360涅槃，360NirvanTeam

iOS进程通讯安全和利用
360NirvanTeam 2015-12-23 7910

　　iOS有Mach Message，XPC等多种进程通讯方式，由于越狱环境权限较大，进程之间的通讯安全尤为重要。本文通过介绍iOS进程通讯的常用方式，对方式的实现进行安全性分析，给出通讯方式的伪造利用案例及防护方案。

一，iOS IPC概述

Mach Message为iOS进程通信的基本方式，常用的进程通讯均在Mach Message上进行封装

常用的IPC如下：

Mach Message－>MIG－>Distributed Notifications
Mach Message－>Distributed Objects
Mach Message－>XPC－>NSXPC
Mach Message－>CFPort－>CFMessage Port

iOS全部通讯方式Ian Beer整理了一份详细的关系图：

二，常用IPC和适用场景

1，Distributed Notifications

系统层通讯，接收端通过在注册监听系统消息中心，发送端通过发送全局广播的方式进行通讯，适用快捷方便适合轻量级的通讯，越狱插件与前端的通讯方式几乎全部使用此方法。

接收端监听消息demo：

CFNotificationCenterRef distributedCenter = CFNotificationCenterGetDistributedCenter();
CFNotificationSuspensionBehavior behavior =CFNotificationSuspensionBehaviorDeliverImmediately;
CFNotificationCenterAddObserver(distributedCenter,
                                NULL,
                                Callback,
                                CFSTR("xxx"),
                                NULL,
                                behavior);

接收端接收消息后的回调函数：

static void Callback(CFNotificationCenterRef center,
                     void *observer,
                     CFStringRef name,
                     const void *object,
                     CFDictionaryRef userInfo)
{

}

发送端使用底层c函数notify_post(“xxx”)即可发送全局广播，或使用封装好的CFNotificationCenterPostNotification如下

void *object;
CFDictionaryRef userInfo;
CFNotificationCenterRef distributedCenter =CFNotificationCenterGetDistributedCenter();
CFNotificationCenterPostNotification(distributedCenter,
                                     CFSTR("xxx"),
                                     object,
                                     userInfo,
                                     true);

2，CFMessage Port

CFMessage Port通过Mach port实现，适合简单的一对一通讯，通过CFMessagePortCreateLocal创建一个有唯一标识符的本地CFMessagePortRef对象，同时设置回调函数用于处理事件，最后将创建的对象添加到Runloop中实现端口的监听，Runloop收到端口相应的事件即调用指定的回调函数

在iOS7以后CFMessage Port通讯方式已被弃用。

接收端demo：

static CFDataRef Callback(CFMessagePortRef port,
                          SInt32 messageID,
                          CFDataRef data,
                          void *info)
{
}
CFMessagePortRef localPort = CFMessagePortCreateLocal(nil,
                             CFSTR("com.example.app.port.server"),
                             Callback,
                             nil,
                             nil);

CFRunLoopSourceRef runLoopSource =CFMessagePortCreateRunLoopSource(nil, localPort, 0);

CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(),
                   runLoopSource,
                   kCFRunLoopCommonModes);

发送端demo：

CFDataRef data;
SInt32 messageID = 0x1111; // Arbitrary
CFTimeInterval timeout = 10.0;
CFMessagePortRef remotePort =
CFMessagePortCreateRemote(nil,CFSTR("com.example.app.port.client"));
SInt32 status =CFMessagePortSendRequest(remotePort,
                                        messageID,
                                        data,
                                        timeout,
                                        timeout,
                                        NULL,
                                        NULL);
if (status == kCFMessagePortSuccess) {
    // ...
}

3，XPC

2011年开始使用，最早用于OSX10.7和iOS5，在Mach Message基础上进行封装，简化了消息传递细节，通过客户端和服务端建立连接的方式，现作为iOS系统服务的主流通讯方式，除少数系统服务直接只用Mach Message通讯外其他均为XPC

