验证 HTTPS 请求的证书(五)

阅读数:5 2019 年 12 月 10 日 17:47

验证 HTTPS 请求的证书(五)

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自 iOS9 发布之后,由于新特性 App Transport Security 的引入,在默认行为下是不能发送 HTTP 请求的。很多网站都在转用 HTTPS,而 AFNetworking 中的 AFSecurityPolicy 就是为了阻止中间人攻击,以及其它漏洞的工具。

AFSecurityPolicy 主要作用就是验证 HTTPS 请求的证书是否有效,如果 app 中有一些敏感信息或者涉及交易信息,一定要使用 HTTPS 来保证交易或者用户信息的安全。

AFSSLPinningMode

使用 AFSecurityPolicy 时,总共有三种验证服务器是否被信任的方式:

Objective-C

复制代码
typedef NS_ENUM(NSUInteger, AFSSLPinningMode) {
AFSSLPinningModeNone,
AFSSLPinningModePublicKey,
AFSSLPinningModeCertificate,
};
  • AFSSLPinningModeNone 是默认的认证方式,只会在系统的信任的证书列表中对服务端返回的证书进行验证
  • AFSSLPinningModeCertificate 需要客户端预先保存服务端的证书
  • AFSSLPinningModeCertificate 也需要预先保存服务端发送的证书,但是这里只会验证证书中的公钥是否正确

初始化以及设置

在使用 AFSecurityPolicy 验证服务端是否受到信任之前,要对其进行初始化,使用初始化方法时,主要目的是设置验证服务器是否受信任的方式

Objective-C

复制代码
+ (instancetype)policyWithPinningMode:(AFSSLPinningMode)pinningMode {
return [self policyWithPinningMode:pinningMode withPinnedCertificates:[self defaultPinnedCertificates]];
}
+ (instancetype)policyWithPinningMode:(AFSSLPinningMode)pinningMode withPinnedCertificates:(NSSet *)pinnedCertificates {
AFSecurityPolicy *securityPolicy = [[self alloc] init];
securityPolicy.SSLPinningMode = pinningMode;
[securityPolicy setPinnedCertificates:pinnedCertificates];
return securityPolicy;
}

这里没有什么地方值得解释的。不过在调用 pinnedCertificate 的 setter 方法时,会从全部的证书中取出公钥保存到 pinnedPublicKeys 属性中。

Objective-C

复制代码
- (void)setPinnedCertificates:(NSSet *)pinnedCertificates {
_pinnedCertificates = pinnedCertificates;
if (self.pinnedCertificates) {
NSMutableSet *mutablePinnedPublicKeys = [NSMutableSet setWithCapacity:[self.pinnedCertificates count]];
for (NSData *certificate in self.pinnedCertificates) {
id publicKey = AFPublicKeyForCertificate(certificate);
if (!publicKey) {
continue;
}
[mutablePinnedPublicKeys addObject:publicKey];
}
self.pinnedPublicKeys = [NSSet setWithSet:mutablePinnedPublicKeys];
} else {
self.pinnedPublicKeys = nil;
}
}

在这里调用了 AFPublicKeyForCertificate 对证书进行操作,返回一个公钥。

操作 SecTrustRef

serverTrust 的操作的函数基本上都是 C 的 API,都定义在 Security 模块中,先来分析一下在上一节中 AFPublicKeyForCertificate 的实现

