CSDN|基于苹果自研芯片的 Mac 电脑对安全意味着什么？

下一个十年的安全机遇之一：基于 Apple Silicon (arm64) 的 Mac 电脑对安全来说意味着什么？

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作者 | 蒸米，阿里巴巴高级移动安全专家责编 | 唐小引本文经作者授权 CSDN 发布 WWDC 2020的全称为 2020 年的苹果全球开发者大会，也是每年一度的苹果春晚。这次大会上除了发布了常规的 iOS、macOS、iPadOS 和 watchOS 升级以外，最让人感到惊喜的当属基于 Apple Silicon 芯片的 Mac 系列电脑了。
一直以来，苹果的自研芯片已经带来了一代又一代的成功产品，其中包括了历代的 iPhone、iPad 以及 Apple Watch 。苹果在 WWDC2020 上表示，最新推出的 iPad Pro 上使用的芯片的图形处理能力已经是第一代 iPad 的 1000 倍。这正是 iPad Pro 比大多数 PC 要快的原因之一。这也就预示着这样的架构转移到 Mac 端可以实现更加超凡的效果。因此，苹果便想要打造一颗可以提升性能同时降低功耗的电脑芯片。
不出意外，发布会结束后，开发者和用户都对新架构的 Mac 电脑表示出了浓厚的兴趣，也都有自己的解读。因此，我们就不浪费时间在一些跟本文主题无关内容的讨论上了，而是重点分析一下这个新架构对安全方面的影响。不过要说明一点的是，因为我们目前还没有拿到新架构的 Mac 电脑，并且苹果在产品正式出厂之前也会有很多改动，我们所调研的资料都是根据这次 WWDC 发布会中的信息，因此文章内容可能会有一些错误或者和正式产品上的差异，请谅解。
硬件特性的安全机制
首先可以确定的是在 iPhone 上使用的硬件特性的安全机制都可以在基于 Apple Silicon 芯片的 Mac 系列电脑上部署了。这些安全机制有：

W^X：Write XOR execute ，苹果芯片会强制内存页面的属性要么可以写，要么可以执行，但不能同时为可以写可执行。特别是像 JS 那种带有 JIT 功能语言，经常会分配可写可执行的内存页面，苹果因此提供了一个专门的 API（pthread_jit_write_protect_np）用于 JIT 来做 RW 和 RX 内存页面之间的转换。
KPP：内核完整性保护。当内核载入内存以后，苹果芯片会保护内核的内存页面，以防止其被篡改。关注 iOS 越狱的同学应该对这个机制比较熟悉。
PAC：指针验证。指针验证是利用 arm 架构的特性，在 PC 进行跳转的时候对指针进行验证，从而可以有效地防止像 ROP（返回导向编程）这样的攻击。苹果在 iPhone XS 和 XR 中首次部署了这个机制。目前苹果只是对 macOS 的内核和系统服务做了 PAC 的防护，我们自己在 Mac 上编写的 app 并没有 PAC 的防护。
Device isolation：设备内存隔离。在 Intel 架构的 Mac 上，系统上的设备和驱动的内存空间是共享的，但是在 arm64 架构的 Mac 上，不同设备和驱动之间的内存是相互隔离的。

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Secure boot：安全启动。新架构的 macOS 的启动使用了 iOS 的安全启动模式，苹果芯片会验证每一步加载的固件的签名，以保证其完整性和安全性。同时，在系统安装的时候，用户可以选择是 full security（完整安全）模式还是 reduce security（低安全）模式。苹果默认会采用完整安全模式，在完整安全模式下，可以认为这台 mac 和一台 iPhone 一样，比如无法降级，无法加载第三方的内核扩展。在低安全模式下，用户可以安装任意版本的 macOS 以及加载内核扩展，关闭 SIP（系统完整性保护）等。

安全软件的适配