现代 iOS 安全特性——深入剖析 SPTM、TXM 与 Exclaves

XNU 内核是 Apple 操作系统的基础。尽管被标记为混合内核，但它通常以单片方式运行，定义了一个单一的特权信任区域，所有系统功能都驻留其中。这带来了安全影响，因为内核被攻破会对整个系统产生即时且重大的影响。过去几年里，Apple 朝着更模块化的内核架构和更接近微内核的设计迈出了步伐。迄今为止，尚无关于 SPTM 及相关安全机制的科学讨论。因此，对系统及底层安全机制的理解十分有限。在本文中，我们对这些新安全机制及其交互进行了全面分析，并创建了第一份涵盖所有当前缓解措施的结论性报告。SPTM 作为内存重类型化的唯一权威机构。我们的分析揭示，通过基于帧重类型化和内存映射规则集的 SPTM 域，SPTM 在系统中引入了信任域，有效地将不同功能彼此隔离。被隔离的功能包括负责代码签名和权限验证的 TXM。我们进一步展示了这一引入如何为最新的安全特性 Exclaves 奠定基础，并对其通信机制进行了深入分析。我们发现了多种通信方式，最显著的是作为安全世界请求处理器的 xnuproxy 以及 Tightbeam IPC 框架。这些架构变化被发现增强了系统安全性，关键和敏感组件被移出 XNU 的直接触及范围。这还在内核被攻破的情况下提供了额外的安全保证，此时内核不再是最信任级别的即时威胁。