macOS NVRAM

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Basic Information

NVRAM (Non-Volatile Random-Access Memory) speichert Boot- und Firmware-Konfiguration auf Mac-Hardware. Die sicherheitskritischsten Variablen umfassen:

Auf modernen Macs sind NVRAM-Variablen zwischen system-Variablen (durch Secure Boot geschützt) und non-system-Variablen aufgeteilt. Apple Silicon Macs verwenden eine Secure Storage Component (SSC), um den NVRAM-Zustand kryptographisch an die Boot-Kette zu binden.

NVRAM Access from User Space

Reading NVRAM

# List all NVRAM variables
nvram -p

# Read a specific variable
nvram boot-args

# Export all NVRAM as XML plist
nvram -xp

# Read SIP configuration
nvram csr-active-config
csrutil status

NVRAM schreiben

Das Schreiben von NVRAM-Variablen erfordert root privileges und für systemkritische Variablen (wie csr-active-config) muss der Prozess bestimmte Code-Signing-Flags oder Entitlements haben:

# Set boot-args (requires root)
sudo nvram boot-args="debug=0x144 kcsuffix=development"

# Clear boot-args
sudo nvram -d boot-args

# Set a custom variable
sudo nvram MyCustomVar="persistence-value"

CS_NVRAM_UNRESTRICTED-Flag

Binaries mit dem CS_NVRAM_UNRESTRICTED code-signing-Flag können NVRAM-Variablen ändern, die normalerweise sogar vor root geschützt sind.

Auffinden von NVRAM-Unrestricted Binaries

# Check code signing flags for a binary
codesign -dvvv /usr/sbin/nvram 2>&1 | grep "flags="

Sicherheitsauswirkungen

Schwächung von SIP über NVRAM

Wenn ein Angreifer in der Lage ist, in NVRAM zu schreiben (entweder durch ein kompromittiertes NVRAM-unrestricted binary oder durch Ausnutzung einer Schwachstelle), kann er csr-active-config ändern, um SIP-Schutz beim nächsten Boot zu deaktivieren:

# SIP configuration is a bitmask stored in NVRAM
# Each bit controls a different SIP protection:
#   Bit 0 (0x1):  Filesystem protection
#   Bit 1 (0x2):  Kext signing
#   Bit 2 (0x4):  Task-for-pid restriction
#   Bit 3 (0x8):  Unrestricted filesystem
#   Bit 4 (0x10): Apple Internal (debug)
#   Bit 5 (0x20): Unrestricted DTrace
#   Bit 6 (0x40): Unrestricted NVRAM
#   Bit 7 (0x80): Device configuration

# Current SIP configuration
nvram csr-active-config | xxd

# On older hardware, a compromised NVRAM-unrestricted binary could:
# nvram csr-active-config=%7f%00%00%00   # Disable most SIP protections

Warning

Auf modernen Apple Silicon Macs validiert die Secure Boot chain NVRAM-Änderungen und verhindert Modifikationen von SIP zur Laufzeit. csr-active-config-Änderungen treten nur über das recoveryOS in Kraft. Auf Intel Macs oder Systemen mit reduced security mode kann NVRAM-Manipulation jedoch SIP weiterhin schwächen.

Kernel-Debugging aktivieren

# Enable kernel debug flags via boot-args
sudo nvram boot-args="debug=0x144"

# Common debug flags:
#   0x01  DB_HALT      — Wait for debugger at boot
#   0x04  DB_KPRT      — Send kernel printf to serial
#   0x40  DB_KERN_DUMP — Dump kernel core on NMI
#   0x100 DB_REBOOT_POST_PANIC — Reboot after panic

# Use development kernel
sudo nvram boot-args="kcsuffix=development"

Firmware-Persistenz

NVRAM-Änderungen überleben die Neuinstallation des OS — sie bleiben auf Firmware-Ebene erhalten. Ein Angreifer kann benutzerdefinierte NVRAM-Variablen schreiben, die ein Persistenzmechanismus beim Booten ausliest:

# Write a persistence marker
nvram attacker-payload-config="base64_encoded_config_here"

# A startup script or LaunchDaemon could read this:
nvram attacker-payload-config 2>/dev/null && /path/to/payload

Caution

NVRAM-Persistenz übersteht Festplatten-Wipes und Neuinstallationen des OS. Zum Löschen ist ein PRAM/NVRAM reset (Command+Option+P+R bei Intel Macs) oder ein DFU restore (Apple Silicon) erforderlich.

AMFI Bypass

Das Boot-Argument amfi_get_out_of_my_way=1 deaktiviert Apple Mobile File Integrity und ermöglicht die Ausführung von nicht signiertem Code:

# This requires NVRAM write access AND reduced security boot:
sudo nvram boot-args="amfi_get_out_of_my_way=1"

Reale CVEs

Enumeration Script

#!/bin/bash
echo "=== NVRAM Security Audit ==="

# Current SIP status
echo -e "\n[*] SIP Status:"
csrutil status

# Current boot-args
echo -e "\n[*] Boot Arguments:"
nvram boot-args 2>/dev/null || echo "  (none set)"

# All NVRAM variables
echo -e "\n[*] All NVRAM Variables:"
nvram -p | grep -v "^$" | wc -l
echo "  variables total"

# Security-relevant variables
echo -e "\n[*] Security-Relevant Variables:"
for var in csr-active-config boot-args StartupMute SystemAudioVolume efi-boot-device; do
echo "  $var: $(nvram "$var" 2>/dev/null || echo 'not set')"
done

# Check for custom (non-Apple) variables
echo -e "\n[*] Non-Standard Variables (potential persistence):"
nvram -p | grep -v "^$" | grep -vE "^(SystemAudioVolume|boot-args|csr-active-config|prev-lang|LocationServicesEnabled|fmm-mobileme-token|bluetoothInternalControllerAddress|bluetoothActiveControllerInfo|SystemAudioVolumeExtension|efi-)" | head -20

Referenzen

• Apple Platform Security Guide — Boot process
• Apple Security Updates — NVRAM-related CVEs
• Duo Labs — Apple T2 Security

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