«Джейлбрейкнутое» устройство Apple — это не только новые возможности, но и дополнительные проблемы с безопасностью самого устройства и работающих на нем приложений. Сегодня мы поговорим о том, что такое джейлбрейк, как он работает и каковы его последствия для системы безопасности.

vnezakona-featured

Что такое jailbreak?

Итак, jailbreak — это специальная программа для снятия некоторых ограничений безопасности системы посредством эксплойтов. Со временем данное определение четко закрепилось за взломом устройств от компании Apple: iPod, iPad, Apple TV, iPhone. Такое название было дано в связи с основной его целью — взломом песочницы, но песочница эта настолько хорошая, что ее прозвали тюрьмой (jail). Для устройств под управлением ОС Android почти аналогичный процесс называется root’ованием, что связано с конечной целью — работой от пользователя root. Необходимо также не путать эти термины с понятием unlock, под которым подразумевается отвязка оператора сотовой связи, установленного с покупкой телефона. И стоит понимать, что jailbreak зависит от hardware и software: эксплойты, лежащие в его основе, могут использовать особенности как железа, так и программных составляющих. Так что наличие jailbreak под какое-то устройство X с OC Y не означает его работоспособность на устройстве Z с ОС Y или устройстве X с ОС K.

При этом сами jailbreak’и бывают двух типов:

  • tethered (привязанный);
  • untethered (непривязанный).

Привязанный означает, что после перезагрузки такого устройства JB пропадает, а в случае непривязанного останется в силе, что гораздо удобнее.

Why?

Я бы выделил три основные категории людей, кому вообще нужен jailbreak: разработчики, обычные пользователи и исследователи ИБ.
Первым — чтобы узнавать, что крутится под капотом iOS, использовать ее скрытые возможности и как можно лучше оптимизировать свое приложение (порой и задействовать private API). Вторым — для того, чтобы использовать tweak’и (как правило, написанные первыми). Tweak — это небольшая программка, которая вносит какое-либо изменение в работу iOS для улучшения юзабилити. Это может быть новый набор иконок, вставка новых подсказок в SpringBoard или запоминание пароля для App Store — в общем, все, что кажется удобным и полезным со стороны пользователя, но не реализовано Apple. И наконец, исследователи безопасности нуждаются в джейлбрейке для копания в самой ОС и всем, что там крутится. Самый распространенный сценарий — это анализ защищенности мобильного приложения для iOS. Если ты не в курсе, то все iOS-приложения из App Store защищены DRM и получить расшифрованное приложение можно только в runtime. Данная операция пока возможна только на джейлбрейкнутом устройстве. Да, еще можно было бы сюда добавить госслужбы для шпионажа и атаки неугодных стран и ее лидеров. Например, Обаме его служба безопасности уже запретила использовать iPhone. Существует мнение, что в связи с высоким интересом военных к jailbreak может полностью исчезнуть публичный jailbreak: зачем выкладывать что-то бесплатно, когда тебе готовы отсыпать кучи зелени...

Сама Apple, конечно, относится к jailbreak негативно и предупреждает об этом своих пользователей. Это и очевидно, ведь в закрытую ОС сторонние люди вносят изменения и для сохранения этих изменений нарушают работу системы безопасности ОС — патчат и хучат определенные участки кода. Что, естественно, ведет к нарушению стабильности работы OC — это стоит иметь в виду, когда ты делаешь jailbreak.

 

Jailbreak — угроза безопасности

JB отключает большинство механизмов безопасности ОС, в связи с этим появляется угроза заражения устройства вредоносным ПО. Это может быть как случайно скачанное вредоносное ПО из Cydia (его там никто не проверяет), так и целенаправленная атака в духе ZitMo, SpitMo, CitMo. Если ты думаешь, что таких проектов не существует, то ты ошибаешься. Есть проект iPhone-Espionage, который включает в себя такой функционал, как:

  • keylogger;
  • захват снимков экрана;
  • перенаправление SMS;
  • запись микрофона;
  • отправка GPS-координат.

