iOS开发HTTPS实现之信任SSL证书和自签名证书

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无忌不悔
0.4 2016.08.22 18:05* 字数 1584
Apple ATS

首先来分析一下什么是HTTPS以及了解HTTPS对于iOS开发者的意义

HTTPS 以及SSL/TSL

  • 什么是SSL?

SSL(Secure Sockets Layer, 安全套接字层),因为原先互联网上使用的 HTTP 协议是明文的,存在很多缺点,比如传输内容会被偷窥(嗅探)和篡改。 SSL 协议的作用就是在传输层对网络连接进行加密。

  • 何为TLS?

到了1999年,SSL 因为应用广泛,已经成为互联网上的事实标准。IETF 就在那年把 SSL 标准化。标准化之后的名称改为 TLS(Transport Layer Security,传输层安全协议)。SSL与TLS可以视作同一个东西的不同阶段

  • HTTPS

简单来说,HTTPS = HTTP + SSL/TLS, 也就是 HTTP over SSL 或 HTTP over TLS,这是后面加 S 的由来 。

HTTPS和HTTP异同:HTTP和HTTPS使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,前者是80,后者是443。HTTP的连接很简单,是无状态的;HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,比HTTP协议安全。

在WWDC 2016开发者大会上,苹果宣布了一个最后期限:到2017年1月1日 App Store中的所有应用都必须启用 App Transport Security安全功能。App Transport Security(ATS)是苹果在iOS 9中引入的一项隐私保护功能,屏蔽明文HTTP资源加载,连接必须经过更安全的HTTPS。苹果目前允许开发者暂时可以继续使用HTTP连接,但到年底所有官方商店的应用都必须强制性使用ATS。

以下是开发者网站公告原文:

应用传输安全协议是与iOS9和OS X 10.11一同发布的,该协议需要应用程序通过HTTPS使用安全的网络连接,以提高用户的数据和隐私安全。
在2016年WWDC上我们宣布在今年年底之前,提交到App Store的应用程序必须支持应用传输安全协议。为了给你们额外的时间去准备,这个截止日期已被延长,当新的截止日期确定的时候,我们将及时提供相关信息。

2016年12月21日苹果更新了截止日期,宣布延期执行ATS支持要求Supporting App Transport Security

开发者网站截图

** 此举为开发者提供了更多时间来做适配和支持。然而,对于iOS开发者来说,尽早解决HTTPS请求的问题仍为上策。**

苹果ATS对HTTPS证书的要求

启用ATS必须符合以下标准,不满足条件的HTTPS证书,ATS都会拒绝连接:

  • 服务器所有的连接使用TLS1.2以上版本
  • HTTPS证书必须使用SHA256以上哈希算法签名
  • HTTPS证书必须使用RSA 2048位或ECC 256位以上公钥算法
  • 使用前向加密技术

此外,苹果ATS支持CT证书透明,要求开发者使用支持CT证书透明度的SSL证书,确保SSL证书合法透明,防止中间人攻击。

发送HTTPS请求信任SSL证书和自签名证书,分为三种情况

1.如果你的app服务端安装的是SLL颁发的CA,可以使用系统方法直接实现信任SSL证书,关于Apple对SSL证书的要求请参考:苹果官方文档CertKeyTrustProgGuide

这种方式不需要在Bundle中引入CA文件,可以交给系统去判断服务器端的证书是不是SSL证书,验证过程也不需要我们去具体实现。
示例代码:


    NSURL *URL = [NSURL URLWithString:URLString];
    NSURLRequest *request = [[NSURLRequest alloc] initWithURL:URL cachePolicy:NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData timeoutInterval:10];
    //创建同步连接
    NSError *error = nil;
    NSData *receivedData = [NSURLConnection sendSynchronousRequest:request returningResponse:nil error:&error];
    NSString *receivedInfo = [[NSString alloc] initWithData:receivedData encoding:NSUTF8StringEncoding];

当然,如果你需要同时信任SSL证书和自签名证书的话还是需要在代码中实现CA的验证,这种情况在后面会提到。

2.基于AFNetWorking的SSL特定服务器证书信任处理,重写AFNetWorking的customSecurityPolicy方法,这里我创建了一个HttpRequest类,分别对GET和POST方法进行了封装,以GET方法为例:



+ (void)get:(NSString *)url params:(NSDictionary *)params success:(void (^)(id))success failure:(void (^)(NSError *))failure {
    // 1.获得请求管理者
    AFHTTPRequestOperationManager *mgr = [AFHTTPRequestOperationManager manager];
    // 2.申明返回的结果是text/html类型
    mgr.responseSerializer = [AFHTTPResponseSerializer serializer];
    // 3.设置超时时间为10s
    mgr.requestSerializer.timeoutInterval = 10;
    