Objective-C

复制代码
static id AFPublicKeyForCertificate(NSData *certificate) {
id allowedPublicKey = nil;
SecCertificateRef allowedCertificate;
SecCertificateRef allowedCertificates[1];
CFArrayRef tempCertificates = nil;
SecPolicyRef policy = nil;
SecTrustRef allowedTrust = nil;
SecTrustResultType result;
allowedCertificate = SecCertificateCreateWithData(NULL, (__bridge CFDataRef)certificate);
__Require_Quiet(allowedCertificate != NULL, _out);
allowedCertificates[0] = allowedCertificate;
tempCertificates = CFArrayCreate(NULL, (const void **)allowedCertificates, 1, NULL);
policy = SecPolicyCreateBasicX509();
__Require_noErr_Quiet(SecTrustCreateWithCertificates(tempCertificates, policy, &allowedTrust), _out);
__Require_noErr_Quiet(SecTrustEvaluate(allowedTrust, &result), _out);
allowedPublicKey = (__bridge_transfer id)SecTrustCopyPublicKey(allowedTrust);
_out:
if (allowedTrust) {
CFRelease(allowedTrust);
}
if (policy) {
CFRelease(policy);
}
if (tempCertificates) {
CFRelease(tempCertificates);
}
if (allowedCertificate) {
CFRelease(allowedCertificate);
}
return allowedPublicKey;
}
  1. 初始化一坨临时变量
复制代码
id allowedPublicKey = nil;
SecCertificateRef allowedCertificate;
SecCertificateRef allowedCertificates[1];
CFArrayRef tempCertificates = nil;
SecPolicyRef policy = nil;
SecTrustRef allowedTrust = nil;
SecTrustResultType result;
  1. 使用 SecCertificateCreateWithData 通过 DER 表示的数据生成一个 SecCertificateRef,然后判断返回值是否为 NULL
复制代码
allowedCertificate = SecCertificateCreateWithData(NULL, (__bridge CFDataRef)certificate);
__Require_Quiet(allowedCertificate != NULL, _out);
复制代码
* 这里使用了一个非常神奇的宏 `__Require_Quiet`,它会判断 `allowedCertificate != NULL` 是否成立,如果 `allowedCertificate` 为空就会跳到 `_out` 标签处继续执行
复制代码
#ifndef __Require_Quiet
#define __Require_Quiet(assertion, exceptionLabel) \
do \
{ \
if ( __builtin_expect(!(assertion), 0) ) \
{ \
goto exceptionLabel; \
} \
} while ( 0 )
#endif
  1. 通过上面的 allowedCertificate 创建一个 CFArray
复制代码
allowedCertificates[0] = allowedCertificate;
tempCertificates = CFArrayCreate(NULL, (const void **)allowedCertificates, 1, NULL);
复制代码
* 下面的 `SecTrustCreateWithCertificates` 只会接收数组作为参数。
  1. 创建一个默认的符合 X509 标准的 SecPolicyRef,通过默认的 SecPolicyRef 和证书创建一个 SecTrustRef 用于信任评估,对该对象进行信任评估,确认生成的 SecTrustRef 是值得信任的。
复制代码
policy = SecPolicyCreateBasicX509();
__Require_noErr_Quiet(SecTrustCreateWithCertificates(tempCertificates, policy, &allowedTrust), _out);
__Require_noErr_Quiet(SecTrustEvaluate(allowedTrust, &result), _out);
复制代码
* 这里使用的 `__Require_noErr_Quiet` 和上面的宏差不多,只是会根据返回值判断是否存在错误。
  1. 获取公钥
复制代码
allowedPublicKey = (__bridge_transfer id)SecTrustCopyPublicKey(allowedTrust);
复制代码
* 这里的 `__bridge_transfer` 会将结果桥接成 `NSObject` 对象,然后将 `SecTrustCopyPublicKey` 返回的指针释放。
  1. 释放各种 C 语言指针
复制代码
if (allowedTrust) {
CFRelease(allowedTrust);
}
if (policy) {
CFRelease(policy);
}
if (tempCertificates) {
CFRelease(tempCertificates);
}
if (allowedCertificate) {
CFRelease(allowedCertificate);
}

每一个 SecTrustRef 的对象都是包含多个 SecCertificateRefSecPolicyRef。其中 SecCertificateRef 可以使用 DER 进行表示,并且其中存储着公钥信息。