С позиции комьюнити это, наоборот, яркое и широко обсуждаемое событие, которое не обходят стороной даже такие издания, как Forbes. У разработчиков JB даже есть собственная конференция Worldwide jailbreak con, где они делятся информацией друг с другом. А по данным saurik (создателя Cydia — магазина нелегальных приложений для iOS), на 2 марта 2013 года в мире существовало 23 миллиона джейлбрейкнутых устройств.

Как бы то ни было, весь процесс создания jailbreak со стороны напоминает игру в кошки-мышки между Apple и разработчиками. Одни закрывают уязвимости и вносят новые механизмы безопасности в ОС, а другие ждут релизов и тестируют свои детища.

Отношение Apple к jailbreak
Отношение Apple к jailbreak

Security in iOS

Хватит прелюдий, начнем погружение в техническую составляющую jailbreak. Давай немного познакомимся с механизмами безопасности iOS, которые встают на пути JB.

  • Code Signing. Приложения после проверки компанией Apple становятся защищены DRM (используется сертификат X.509v3). Так что на устройстве могут выполняться только подписанные компанией Apple приложения.
  • Sandboxing (Seatbelt). Каждое приложение, которое ставится из App Store, работает в своей песочнице. Оно имеет собственную рабочую директорию/var/mobile/Applications/<app-GUID>, дальше которой ничего не видит. Да и других процессов это тоже касается, так что приложение понятия не имеет, кто еще существует в системе. Из более тонких моментов можно выделить отсутствие прямого доступа к железу устройства и невозможность динамически генерировать код (JIT), исключением является только Safari.
  • Разделение привилегий. Каждое приложение запущено с ограниченными правами под пользователем mobile и имеет ряд entitlements.

Понятное дело, так как в процессе JB приходится эксплуатировать баги повреждения памяти, появляется и необходимость обойти различные механизмы безопасности, нацеленные на затруднение эксплуатации таких уязвимостей. Среди них stack cookie, DEP, ASLR, KASLR и еще ряд других, которые даже не имеют специальных названий. На этом мы не будем останавливаться: это нам никак не поможет детектировать JB на устройстве и, в общем, выходит за рамки данной статьи.

 

Немного истории и цифр

  • 29 июня 2007 года компания Apple презентовала новый телефон iPhone со своей операционной системой iOS 1.0. Спустя 11 дней ОС была взломана.
  • Jailbreak’и: PwnageTool, redsn0w, purplera1n, Spirit, JailbreakMe, Absinthe, evasi0n.
  • Основные лица: iPhone Dev Team, Chronic Dev Team, George Hotz, comex, pod2g, evad3rs и, конечно, saurik.
  • Привязанный JB делали меньше, чем за неделю, за исключением версии 3.0, где Apple внесла все текущие средства безопасности (чуть меньше 100 дней).
  • Непривязанный выходит гораздо реже, и на его взлом тратится больше времени, причем если сравнивать с привязанным, то время увеличилось в среднем в 7–8 раз.

Жизнь после JB

Приступим к нашей основной теме. Чтобы разобраться, как задетектить, имеет устройство JB или нет, нужно понимать, что JB сделал, изменил, оставил после себя. Итак, ты поставил JB — какие новые грани открылись перед тобой?

  1. Запуск неподписанных приложений. Теперь можно ставить приложения из Cydia и других сторонних репозиториев. Там обычно лежат различные системные приложения, tweak’и, которые не прошли (и никогда не пройдут) проверку Apple — из-за того, что они либо используют private-функции, либо вообще требуют JB для своей полноценной работы. Но поскольку данное ПО никак не проверяется, среди него может быть и вредоносное — об этом не стоит забывать. Особенно вкупе с тем, что JB отключил большинство механизмов защиты. Основной эффект: Cydia и другие неразрешенные Apple приложения.
  2. Возможность доступа к ФС. Появляется доступ для взаимодействия с файловой системой, например по SSH. Становится возможным поход по всем директориям системы, копирование/редактирование/скачивание/загрузка любого файла в системе. Основной эффект: появление новых файлов, изменение стандартных файлов.
  3. Обход ограничений sandbox. Sandbox теперь, по сути, не работает, как и ряд других механизмов безопасности (например, проверка подписи кода), и любое приложение в системе уже может видеть не только свою директорию, но и все файлы в системе. Основной эффект: возможность обращаться к тому, к чему раньше не могли обратиться.

