前言
前文iOS如何保證下載資源的可靠性介紹了基于RSA的下載資源驗證方案，這次詳細介紹開發過程中的問題。
iOS接入步驟
- 后臺上傳資源文件，配置平臺對文件進行hash并用私鑰進行簽名得到簽名串signature；
- 把文件和signature打包成zip包，下發到客戶端；
- 客戶端解壓zip，得到文件和簽名串signature，對文件進行hash，加載本地公鑰，把hash值、signature、公鑰傳給Security.framework；
- 用Security.framework提供的
SecKeyRawVerify方法對hash值、signature、公鑰進行驗證，如果通過則表示文件未修改。
1、zip解壓
iOS平臺上可以使用MiniZipArchive進行解壓。
- (BOOL)unzipFile:(NSString *)file toFilePath:(NSString *)unZipFilePath overWrite:(BOOL)overWrite
{
MiniZipArchive *za = [[MiniZipArchive alloc] init];
BOOL success = NO;
if ([za UnzipOpenFile:file]) {
success = [za UnzipFileTo:unZipFilePath overWrite:overWrite];
[za UnzipCloseFile];
}
return success;
}
2、公鑰和私鑰的加載
.der格式和.pem格式：.der格式表示二進制編碼，.pem格式表示Base64編碼。
iOS的公鑰需要用.der格式，私鑰需要用.p12格式，這個可以用openssl的指令來轉換。（指令見末尾）
加載的時候先用NSData加載密鑰，再用下面的：
getPrivateKeyRefWithContentsOfFile: password:方法加載密鑰；
getPublicKeyRefrenceFromeData:方法加載公鑰；
//獲取私鑰
- (SecKeyRef)getPrivateKeyRefWithContentsOfFile:(NSData *)p12Data password:(NSString*)password {
if (!p12Data) {
return nil;
}
SecKeyRef privateKeyRef = NULL;
NSMutableDictionary * options = [[NSMutableDictionary alloc] init];
[options setObject: password forKey:(__bridge id)kSecImportExportPassphrase];
CFArrayRef items = CFArrayCreate(NULL, 0, 0, NULL);
OSStatus securityError = SecPKCS12Import((__bridge CFDataRef) p12Data, (__bridge CFDictionaryRef)options, &items);
if (securityError == noErr && CFArrayGetCount(items) > 0) {
CFDictionaryRef identityDict = CFArrayGetValueAtIndex(items, 0);
SecIdentityRef identityApp = (SecIdentityRef)CFDictionaryGetValue(identityDict, kSecImportItemIdentity);
securityError = SecIdentityCopyPrivateKey(identityApp, &privateKeyRef);
if (securityError != noErr) {
privateKeyRef = NULL;
}
}
CFRelease(items);
return privateKeyRef;
}
- (SecKeyRef)getPublicKeyRefrenceFromeData:(NSData *)certData {
SecKeyRef publicKeyRef = NULL;
CFDataRef myCertData = (__bridge CFDataRef)certData;
SecCertificateRef cert = SecCertificateCreateWithData(NULL, (CFDataRef)myCertData);
if (cert == nil) {
NSLog(@"Can not read certificate ");
return nil;
}
SecPolicyRef policy = SecPolicyCreateBasicX509();
SecCertificateRef certArray[1] = {cert};
CFArrayRef myCerts = CFArrayCreate(NULL, (void *)(void *)certArray, 1, NULL);
SecTrustRef trust;
OSStatus status = SecTrustCreateWithCertificates(myCerts, policy, &trust);
if (status != noErr) {
NSLog(@"SecTrustCreateWithCertificates fail. Error Code: %d", (int)status);
CFRelease(cert);
CFRelease(policy);
CFRelease(myCerts);
return nil;
}
SecTrustResultType trustResult;
status = SecTrustEvaluate(trust, &trustResult);
if (status != noErr) {
NSLog(@"SecTrustEvaluate fail. Error Code: %d", (int)status);
CFRelease(cert);
CFRelease(policy);
CFRelease(trust);
CFRelease(myCerts);
return nil;
}
publicKeyRef = SecTrustCopyPublicKey(trust);
CFRelease(cert);
CFRelease(policy);
CFRelease(trust);
CFRelease(myCerts);
return publicKeyRef;
}
3、私鑰簽名和公鑰驗證
