移動互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中iOS應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)安全問題往往被大部分開發(fā)者忽略,
iOS9和OS X 10.11開始Apple也默認(rèn)提高了安全配置和要求.
本文以iOS平臺App開發(fā)中對后臺數(shù)據(jù)接口的安全通信進(jìn)行解析和加固方法的分析.
1. HTTPS/SSL的基本原理
安全套接字層 (Secure Socket Layer, SSL) 是用來實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)安全通信的最普遍的標(biāo)準(zhǔn)恋昼。Web 應(yīng)用程序使用 HTTPS（基于 SSL 的 HTTP）萎羔，HTTPS 使用數(shù)字證書來確保在服務(wù)器和客戶端之間進(jìn)行安全阶淘、加密的通信冰更。在 SSL 連接中，客戶機(jī)和服務(wù)器在發(fā)送數(shù)據(jù)之前都要對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密靠瞎，然后由接受方對其進(jìn)行解密蹂楣。
當(dāng)瀏覽器（客戶端）需要與某個安全站點建立連接時元践，先建立TCP連接（三次握手），然后再發(fā)生 SSL會話握手：
- 瀏覽器將通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送請求安全會話的消息（通常請求以 https 而非 http 開頭的 URL）掸鹅。
- 服務(wù)器通過發(fā)送其證書（包括公鑰）進(jìn)行響應(yīng)塞帐。
- 瀏覽器將檢驗服務(wù)器的證書是否有效，并檢驗該證書是否是由其證書位于瀏覽器的數(shù)據(jù)庫中的（并且是可信的）CA 所簽發(fā)的巍沙。它還將檢驗 CA 證書是否已過期葵姥。
- 如果證書有效，瀏覽器將生成一個==一次性的句携、唯一的==會話密鑰榔幸，并使用服務(wù)器的公鑰對該會話密鑰進(jìn)行加密。然后务甥，瀏覽器將把加密的會話密鑰發(fā)送給服務(wù)器牡辽，這樣服務(wù)器和瀏覽器都有一份會話密鑰。
- 服務(wù)器可以使用其專用密鑰對消息進(jìn)行解密敞临，然后恢復(fù)會話密鑰态辛。
握手之后，即表示客戶端已驗證了 Web 站點的身份挺尿，并且只有該客戶端和 Web 服務(wù)器擁有會話密鑰副本奏黑。從現(xiàn)在開始，客戶機(jī)和服務(wù)器便可以使用該會話密鑰對彼此間的所有通信進(jìn)行加密编矾。這樣就確保了客戶機(jī)和服務(wù)器之間的通信的安全性熟史。
上面是一般也是應(yīng)用最普遍的單向驗證方式，由瀏覽器（客戶端）來驗證服務(wù)端的合法性窄俏；其實也可以做雙向驗證蹂匹，服務(wù)器也可以驗證瀏覽器（客戶端）的合法性，不過一般使用在銀行業(yè)務(wù)上凹蜈，比如U盾之類限寞。我們現(xiàn)在關(guān)注普遍的單向驗證方式的應(yīng)用忍啸。
2. iOS移動開發(fā)HTTPS應(yīng)用現(xiàn)狀
當(dāng)下絕大部份的移動互聯(lián)網(wǎng)項目都采用HTTP、HTTPS協(xié)議作為前后端的數(shù)據(jù)接口協(xié)議履植。而iOS開發(fā)群體中计雌，絕大部分都在項目中應(yīng)用了第三方開源的HTTP請求框架AFNetworking來快速而高效的開發(fā)，畢竟快魚吃慢魚的時代嘛玫霎。AFNetworking請求HTTP接口簡直是簡單得不能再簡單了凿滤。只不過從iOS9.0開始需要設(shè)置Info.plist中App Transport Security打開非HTTP的資源加載，因為Apple默認(rèn)只允許采用經(jīng)過權(quán)威證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)簽名的證書的HTTPS站點的訪問庶近，一切是為了安全翁脆。安全。安全拦盹。
那么我們重點來分析采用HTTPS協(xié)議的后臺接口的一般使用方式：
HTTPS的服務(wù)器配置的證書分兩大類鹃祖，一類是經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)簽名頒發(fā)的證書，這樣證書通常是要花錢買服務(wù)的普舆，當(dāng)然現(xiàn)在也有少數(shù)機(jī)構(gòu)提供免費的證書簽名服務(wù)恬口。另一類就是服務(wù)器配置的是研發(fā)人員自己簽名生成的證書。
3.AFN調(diào)用使用權(quán)威機(jī)構(gòu)頒發(fā)證書的HTTPS接口
現(xiàn)在AFNetworking框架已經(jīng)修復(fù)了上半年爆出的SSL中間人攻擊漏洞沼侣，并強(qiáng)烈要求開發(fā)者使用公鑰綁定或者證書綁定的安全策略祖能，那么正確使用AFNetworking請求這類證書的HTTPS站點代碼很簡單如下：
AFSecurityPolicy *policy = [AFSecurityPolicy policyWithPinningMode:AFSSLPinningModePublicKey];
policy.validatesDomainName = YES;
AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
manager.securityPolicy = policy;