На этих эффектах мы и будем играть — детектить JB!

Общие этапы JB
Общие этапы JB

Последствия JB

Последствие 1: изменения в ФС

До:

/dev/disk0s1 / hfs ro 0 1
/dev/disk0s2 /private/var hfs rw,nosuid,nodev 0 2

После:

/dev/disk0s1 / hfs rw 0 1
/dev/disk0s2 /private/var hfs rw 0 2

После установки JB изменяется /etc/fstab. Директория / становится доступной на запись, а у директории /private/var пропадают биты nosuid, nodev.

Устройство ФС iOS
Устройство ФС iOS

Последствие 2: дополнительные утилиты

По умолчанию на iOS-устройстве отсутствует unix shell. Оно и понятно, Apple не закладывала в свои устройства возможность работы с ними из консоли. В связи с этим JB ставит различные полезные программки для упрощения своей установки. В итоге на устройстве появляется куча новых утилит, среди которых утилиты для работы JB, файлы самого JB, различные Bundle, Cydia (как правило, но не обязательно), Mobile Substrate и так далее. Часть из этих новинок можно увидеть в измененном/var/mobile/Library/Caches/com.apple.mobile.installation.plist.

Последствие 3: перерасположение папок

Приложения из App Store ставятся в /var/mobile/Applications, а из Cydia — в/Applications. В связи с тем, что системная директория (/) имеет значительно меньший размер, чем пользовательская (/private/var), и приложения из Cydiа ставятся в системную директорию, возникает проблема с доступным местом. Для ее решения с нужных директорий делают символическую ссылку на пользовательскую директорию, где места предостаточно. В итоге метод имеет следующую формулу: /var/stash + symbolic links. То же самое делается и для /Library/Ringtones/Library/Wallpaper/usr/include/usr/lib/pam/usr/libexec,/usr/share.

Вид корня после JB
Вид корня после JB

Последствие 4: поломанная песочница

Данные изменения происходят очень низко, на бинарном уровне, и они нам не особо пригодятся, но не сказать о них нельзя. Во-первых, JB патчит Apple Mobile File Integrity Daemon, который отвечает за проверку подписей. Во-вторых, вносит изменения в само ядро:

// Выключаем MAC для процессов
security.mac.proc_enforce=0

// Выключаем MAC для Vnode
security.mac.vnode_enforce=0

В итоге:

  • появление новых файлов/директорий;
  • измененные свойства;
  • измененное поведение.

Detection

Кто-то может задаться вопросом: зачем мне как разработчику iPhone-приложений проверять, на каком устройстве запущена моя программа? Вопрос хороший и логичный.

Во-первых, чтобы снизить риски для самого пользователя. Если ты разрабатываешь какое-то критичное мобильное приложение, допустим для мобильного банкинга, то в связи с возможностью выполнения на таком устройстве вредоносного ПО ты можешь либо запретить запуск своего приложения, либо ограничить некоторый доступный функционал, например запретить денежные переводы или ограничить их верхним пределом. Я видел такие подходы в российских приложениях для мобильного банкинга. Также это часто используют MDM (Mobile device management) системы.

Во-вторых, не допустить обход ограничений, внесенных в код. Ограничения на клиенте — это зло.

В-третьих, усложнить анализ своего приложения. Кто-нибудь может захотеть изучить алгоритм работы твоей программы, и тут одной статикой не обойтись — нужна и динамика. И вот чтобы ему жизнь медом не казалась, можно либо переставать работать, либо вести по ложному следу.