    // 加上这行代码,https ssl 验证。
    if(openHttpsSSL) {
        [mgr setSecurityPolicy:[self customSecurityPolicy]];
    }
    
    // 4.发送GET请求
    [mgr GET:url parameters:params success:^(AFHTTPRequestOperation *operation, id responseObj){
        if (success) {
            success(responseObj);
        }
    } failure:^(AFHTTPRequestOperation *operation, NSError *error) {
        if (error) {
            failure(error);
        }
    }];
}
+ (AFSecurityPolicy*)customSecurityPolicy {
    // /先导入证书
    NSString *cerPath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:certificate ofType:@"cer"];//证书的路径
    NSData *certData = [NSData dataWithContentsOfFile:cerPath];
    
    // AFSSLPinningModeCertificate 使用证书验证模式
    AFSecurityPolicy *securityPolicy = [AFSecurityPolicy policyWithPinningMode:AFSSLPinningModeCertificate];
    
    // allowInvalidCertificates 是否允许无效证书(也就是自建的证书),默认为NO
    // 如果是需要验证自建证书,需要设置为YES
    securityPolicy.allowInvalidCertificates = YES;
    
    //validatesDomainName 是否需要验证域名,默认为YES;
    //假如证书的域名与你请求的域名不一致,需把该项设置为NO;如设成NO的话,即服务器使用其他可信任机构颁发的证书,也可以建立连接,这个非常危险,建议打开。
    //置为NO,主要用于这种情况:客户端请求的是子域名,而证书上的是另外一个域名。因为SSL证书上的域名是独立的,假如证书上注册的域名是www.google.com,那么mail.google.com是无法验证通过的;当然,有钱可以注册通配符的域名*.google.com,但这个还是比较贵的。
    //如置为NO,建议自己添加对应域名的校验逻辑。
    securityPolicy.validatesDomainName = NO;
    
    securityPolicy.pinnedCertificates = @[certData];
    
    return securityPolicy;
}


其中的cerPath就是app bundle中证书路径,certificate为证书名称的宏,仅支持cer格式,securityPolicy的相关配置尤为重要,请仔细阅读customSecurityPolicy方法并根据实际情况设置其属性。

这样,就能够在AFNetWorking的基础上使用HTTPS协议访问特定服务器,但是不能信任根证书的CA文件,因此这种方式存在风险,读取pinnedCertificates中的证书数组的时候有可能失败,如果证书不符合,certData就会为nil。

3.更改系统方法,发送异步NSURLConnection请求。



- (void)getDataWithURLRequest {
    //connection
    NSString *urlStr = @"https://developer.apple.com/cn/";
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:urlStr];
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url cachePolicy:NSURLRequestUseProtocolCachePolicy timeoutInterval:10];
    NSURLConnection *connection = [[NSURLConnection alloc]initWithRequest:request delegate:self];
    [connection start];
}

重点在于处理NSURLConnection的didReceiveAuthenticationChallenge代理方法,对CA文件进行验证,并建立信任连接。


- (BOOL)connection:(NSURLConnection *)connection canAuthenticateAgainstProtectionSpace:(NSURLProtectionSpace *)protectionSpace {
    
    return [protectionSpace.authenticationMethod isEqualToString:NSURLAuthenticationMethodServerTrust];
}

- (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveAuthenticationChallenge:(NSURLAuthenticationChallenge *)challenge {
    
 /*
    //直接验证服务器是否被认证(serverTrust),这种方式直接忽略证书验证,直接建立连接,但不能过滤其它URL连接,可以理解为一种折衷的处理方式,实际上并不安全,因此不推荐。
    SecTrustRef serverTrust = [[challenge protectionSpace] serverTrust];
    return [[challenge sender] useCredential: [NSURLCredential credentialForTrust: serverTrust]
                  forAuthenticationChallenge: challenge];
     */
    if ([[[challenge protectionSpace] authenticationMethod] isEqualToString: NSURLAuthenticationMethodServerTrust]) {
        do
        {
            SecTrustRef serverTrust = [[challenge protectionSpace] serverTrust];
            NSCAssert(serverTrust != nil, @"serverTrust is nil");
            if(nil == serverTrust)
                break; /* failed */
            /**
             *  导入多张CA证书(Certification Authority,支持SSL证书以及自签名的CA)
             */
            NSString *cerPath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"cloudwin" ofType:@"cer"];//自签名证书
            NSData* caCert = [NSData dataWithContentsOfFile:cerPath];
            
