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现代 iOS 应用安全

2016 年 8 月 08 日

在 QCon 纽约 2016 大会上, Trail of Bits 首席执行官兼安全专家 Dan Guido 阐述了如何确保 iOS 应用安全,包括正确地使用所有 iOS 安全配置,而且不要忘记,应用可能运行在一部已经越狱的手机上。

如 Guido 所言,iOS 应用安全取决于操作系统层,后者提供了应用程序代码签名和一个沙箱模型。代码签名让追踪每个 4KB 页的所有者成为可能,而沙箱模型会限制应用访问其他的应用,保护系统文件和资源,这样,即使是恶意应用也很难制造任何麻烦。

据 Guido 介绍,iOS 安全的基础是 Secure Enclave,这是一个在制造时分配的单独的设备密匙,在应用层无法访问,也就是说,无法在 Secure Enclave 外面读取安全密钥。这项技术被用于 iOS 上所有的加密操作以及 Apple Pay 和 Keychain 保护。

按照 Guido 的说法,开发人员应该遵循三个基本的 iOS 应用安全原则。

  • 仅使用 HTTPS:这通过总是在 URL 指定https来实现。在这种情况下,NSURLConnectionNSURLSession会使用 App Transport Security (ATS),这可以保证你恰当地使用了 TLS 1.2、证书验证等。此外,Guido 建议使用 TrustKit ,该框架让你可以轻松地部署绑定到任意 iOS 或 OS X 应用的 SSL 公共密钥,监控绑定验证失败。

  • 使用加密:应该使用 DPAPI 和 Keychain 加密所有的文件、密码和令牌。Guido 用一些时间介绍了 DPAPI 提供的选项:

    • 加密文件:NSFileProtectionCompleteNSFileProtectionCompleteUnlessOpenNSFileProtectionCompleteUntilFirstAuth
    • 将 NSData 写到磁盘:NSDataWritingProtectionCompleteNSDataWritingProtectionCompleteUnlessOpenNSDataWritingProtectionCompleteUntilFirstAuth

    Stack Overflow 上有个帖子提供了有关它们的一些值得注意的细节。

  • 清理:这是避免留下敏感数据的基本步骤。虽然几乎所有存储在磁盘上的文件都是加密的,但是 Guido 警告说要提防若干不容易察觉的危险。特别地,iTunes 备份的存储是不加密的,因此,通过攻击桌面操作系统而不是 iOS窃取敏感数据就成为一种可能。Guido 提到,你可以禁止使用 NSURLIsExcludedFromBackupKey密钥向 iCloud 或 iTunes 同步。此外,在UIPasteboard、URL 或者键盘缓存、iOS 自动获取的应用后台快照、cookies、NSLog 记录等地方,应用通常会留下一定量未加密的潜在敏感数据。所有这些风险都可以通过遵循恰当的策略来避免,例如,重写applicationDidEnterBackground,将hidden设为YES;使用secureTextEntry,禁用自动更正,从而规避键盘缓存,等等。

Guido 总结道,做完这些基本工作后,就可以考虑消除其他层面的风险,比如自定义 URL 处理器、UIWebView中的 XSS、XML 解析、SQL 注入,等等。

不过,当应用运行在已经越狱的手机上时,所有那些配置就都不是很有效了。越狱是禁用了基本安全机制的漏洞利用程序。它们可以被用来攻击手机,并取得手机的控制权,但有趣的是,用户因为种种原因自愿越狱,比如访问第三方应用商店,替换默认应用,自定义操作系统外观,解锁设备。按照 Guido 的说法,多达 700 万 iPhone 用户已经越狱了他们的手机,也就是说,运行在这些手机上的恶意应用可以绕过所有的设备安全机制,比如 Keyraider 就窃取了 225000 台设备的 Apple ID 证件用于应用内购买。

对于运行在已经越狱的手机上的应用,有几种方法可以提升它的安全性。

  • 当运行在已经越狱的设备上时,检测成功越狱后留下的系统工件。通常,这可以归结为实现若干检查,比如是否存在 ssh、Cydia.app 文件、fork()系统调用,等等
  • 拒绝调试或钩挂应用程序的尝试,防止绕过越狱检查的攻击者使用调试器或者特定的工具,如 tsProtector xCon 。通常,这可以通过在运行时使用sysctl找出谁是应用的属主来实现:如果它不是launchd或内核,就可以退出或更改执行。
  • 增加理解由 IDA Pro Hopper Binary Ninja 生成的拆解应用代码的难度。其实现可以借助一些迷惑技术将不使用的代码增加 100 倍,加密符号,使用谓词,等等。

最后一点,Guido 强调了全面实施上述所有配置的重要性,借助一个 LLVM 的修改版本在编译时修改代码,不依赖个体程序员在必要的地方增加检查。

感兴趣的读者可以在 InfoQ 上观看完整视频

查看英文原文 Modern iOS Application Security

2016 年 8 月 08 日 19:002217
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