Какое-то время назад, а именно с iOS 4.0 до 4.2.1, существовала специальная функция в MDM API от Apple для определения JB. Но просуществовала она недолго — меньше шести месяцев. Причины исключения данной функции Apple не комментировала. По одной из версий, данная функция была опасна и сама могла привести к JB-атаке.

 

Обнаружение JB: новые файлы.

  1. Можно обратиться к файлам от Cydia (например, /Applications/Cydia.app/) или URI-схеме cydia://, которая появляется с ней. Данный метод очень часто встречается, но нужно иметь в виду, что Cydia — это всего лишь bundle и она может не входить в JB или быть удалена. Вот взять, например, последний JB от evad3rs для iOS 7. У них нет Cydia, но есть китайский App Store Taig.
  2. Можно пытаться обращаться просто к любым заранее известным файлам за пределы песочницы, будь то /bin/bash/Application/Preferences.app/General.plist или/Applications/MobileMail.app.
  3. Естественно, файлы от jailbreak не могут остаться без внимания — например,/private/var/stash. Их очень много, и их можно сначала определить по дате модификации в системе.
  4. Существуют и более экзотические способы, как, например, SSH loopback connection — обращение на 127.0.0.1 порт 22, поскольку обычно для взаимодействия с устройством пользователи ставят на него SSH.

Для обращения к URI-схеме можно использовать Objective-C-функцию openURL, а для работы с файлами как Obj-C-функции (BOOL)fileExistsAtPath:(NSString*)path), так и классические С-функции (fopen(), stat() или access()).

 

Обнаружение JB: изменение свойств

Порой для запутывания можно обращаться не к самим файлам, а к их свойствам:

  • правам доступа на запись;
  • размеру /etc/fstab;
  • обнаруживаем символические ссылки на /var/stash с:/Applications /Library/Ringtones /Library/Wallpaper /usr/arm-apple-darwin9 /usr/include /usr/libexec /usr/share

Тут все просто, как и в предыдущем пункте. Опять же можно использовать как Obj-C-функции из класса NSFileManager, так и стандартные С типа statfs(), stat().

 

Обнаружение JB: измененное поведение или целостность Sandbox

Sandbox запрещает приложениям из App Store использовать такие функции, как fork(), popen(), или любую другую C функцию для создания дочернего процесса на устройстве за пределами jail. Так что пытаемся вызвать эти функции и смотрим результат. Или можно выполнить вызов system(), который вернет 0 в случае, если sandbox работает, и 1 — если jailbreak. Это связано с тем, что на устройстве с JB будет присутствовать /bin/sh. Еще более изощренный способ — это использовать dyldimagecount() и dyldgetimage_name() для просмотра, какие dylibs сейчас загружены, — после JB есть своя специфика. При этом данный метод достаточно сложно пропатчить.

 

Полезные ссылки

Интересный веб-проект для генерации кода для детекта JB: appminder.nesolabs.de

Обходы обнаружения JB

Если можно обнаружить детект, то можно обнаружить и процесс детектирования. А потом его нужным способом изменить :). Можно выделить три основных способа:

  1. Редактирование бинарного файла. Патчим сам код, данные в бинарнике. Например, если приложение определяет наличие JB по присутствию файла/Applications/Cydia.app/, то можно прямо в бинарнике исправить Cydia на Fydia, и такой файл в системе уже не найдется, и проверка провалится. Также можно патчить ARM-код, например условный переход на безусловный. Патчинг инструкций в ARM упрощает и то, что в нем все инструкции имеют фиксированную длину.
  2. Использование MobileSubstrate для хукинга Objective-C-функций. Если проверка реализована на Obj-C, то ее можно очень легко перехватить в runtime и вернуть нужное нам значение. Для примера можно посмотреть проект xCon, который как раз так и работает. В общем, можно посмотреть имена методов в классах на наличие таких, как JailbreakDetect, isJailbreak и так далее, затем пишем tweak, и защита пройдена.
  3. Игры во время выполнения программы (GDB, Cycript). Если проверка реализована как часть другой функции, то полностью заменить ее так просто мы не можем. Тут придется играть с GDB. В общем, ничего нового в этом способе нет по сравнению с Linux-платформой.