            NSString *cerPath2 = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"apple" ofType:@"cer"];//SSL证书
            NSData * caCert2 = [NSData dataWithContentsOfFile:cerPath2];
            
            NSCAssert(caCert != nil, @"caCert is nil");
            if(nil == caCert)
                break; /* failed */
            
            NSCAssert(caCert2 != nil, @"caCert2 is nil");
            if (nil == caCert2) {
                break;
            }
            
            SecCertificateRef caRef = SecCertificateCreateWithData(NULL, (__bridge CFDataRef)caCert);
            NSCAssert(caRef != nil, @"caRef is nil");
            if(nil == caRef)
                break; /* failed */
            
            SecCertificateRef caRef2 = SecCertificateCreateWithData(NULL, (__bridge CFDataRef)caCert2);
            NSCAssert(caRef2 != nil, @"caRef2 is nil");
            if(nil == caRef2)
                break; /* failed */
            
            NSArray *caArray = @[(__bridge id)(caRef),(__bridge id)(caRef2)];
        
            NSCAssert(caArray != nil, @"caArray is nil");
            if(nil == caArray)
                break; /* failed */
            
            OSStatus status = SecTrustSetAnchorCertificates(serverTrust, (__bridge CFArrayRef)caArray);
            NSCAssert(errSecSuccess == status, @"SecTrustSetAnchorCertificates failed");
            if(!(errSecSuccess == status))
                break; /* failed */
            
            SecTrustResultType result = -1;
            status = SecTrustEvaluate(serverTrust, &result);
            if(!(errSecSuccess == status))
                break; /* failed */
            NSLog(@"stutas:%d",(int)status);
            NSLog(@"Result: %d", result);
            
            BOOL allowConnect = (result == kSecTrustResultUnspecified) || (result == kSecTrustResultProceed);
            if (allowConnect) {
                NSLog(@"success");
            }else {
                NSLog(@"error");
            }
            /* https://developer.apple.com/library/ios/technotes/tn2232/_index.html */
            /* https://developer.apple.com/library/mac/qa/qa1360/_index.html */
            /* kSecTrustResultUnspecified and kSecTrustResultProceed are success */
            if(! allowConnect)
            {
            break; /* failed */
            }
            
#if 0
            /* Treat kSecTrustResultConfirm and kSecTrustResultRecoverableTrustFailure as success */
            /*   since the user will likely tap-through to see the dancing bunnies */
            if(result == kSecTrustResultDeny || result == kSecTrustResultFatalTrustFailure || result == kSecTrustResultOtherError)
                break; /* failed to trust cert (good in this case) */
#endif
            
            // The only good exit point
            return [[challenge sender] useCredential: [NSURLCredential credentialForTrust: serverTrust]
                          forAuthenticationChallenge: challenge];
            
        } while(0);
    }
    
    // Bad dog
    return [[challenge sender] cancelAuthenticationChallenge: challenge];
    
}

这里的关键在于result参数的值,根据官方文档的说明,判断(result == kSecTrustResultUnspecified) || (result == kSecTrustResultProceed)的值,若为1,则该网站的CA被app信任成功,可以建立数据连接,这意味着所有由该CA签发的各个服务器证书都被信任,而访问其它没有被信任的任何网站都会连接失败。该CA文件既可以是SLL也可以是自签名。

NSURLConnection的其它代理方法实现


#pragma mark -- connect的异步代理方法
-(void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveResponse:(NSURLResponse *)response {
    NSLog(@"请求被响应");
    _mData = [[NSMutableData alloc]init];
}

-(void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveData:(nonnull NSData *)data {
    NSLog(@"开始返回数据片段");
    
    [_mData appendData:data];
}

-(void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection *)connection {
    NSLog(@"链接完成");
    //可以在此解析数据
    NSString *receiveInfo = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:self.mData options:NSJSONReadingAllowFragments error:nil];
    NSLog(@"received data:\\\\n%@",self.mData);
    NSLog(@"received info:\\\\n%@",receiveInfo);
}

//链接出错
-(void)connection:(NSURLConnection *)connection didFailWithError:(NSError *)error {
    NSLog(@"error - %@",error);
}

至此,HTTPS信任证书的问题得以解决,这不仅是为了响应Apple强制性使用ATS的要求,也是为了实际生产环境安全性的考虑,HTTPS是未来的趋势,建议尽早支持。

如需参考Demo请移步本人在Github上的开源项目

便宜SSL

如果要启用HTTPS,我们就需要从证书授权机构处获取一个证书,我们可以从这获得网站域名的免费的证书:https://www.pianyissl.com/?i121889
具体操作十分简单,申请可免费试用三个月。

Effective Objective-C