manager.requestSerializer.cachePolicy = NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData;
對于這類證書的站點，Info.plist都不需要設(shè)置蛾洛，因為已經(jīng)是權(quán)威機(jī)構(gòu)頒發(fā)的證書了养铸，我們只需要設(shè)置驗證綁定方式和驗證域名以防止中間人攻擊，畢竟申請證書是花了錢(現(xiàn)在也有免費的申請轧膘，比如WoSign)钞螟，省事一點。
4.AFN調(diào)用使用我們自己簽名證書的HTTPS接口
對于使用我們自己簽名的證書來說谎碍，瀏覽器打開web站點也會默認(rèn)阻止訪問鳞滨，除非用戶手動把該站點加入信任列表，這個手動加入的過程其實就是不去驗證服務(wù)器的合法性蟆淀，任性的認(rèn)為服務(wù)器是可信賴的拯啦。
那么手動加入信任列表，這樣會導(dǎo)致證書的驗證過程壓根沒發(fā)生熔任，雖然可以成功訪問目標(biāo)服務(wù)器返回我們需要的數(shù)據(jù)褒链，其實，這中間很有可能返回的數(shù)據(jù)不是正真的目標(biāo)服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)疑苔，也可能是網(wǎng)絡(luò)傳輸中間的第三者偽裝返回的數(shù)據(jù)甫匹。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被人竊取甚至纂改都是很可能的。
4.1 不正確的做法
瀏覽器手動加入自簽名站點到信任列表這個操作的功能相當(dāng)于iOS開發(fā)中AFNetworking的API的如下做法：
- A 非權(quán)威機(jī)構(gòu)頒發(fā)證書的HTTPS請求一樣必須先在Info.plist設(shè)置如下：
<key>NSAppTransportSecurity</key>
<dict>
<key>NSAllowsArbitraryLoads</key>
<true/>
</dict>
- B AFNetworking代碼設(shè)置SecurityPolicy
站點 https://tv.diveinedu.com 是我前面博客所講的配置方法配置的自簽名證書。
AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
//允許非權(quán)威機(jī)構(gòu)頒發(fā)的證書
manager.securityPolicy.allowInvalidCertificates = YES;
//也不驗證域名一致性
manager.securityPolicy.validatesDomainName = NO;
//關(guān)閉緩存避免干擾測試
manager.requestSerializer.cachePolicy = NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData;
[manager GET:@"https://tv.diveinedu.com/channel/" parameters:nil progress:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id _Nullable responseObject) {
NSLog(@"%@",responseObject);
} failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
NSLog(@"%@",error);
}];
經(jīng)過如上兩步設(shè)置之后兵迅，我們可以在iOS應(yīng)用中訪問我們采用自簽名證書的HTTPS站點了哀墓。但是這個是不安全的，因為他在沒有使用HTTPS/SSL代理和使用像Charles那樣的HTTPS/SSL代理的情況下都可以訪問服務(wù)器資源. 完全可以說是白費功夫喷兼，只能防止“君子”在網(wǎng)絡(luò)中用Wireshark之類來TCP抓包嗅探。因為畢竟還是HTTPS加密了傳輸數(shù)據(jù)了后雷。那為什么我要說這樣是白費功夫呢季惯，因為這個辦法不能防止中間人攻擊！比如用戶可以給手機(jī)設(shè)置HTTPS的SSL代理（比如Charles）臀突，完全可以在代理中看到明文數(shù)據(jù)勉抓，所以，既然用了HTTPS就要防止中間人攻擊候学，不然還不如不用HTTPS藕筋。
下面我們來看看怎么用Charles代理抓包工具所抓到的HTTPS傳輸?shù)臄?shù)據(jù)：
上圖是在Mac上運(yùn)行Charles工具代理抓包，真機(jī)和Mac電腦同一個局域網(wǎng)梳码，并設(shè)置代理為Mac機(jī)的IP和Charles的代理端口8888隐圾，然后啟動App請求網(wǎng)絡(luò)后抓到的數(shù)據(jù)。是不是很意外啊掰茶。HTTPS的數(shù)據(jù)也抓出明文了暇藏。
顯然這樣是非常不安全的，那么當(dāng)我們使用自簽名證書的時候濒蒋，我們該如何來在App端(客戶端)嚴(yán)格的驗證服務(wù)器的合法性呢盐碱？
4.2 正確的做法
我們要在App端嚴(yán)格驗證服務(wù)器的合法性,防止網(wǎng)絡(luò)中間的代理或者防火墻進(jìn)行中間人的攻擊和證書欺騙,那么我們需要把服務(wù)器配置的證書打包到客戶端程序中(私鑰留服務(wù)器不要分發(fā)不用泄露,非常重要),在代碼里去讀取該證書/公鑰信息和服務(wù)器返回的進(jìn)行匹配驗證.