对它的操作还有 AFCertificateTrustChainForServerTrustAFPublicKeyTrustChainForServerTrust 但是它们几乎调用了相同的 API。

Objective-C

复制代码
static NSArray * AFCertificateTrustChainForServerTrust(SecTrustRef serverTrust) {
CFIndex certificateCount = SecTrustGetCertificateCount(serverTrust);
NSMutableArray *trustChain = [NSMutableArray arrayWithCapacity:(NSUInteger)certificateCount];
for (CFIndex i = 0; i < certificateCount; i++) {
SecCertificateRef certificate = SecTrustGetCertificateAtIndex(serverTrust, i);
[trustChain addObject:(__bridge_transfer NSData *)SecCertificateCopyData(certificate)];
}
return [NSArray arrayWithArray:trustChain];
}
  • SecTrustGetCertificateAtIndex 获取 SecTrustRef 中的证书
  • SecCertificateCopyData 从证书中或者 DER 表示的数据

验证服务端是否受信

验证服务端是否守信是通过 - [AFSecurityPolicy evaluateServerTrust:forDomain:] 方法进行的。

Objective-C

复制代码
- (BOOL)evaluateServerTrust:(SecTrustRef)serverTrust
forDomain:(NSString *)domain
{
#1: 不能隐式地信任自己签发的证书
#2: 设置 policy
#3: 验证证书是否有效
#4: 根据 SSLPinningMode 对服务端进行验证
return NO;
}
  1. 不能隐式地信任自己签发的证书
复制代码
if (domain && self.allowInvalidCertificates && self.validatesDomainName && (self.SSLPinningMode == AFSSLPinningModeNone || [self.pinnedCertificates count] == 0)) {
NSLog(@"In order to validate a domain name for self signed certificates, you MUST use pinning.");
return NO;
}
复制代码
> Do not implicitly trust self-signed certificates as anchors (kSecTrustOptionImplicitAnchors).
> Instead, add your own (self-signed) CA certificate to the list of trusted anchors.
* 所以如果没有提供证书或者不验证证书,并且还设置 `allowInvalidCertificates` 为 ** 真 **,满足上面的所有条件,说明这次的验证是不安全的,会直接返回 `NO`
  1. 设置 policy
复制代码
NSMutableArray *policies = [NSMutableArray array];
if (self.validatesDomainName) {
[policies addObject:(__bridge_transfer id)SecPolicyCreateSSL(true, (__bridge CFStringRef)domain)];
} else {
[policies addObject:(__bridge_transfer id)SecPolicyCreateBasicX509()];
}
复制代码
* 如果要验证域名的话,就以域名为参数创建一个 `SecPolicyRef`,否则会创建一个符合 X509 标准的默认 `SecPolicyRef` 对象
  1. 验证证书的有效性
复制代码
if (self.SSLPinningMode == AFSSLPinningModeNone) {
return self.allowInvalidCertificates || AFServerTrustIsValid(serverTrust);
} else if (!AFServerTrustIsValid(serverTrust) && !self.allowInvalidCertificates) {
return NO;
}
复制代码
* 如果 ** 只根据信任列表中的证书 ** 进行验证,即 `self.SSLPinningMode == AFSSLPinningModeNone`。如果允许无效的证书的就会直接返回 `YES`。不允许就会对服务端信任进行验证。
* 如果服务器信任无效,并且不允许无效证书,就会返回 `NO`
  1. 根据 SSLPinningMode 对服务器信任进行验证
复制代码
switch (self.SSLPinningMode) {
case AFSSLPinningModeNone:
default:
return NO;
case AFSSLPinningModeCertificate: {
...
}
case AFSSLPinningModePublicKey: {
...
}
}
复制代码
* `AFSSLPinningModeNone` 直接返回 `NO`
* `AFSSLPinningModeCertificate`
复制代码
NSMutableArray *pinnedCertificates = [NSMutableArray array];
for (NSData *certificateData in self.pinnedCertificates) {
[pinnedCertificates addObject:(__bridge_transfer id)SecCertificateCreateWithData(NULL, (__bridge CFDataRef)certificateData)];
}
SecTrustSetAnchorCertificates(serverTrust, (__bridge CFArrayRef)pinnedCertificates);
if (!AFServerTrustIsValid(serverTrust)) {
return NO;
}
// obtain the chain after being validated, which *should* contain the pinned certificate in the last position (if it's the Root CA)
NSArray *serverCertificates = AFCertificateTrustChainForServerTrust(serverTrust);
for (NSData *trustChainCertificate in [serverCertificates reverseObjectEnumerator]) {
if ([self.pinnedCertificates containsObject:trustChainCertificate]) {
return YES;
}
}
return NO;
复制代码
1. 从 `self.pinnedCertificates` 中获取 DER 表示的数据
2. 使用 `SecTrustSetAnchorCertificates` 为服务器信任设置证书
3. 判断服务器信任的有效性
4. 使用 `AFCertificateTrustChainForServerTrust` 获取服务器信任中的全部 DER 表示的证书
5. 如果 `pinnedCertificates` 中有相同的证书,就会返回 `YES`
* `AFSSLPinningModePublicKey`
复制代码
NSUInteger trustedPublicKeyCount = 0;
NSArray *publicKeys = AFPublicKeyTrustChainForServerTrust(serverTrust);
for (id trustChainPublicKey in publicKeys) {
for (id pinnedPublicKey in self.pinnedPublicKeys) {
if (AFSecKeyIsEqualToKey((__bridge SecKeyRef)trustChainPublicKey, (__bridge SecKeyRef)pinnedPublicKey)) {
trustedPublicKeyCount += 1;
}
}
}
return trustedPublicKeyCount > 0;
复制代码
* 这部分的实现和上面的差不多,区别有两点
1. 会从服务器信任中获取公钥
2. `pinnedPublicKeys` 中的公钥与服务器信任中的公钥相同的数量大于 0,就会返回真