在OSX10.8以后Foundation.framework中添加了NSXPCConnection相关的类，XPC即可使用NSXPCConnection的OC实现，也可使用底层的C实现

客户端demo：

xpc_connection_t client = xpc_connection_create_mach_service("com.apple.test", 
                                                              NULL,
                                                              XPC_CONNECTION_MACH_SERVICE_PRIVILEGED);
xpc_connection_set_event_handler(client, ^void(xpc_object_t response) {
double result = xpc_dictionary_get_double(response, "result");}); 
xpc_connection_resume(client);  
xpc_object_t dictionary = xpc_dictionary_create(NULL, NULL, 0);
xpc_object_t reply = xpc_connection_send_message_with_reply_sync(client, dictionary);

服务端demo：

xpc_connection_t listener=xpc_connection_create_mach_service("com.apple.test1",
                                                              NULL,
                                                              XPC_CONNECTION_MACH_SERVICE_LISTENER);
xpc_connection_set_event_handler(listener,^(xpc_object_t peer){ 
xpc_connection_set_event_handler(static_cast<xpc_connection_t>(peer), ^(xpc_object_t event) {
xpc_type_t type = xpc_get_type(event);
if(type==XPC_TYPE_DICTIONARY){
xpc_object_t dictionary = xpc_dictionary_create(NULL, NULL, 0);
xpc_connection_send_message(static_cast<xpc_connection_t>(peer), dictionary);}
});
xpc_connection_resume(static_cast<xpc_connection_t>(peer));
});
xpc_connection_resume(listener);

XPC为目前最先进的进程通讯方式，但在越狱插件的使用中比Distributed Notifications复杂，iOS所有服务由lauched组织启动，需通过task_get_bootstrap_porto找到lauchd端口，bootstrap_check_in通过lauchd寻找所要启动的服务

三，IPC安全分析及利用

1，越狱环境下主流app通讯方式和隐患

在非越狱环境下程序无法主动调用以上进程通讯方式，进程通讯发生在系统服务间

在越狱环境下分析目前市场上主流的越狱插件360手机卫士pro等，前端与dylib之间的通讯均使用Distributed Notifications

Distributed Notifications通讯为dylib注册监听通知中心中自定义消息名，前端发送此消息名的全局广播则dylib执行回调函数，而自定义的消息名硬编码在二进制文件中可通过IDA提取，所以通讯中存在安全隐患，可以创建第三方app发送带此消息名的广播调用dylib全部功能

2，腾讯手机管家密码破解

手机管家有隐私短信，隐私照片，隐藏app，软件锁等多项隐私保护功能，所有功能均由dylib实现，通过在前端输入密码如果前端判断输入密码正确则对dylib发送指定消息，在密码未知的情况下创建任意app发送此消息则实现密码的全部破解

以破解隐藏app为例，以下为管家监听和发送源码：

检查密码发送端：

dylib监听消息，收到消息执行sub_10800显示全部app：

设置密码隐藏全部指定app

创建任意app执行import<notify.h>

notify_post("DarwinPrivacyManagerUnHiddingNotification");隐藏全部显示

其他破解私密短信和相册同理。

3，其他通讯方式安全性分析

Distributed Notifications为系统级通讯，接收端监听消息无法判断消息来源是否合法。测试了其他进程通讯如Mach Message，XPC，由于所有进程通讯方式均会创建服务名或端口等唯一标示符号，而发送消息函数固定，提取唯一标识符后均可伪造消息。所以在越狱环境下所有进程通讯都是不安全的。

四，IPC保护

发送接收函数固定，在越狱环境阻止通讯伪造可通过阻止硬编码唯一标识符的提取，可使用代码混淆阻止定位到注册消息函数或使用硬编码混淆 https://github.com/pjebs/Obfuscator-iOS

https://github.com/obfuscator-llvm/obfuscator

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