Рекомендации разработчикам

Помимо знания, что применять, нужно еще знать, как правильно это применять. Здесь хотелось бы дать несколько советов по защите iOS-приложения.

  1. Используй антиотладочные техники. Это хорошо всем известная функция ptrace(PTDENYATTACH, 0, 0, 0) и флаг P_TRACED.
  2. Используй техники anti hooking. В iOS детектировать hook можно с помощью dladdr() вызова и Dlinfo структуры. А еще лучше критичные фрагменты кода (проверки безопасности, jailbreak detect) в виде inline функций с помощью _attribute_((alwaysinline)).
  3. Обфусцируй свой код и данные. Специфика Objective-C в том, что он хранит много метаинформации о классах, функциях, переменных и так далее. Если в других компилируемых языках, как правило, это символы и они не попадают в финальную сборку, то тут все на виду, и это просто сказка для реверс-инженера — логика сразу понятна. Так что перед выпуском в релиз можно переименовывать имена классов и методов. Что касается критичных данных, то их надо шифровать или динамически генерировать.
  4. Если ты пытаешься определить наличие JB, то используй не одну технику, а несколько.

При этом старайся все security-проверки равномерно распределять по коду, а не проводить только при старте программы. И используй С для критичных функций и функций безопасности — таким образом информация о них не будет отображаться в _objc сегментах.

Информация о классах и методах из бинарника Mach-O
Информация о классах и методах из бинарника Mach-O

Для защиты от пиратства приложений можно проверять целостность собственных файлов. Например, целостность исполняемого файла — у всех взломанных/расшифрованных приложений LCENCRYPTIONINFO = 0, так как его расшифровывают. Или еще, как вариант, проверять файлы метаданных: iTunesMetadata.plist, SC_Info, Code Signing, Info.plist.

Конечно, идеальной, непреодолимой защиты не существует, и все перечисленные способы лишь усложняют процесс реверс-инжиниринга.

 

INFO

В статье перечислены далеко не все способы детектирования JB на устройстве, но по аналогии ты можешь находить свои и усовершенствовать существующие методы.

 

Цепочка загрузки iOS

Во-первых, существует три режима загрузки iOS: normal boot, DFU (device firmware upgrade) mode и recovery mode. Последние два, если не вдаваться в детали, необходимы для восстановления ОС в определенное состояние. Для обновления ОС через iTunes используется recovery mode. А на приведенном рисунке проиллюстрированы этапы при normal boot.

Во-вторых, при normal boot компоненты системы загружаются в такой последовательности: Bootrom -> LLB -> iBoot -> Kernel -> System Software -> Apps.

На каждом этапе происходит проверка подписи компонента. Атаковать эту цепочку можно на любом из этапов, и чем раньше это будет сделано, тем лучше, так как на более ранних этапах работает меньшее количество механизмов безопасности, которые необходимо будет обойти, и чем ближе к началу, тем ближе к железу. А закрытие уязвимости в hardware-составляющей требует от производителя произвести замену самого железа, то есть время жизни такой уязвимости — до выхода следующей версии устройства.

Возможные атаки на цепочку загрузки iOS
Возможные атаки на цепочку загрузки iOS

Check Also

DDoS на Bluetooth. Разбираем трюк, который поможет отключить чужую колонку

На свете существует не так много вещей, которые бесят практически всех без исключения. Это…

1 комментарий

  1. Аватар

    25.07.2014 at 23:41

    Статья на троечку, не осветили многие аспекты безопасности, пару вещей содрано с других ресурсов

Оставить мнение