程式碼簽章與 entitlements

從「映像」到「可信的映像」

M02 看到 LC_CODE_SIGNATURE 指向 __LINKEDIT 裡一段 EMBEDDED_SIGNATURE。這一章把它拆開：macOS 怎麼用一個雜湊鏈，把「這支二進位有沒有被動過」變成一個可驗證、改一個 byte 就垮的命題。後面 M04（Gatekeeper）、M05（SIP）、M06（TCC）判「可不可信／有沒有權限」，底層都回到這裡的 CDHash 與 entitlements。

SuperBlob：一個裝雜湊與中介資料的容器

EMBEDDED_SIGNATURE（magic 0xfade0cc0，big-endian）是一個 SuperBlob：開頭一張索引表，指向數個子 blob：

slot	blob	magic	內容
0	CodeDirectory	0xfade0c02	雜湊鏈本體（見下）
2	Requirements	0xfade0c01	「誰可以是這支程式」的指定需求（DR）
5	Entitlements (XML)	0xfade7171	能力清單（plist）
7	DER Entitlements	0xfade7172	同上的 DER 編碼（macOS 12+ 強制並存）
0x10000	CMS Signature	0xfade0b01	PKCS#7 簽章；ad-hoc 時為空

下面的實驗室預設載入一個 hardened runtime + entitlements 的 arm64 樣本（本機 codesign -o runtime --entitlements … 重簽）。三件事一起看：CodeDirectory 欄位、CDHash 真算、改 entitlements 的雪崩。

程式碼簽章實驗室

樣本1樣本2上傳

模型邊界：CDHash 用瀏覽器 crypto.subtle 真算 SHA-256（雪崩無法造假，與 codesign 的 CandidateCDHashFull 一致）。 但 CMS 簽章鏈僅標 ad-hoc／有 CMS，不偽造 Apple 私鑰簽章驗證（DESIGN.md §5.6 / §10）。上傳檔案不離開瀏覽器。

CodeDirectory 與 CDHash：改一個 byte 就垮

CodeDirectory 是核心。它記錄：

• version（樣本是 0x20500，欄位佈局隨版本擴充：team id、exec segment、runtime version…）
• flags（csflags）：ADHOC、RUNTIME(hardened runtime)、REQUIRE_LV(library validation)、GET_TASK_ALLOW…
• hashType / hashSize：SHA256 / 32
• code slots（正索引）：把被簽的程式碼逐頁（pageSize，通常 4096）各算一個雜湊
• special slots（負索引）：把其他 blob 各算一個雜湊塞進來——-2 Requirements、-3 CodeResources、-5 Entitlements(XML)、-7 DER Entitlements。某 slot 沒有對應 blob 就補零。

CDHash 就是「對整個 CodeDirectory blob 做一次雜湊」。所以：

改一頁程式碼  → 那頁的 code slot 雜湊變 → CodeDirectory 變 → CDHash 變
改 entitlements → slot −5 雜湊變        → CodeDirectory 變 → CDHash 變

實驗室的雪崩面板直接示範：改 entitlements XML 任一字元 → 瀏覽器 Web Crypto 真算 slot −5 的 SHA-256 → 寫回 CodeDirectory → 重算 CDHash。你會看到 cdhash 整串翻掉。對有 CMS 簽章（Apple / Developer ID / notarized）的 binary，CMS 簽的就是這個 CDHash——cdhash 一變，簽章立刻失配，AMFI 拒絕載入。

⚠ CDHash 是完整 32-byte（DESIGN.md §11 P0）：SHA-256 的 cdhash 是整整 32 bytes。很多工具（含 codesign 的 CandidateCDHash、CDHash= 行）顯示的是截斷後 20 bytes——那是顯示縮寫。真值是 CandidateCDHashFull 那 64 個 hex。實驗室算出來的完整值，逐位元等於本機 codesign -dvvv 的 CandidateCDHashFull。

模型邊界：雪崩面板的 SHA-256 是真算，無法造假；但本工具不驗 CMS 簽章鏈（不偽造 Apple 私鑰）。ad-hoc 樣本本就沒有 CMS——它只有 cdhash 當「身分」，沒有「誰背書」。這正是 ad-hoc 與 Developer ID / notarized 的差別。

Entitlements：能力，不是權限

entitlements 是一張能力清單（plist），蓋進簽章裡、由 AMFI 在載入時讀。重點心智模型：

• entitlement ≠ 自動獲得權限。它宣告「這支程式被授權可以要求某能力」，實際還要過 sandbox / TCC / SIP 等閘（後面幾章）。
• 有些 entitlement 是放寬保護的，研究時要會看風險面（實驗室以紅/黃/綠標）：
  • get-task-allow（🔴）：允許他者 task_for_pid 附加——可被除錯/讀寫記憶體。release 不該帶。
  • cs.disable-library-validation（🔴）：可載入非同 Team 簽章的 dylib（dylib hijack / 插件濫用面）。
  • cs.allow-dyld-environment-variables（🔴）：放行 DYLD_* 注入。
  • cs.allow-jit / allow-unsigned-executable-memory（🟡）：W^X 的受控例外。
  • app-sandbox、network.client（🟢）：啟用沙盒 / 沙盒例外能力。
• com.apple.private.* 是 Apple 保留的：第三方無法合法持有，常見於平台二進位。看到第三方 App 帶 private entitlement，是強烈的異常訊號（M14 偵測會用到）。

ad-hoc / hardened runtime / library validation

• ad-hoc（flag ADHOC）：只有 cdhash，沒有 CMS 背書。clang 在 Apple Silicon 預設這樣簽——能跑、但「誰簽的」是空的。
• hardened runtime（flag RUNTIME）：開了一組執行期限制（限制 DYLD_*、未簽記憶體、get-task-allow 等），notarization 要求它。
• library validation（flag REQUIRE_LV）：只載入同 Team ID 或平台簽章的程式庫——這是擋 dylib 注入的關鍵；disable-library-validation 就是關掉它。

🟢 真機操作卡（對照實驗室）

codesign -dvvv /bin/ls                      # CodeDirectory、CDHash、flags、Team ID
codesign -d --entitlements - --xml /path/app # 取出 entitlements（XML）
codesign -d --extract-certificates /path/app # 取出 CMS 憑證鏈（Developer ID/Apple）
codesign --verify --deep --strict -vvvv app  # 驗證簽章是否完整、未被竄改
codesign -d -r- /path/app                    # 反編譯該 binary 的 Designated Requirement 成文字

把 codesign -dvvv 的 CandidateCDHashFull 和實驗室算出的 32-byte cdhash 並排——逐位元相同。要拆你自己的 binary，用實驗室的「上傳」（檔案不離開瀏覽器）。⚠ 不要對系統 binary 做任何重簽/修改；只做唯讀觀察（DESIGN.md §10）。

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下一步：M04 Gatekeeper / quarantine / XProtect — 簽章只是「能不能信」的一半，另一半是「這支東西怎麼來的」（quarantine 旗標、notarization 票根、首次執行評估）。