在iOS開發(fā)中,從Xcode7和iOS9開始,Apple提升了App的網(wǎng)絡(luò)安全性,App默認(rèn)只能進(jìn)行對采用權(quán)威機(jī)構(gòu)簽名頒發(fā)證書的Web站點進(jìn)行訪問(信任的HTTPS),而自簽名的證書的HTTPS站點也被列為屬于例外,所以我們需要在App的Info.plist中單獨為我們的域名設(shè)置Exception Domains"白名單",而不是打開Allow Arbitrary Loads全部放開,設(shè)置信息如下:
<key>NSAppTransportSecurity</key>
<dict>
<key>NSExceptionDomains</key>
<dict>
<key>tv.diveinedu.com</key>
<dict>
<key>NSExceptionAllowsInsecureHTTPLoads</key>
<true/>
</dict>
</dict>
</dict>
這樣就不像上面那個方法那樣一刀切全部放開, 而是單獨為某個域名放開設(shè)置.當(dāng)然上面也可以使用放開全部的設(shè)置NSAllowsArbitraryLoads為true.但是我建議使用白名單.
除此之外,要做到嚴(yán)格驗證防止像Charles那樣的中間人代理抓包,AFNetworking代碼應(yīng)該用如下設(shè)置:
//服務(wù)器端配置的包含公鑰的證書分發(fā)到客戶端后,需要轉(zhuǎn)換為DER格式的證書文件.
//openssl x509 -outform der -in tv.diveinedu.com.crt -out tv.diveinedu.com.der
NSString *certFilePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"tv.diveinedu.com" ofType:@"der"];
NSData *certData = [NSData dataWithContentsOfFile:certFilePath];
NSSet *certSet = [NSSet setWithObject:certData];
AFSecurityPolicy *policy = [AFSecurityPolicy policyWithPinningMode:AFSSLPinningModePublicKey withPinnedCertificates:certSet];
policy.allowInvalidCertificates = YES;
AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
manager.securityPolicy = policy;
//關(guān)閉緩存避免干擾測試
manager.requestSerializer.cachePolicy = NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData;
[manager GET:@"https://tv.diveinedu.com/channel/" parameters:nil progress:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id _Nullable responseObject) {
NSLog(@"%@",responseObject);
} failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
NSLog(@"%@",error);
}];
上面的代碼能夠驗證服務(wù)器身份在沒有使用代理的時候可以正常訪問服務(wù)器的資源,但是一旦用戶給手機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置使用了如Charle那樣的HTTPS/SSL代理服務(wù),則會出現(xiàn)服務(wù)器證書驗證失敗,SSL網(wǎng)絡(luò)連接會斷開,老板再也不用擔(dān)心數(shù)據(jù)接口被人抓包或者代理給扒出來了.故達(dá)到防止中間人攻擊的效果.
當(dāng)使用Charles SSL代理時Xcode調(diào)試終端出錯信息圖:
代理服務(wù)器Charles那邊的出錯信息圖:
最后,關(guān)于iOS9和OSX 10.11 開發(fā)時,Xcode的Info.plist的NSAppTransportSecurity詳細(xì)設(shè)置方法請參考Apple官方文檔:
NSAppTransportSecurity Reference
更多iOS/Linux開發(fā)資料和視頻資源請去:
戴維營學(xué)院視頻站
移動開發(fā)潛心俱樂部
