22              /* Invalid argument */
#define ENOTSUP   45              /* Operation not supported */

/* Assembler entry point. */
.text
.globl start
start:
// Use mprotect to allow read/write/execute of the .bss section
mov $__NR_mprotect, %rax                // mprotect
lea user_defs_start(%rip), %rdi         // Start address
and $-PAGE_SIZE,%rdi                    // Align at page boundary
mov $USER_DEFS_SIZE, %rsi               // Length
mov $PROT_ALL,%rdx
syscall
cmp $EINVAL, %rax
je 1f
cmp $EACCES,%rax
je 2f
test %rax,%rax
je 4f                                   // All good, proceed:
// must be ENOTSUP
mov $2,%rdi                     // First parameter: stderr
lea errENOTSUP(%rip),%rsi       // Second parameter: error message
mov $8,%rdx                     // Third parameter: length of string
mov $__NR_write,%rax            // Write syscall
syscall
jmp 3f
1:
mov $2,%rdi                     // First parameter: stderr
lea errEINVAL(%rip),%rsi        // Second parameter: error message
mov $7,%rdx                     // Third parameter: length of string
mov $__NR_write,%rax            // Write syscall
syscall
jmp 3f
2:
mov $2,%rdi                     // First parameter: stderr
lea errEACCES(%rip),%rsi        // Second parameter: error message
mov $7,%rdx                     // Third parameter: length of string
mov $__NR_write,%rax            // Write syscall
syscall
3:
// did't work -- then exit
xor %rdi,%rdi
mov $__NR_exit,%rax     // syscall: exit
syscall
4:
// All good, let's get started for real:
.
.
.
.set RETURN_STACK_SIZE,8192
.set BUFFER_SIZE,4096
.set USER_DEFS_SIZE,65536*2 // 128 kiB ought to be enough for everybody
.bss
.balign 8
user_defs_start:
.space USER_DEFS_SIZE

但是,我得到一个 EACCES 返回值。我怀疑这是因为苹果设置了一些安全策略,但我没有找到好的文档。

mprotect的源代码在哪里,和/或同时将数据区域标记为可执行和可写的方法是什么?

我发现编译

gcc -segprot __DATA rwx rwx

确实标记了整个数据段 RWX,因此必须以某种方式可以做正确的事情。但我宁愿只使托管 Forth 单词的区域可执行,而不是整个数据段。

我在这里找到了类似的讨论,但没有任何解决方案。

我想在其中"取消保护"exec 权限的段实际上有两个描述其权限的值:

  1. 初始保护设置,对于__DATA我想要 rw-

  2. 最大保护(最松散(设置,我想成为 rwx。

所以首先我需要将 maxprot 字段设置为 rwx。根据 ld 手册页,这应该通过调用带有标志-segprot __DATA rwx rwgccld来实现。但是,Apple 最近对链接器所做的更改基本上忽略了 maxprot 值,并设置 maxprot=initprot。

多亏了 Darfink,您可以使用此脚本在事后调整 maxprot 位。我认为需要具有特殊权利的额外代码签名,但至少对于__DATA段而言,事实并非如此。__TEXT段可能需要使用com.apple.security.cs.disable-executable-page-protection授权进行代码签名。

另请参阅此处了解更多详细信息。

从大局来看,我还应该指出,与其取消保护其他受保护__DATA段的部分,不如从一开始就为具有 rwx 权限的自修改代码创建一个完整的新数据/代码段。这仍然允许操作系统保护其余数据,并且不需要非标准工具。

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