与 AFURLSessionManager 协作

在代理协议 - URLSession:didReceiveChallenge:completionHandler: 或者 - URLSession:task:didReceiveChallenge:completionHandler: 代理方法被调用时会运行这段代码

Objective-C

复制代码
if ([challenge.protectionSpace.authenticationMethod isEqualToString:NSURLAuthenticationMethodServerTrust]) {
if ([self.securityPolicy evaluateServerTrust:challenge.protectionSpace.serverTrust forDomain:challenge.protectionSpace.host]) {
disposition = NSURLSessionAuthChallengeUseCredential;
credential = [NSURLCredential credentialForTrust:challenge.protectionSpace.serverTrust];
} else {
disposition = NSURLSessionAuthChallengeRejectProtectionSpace;
}
} else {
disposition = NSURLSessionAuthChallengePerformDefaultHandling;
}

NSURLAuthenticationChallenge 表示一个认证的挑战,提供了关于这次认证的全部信息。它有一个非常重要的属性 protectionSpace,这里保存了需要认证的保护空间, 每一个 NSURLProtectionSpace 对象都保存了主机地址,端口和认证方法等重要信息。

在上面的方法中,如果保护空间中的认证方法为 NSURLAuthenticationMethodServerTrust,那么就会使用在上一小节中提到的方法 - [AFSecurityPolicy evaluateServerTrust:forDomain:] 对保护空间中的 serverTrust 以及域名 host 进行认证

根据认证的结果,会在 completionHandler 中传入不同的 dispositioncredential 参数。

小结

  • AFSecurityPolicy 同样也作为一个即插即用的模块,在 AFNetworking 中作为验证 HTTPS 证书是否有效的模块存在,在 iOS 对 HTTPS 日渐重视的今天,在我看来,使用 HTTPS 会成为今后 API 开发的标配。

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本文转载自 Draveness 技术博客。

原文链接: https://draveness.me/afnetworking5

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