加載完公鑰和私鑰之后，用私鑰可以對原始數據進行簽名，詳見PKCSSignBytesSHA256withRSA方法，返回的是簽名串；
在用zip解壓出來的簽名串進行驗證的時候，需要用本地的公鑰、原始數據和簽名串進行驗簽，詳見PKCSVerifyBytesSHA256withRSA方法；
注意的是，因為選擇的算法是kSecPaddingPKCS1SHA256，需要對原始數據進行一次SHA256的hash。（kSecPaddingPKCS1SHA256只能用于SecKeyRawSign/SecKeyRawVerify）
BOOL PKCSVerifyBytesSHA256withRSA(NSData* plainData, NSData* signature, SecKeyRef publicKey)
{
if (!plainData || !signature) { // 保護
return NO;
}
size_t signedHashBytesSize = SecKeyGetBlockSize(publicKey);
const void* signedHashBytes = [signature bytes];
size_t hashBytesSize = CC_SHA256_DIGEST_LENGTH;
uint8_t* hashBytes = malloc(hashBytesSize);
if (!CC_SHA256([plainData bytes], (CC_LONG)[plainData length], hashBytes)) {
return NO;
}
OSStatus status = SecKeyRawVerify(publicKey,
kSecPaddingPKCS1SHA256,
hashBytes,
hashBytesSize,
signedHashBytes,
signedHashBytesSize);
return status == errSecSuccess;
}
NSData* PKCSSignBytesSHA256withRSA(NSData* plainData, SecKeyRef privateKey)
{
size_t signedHashBytesSize = SecKeyGetBlockSize(privateKey);
uint8_t* signedHashBytes = malloc(signedHashBytesSize);
memset(signedHashBytes, 0x0, signedHashBytesSize);
size_t hashBytesSize = CC_SHA256_DIGEST_LENGTH;
uint8_t* hashBytes = malloc(hashBytesSize);
if (!CC_SHA256([plainData bytes], (CC_LONG)[plainData length], hashBytes)) {
return nil;
}
SecKeyRawSign(privateKey,
kSecPaddingPKCS1SHA256,
hashBytes,
hashBytesSize,
signedHashBytes,
&signedHashBytesSize);
NSData* signedHash = [NSData dataWithBytes:signedHashBytes
length:(NSUInteger)signedHashBytesSize];
if (hashBytes)
free(hashBytes);
if (signedHashBytes)
free(signedHashBytes);
return signedHash;
}
4、簽名串的保存
簽名串可以使用setxattrf寫入文件的擴展屬性，保證簽名串和資源的一一對應。
-(BOOL)setExtendValueWithPath:(NSString *)path key:(NSString *)key value:(NSData *)value {
ssize_t writelen = setxattr([path fileSystemRepresentation],
[key UTF8String],
[value bytes],
[value length],
0,
0);
return writelen == 0;
}
比較奇怪的是，比較寫入擴展屬性之后的文件大小，并沒有發生較大變化。在特意查詢文檔之后，發現下面一句話：
Space consumed for extended attributes is counted towards the disk quotasof the file owner and file group
原來擴展屬性并不是寫入文件，而是由文件系統來保存。
遇到的問題
1、驗證失敗，SecKeyRawVerify返回-9809
經常遇到的問題是，配置平臺的簽名在iOS客戶端驗證不通過，可以按照下面的流程檢測：
- 首先是確保兩端的公鑰和私鑰是一對；
- 配置平臺簽名完之后，用iOS客戶端的公鑰在本地驗證；
- 確認兩邊使用的簽名算法設置參數一致；
- iOS客戶端用配置平臺的私鑰進行簽名，再用公鑰進行驗證；
- 對比配置平臺的簽名串和iOS的簽名串；
openssl的驗證命令
openssl dgst -sign private_key.pem -sha256 -out sign source
openssl dgst -verify rsa_public_key.pem -sha256 -signature sign source
如果驗證通過會有文字提示：Verified OK
2、生成證書失敗，openssl X509: 出現 Expecting: TRUSTED CERTIFICATE的錯誤
參考這些公鑰和密鑰的openssl生成命令
openssl genrsa -out private_key.pem 1024
openssl req -new -key private_key.pem -out rsaCertReq.csr
openssl x509 -req -days 3650 -in rsaCertReq.csr -signkey private_key.pem -out rsaCert.crt
openssl x509 -outform der -in rsaCert.crt -out public_key.der
openssl pkcs12 -export -out private_key.p12 -inkey private_key.pem -in rsaCert.crt
參考自GithubGist
附錄
Signing and Verifying on iOS using RSA
xattr manpages
demo地址
