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  • Android应用安全之数据传输安全

    　　Android软件通常使用WIFI网络与服务器进行通信。WiFi并非总是可靠的，例如，开放式网络或弱加密网络中，接入者可以监听网络流量；攻击者可能 自己设置WIFI网络钓鱼。此外，在获得root权限后，还可以在Android系统中监听网络数据。

    不加密地明文传输敏感数据

    　　最危险的是直接使用HTTP协议登录账户或交换数据。例如，攻击者在自己设置的钓鱼网络中配置DNS服务器，将软件要连接的服务器域名解析至攻击者的另一台服务器在，这台服务器就可以获得用户登录信息，或者充当客户端与原服务器的中间人，转发双方数据。

    早期，国外一些著名社交网站的Android客户端的登录会话没有加密，后来出现了黑客工具FaceNiff，专门嗅探这些会话并进行劫持（它甚至支持在WEP、WPA、WPA2加密的WIFI网络上展开攻击），这是目前我所知的唯一一个公开攻击移动软件漏洞的案例。

    这类问题的解决方法很显然-----对敏感数据采用基于SSL/TLS的HTTPS进行传输。

    SSL通信不检查证书有效性

    　　在SSL/TLS通信中，客户端通过数字证书判断服务器是否可信，并采用证书的公钥与服务器进行加密通信。

    　　然而，开发人员在开发过程中为了解决ssl证书报错的问题（使用了自己生成了证书后，客户端发现证书无法与系统可信根CA形成信任链，出现了CertificateException等异常），会在客户端代码中采用信任客户端中所有证书的方式：  

     1     public static HttpClient getWapHttpClient() {
 2   
 3               try {
 4  
 5                      KeyStore trustStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
 6  
 7                      trustStore.load(null, null);
 8  
 9                      SSLSocketFactory sf = new MySSLSocketFactory(trustStore);
10  
11                      sf.setHostnameVerifier(SSLSocketFactory.ALLOW_ALL_HOSTNAME_VERIFIER);
12  
13                 　　//此处信任手机中的所有证书，包括用户安装的第三方证书
14  
15                      HttpParams params = new BasicHttpParams();
16  
17                      HttpProtocolParams.setVersion(params, HttpVersion.HTTP_1_1);
18  
19                      HttpProtocolParams.setContentCharset(params, HTTP.UTF_8);
20  
21                      SchemeRegistry registry = new SchemeRegistry();
22  
23                      registry.register(new Scheme(“http”, PlainSocketFactory.getSocketFactory(), 80));
24  
25                      registry.register(new Scheme(“https”, sf, 443));
26  
27                      ClientConnectionManager ccm = new ThreadSafeClientConnManager(params, registry);
28  
29                      return new DefaultHttpClient(ccm, params);
30  
31               } catch (Exception e) {
32  
33                      return new DefaultHttpClient();
34  
35               }
36  
37        }

    而在客户端中覆盖google默认的证书检查机制（X509TrustManager），并且在代码中无任何校验SSL证书有效性相关代码：

     1 public class MySSLSocketFactory extends SSLSocketFactory {
 2  
 3        SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance(“TLS”);
 4  
 5        public MySSLSocketFactory(KeyStore truststore) throws NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException, KeyStoreException, UnrecoverableKeyException {
 6  
 7               super(truststore);
 8  
 9               TrustManager tm = new X509TrustManager() {
10  
11                       public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {
12  
13                      }
14  
15                     //客户端并未对SSL证书的有效性进行校验，并且使用了自定义方法的方式覆盖android自带的校验方法
16  
17                      public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {
18  
19                      }
20  
21                      public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
22  
23                             return null;
24  
25                      }
26  
27               };
28  
29               sslContext.init(null, new TrustManager[] { tm }, null);
30  
31        } 
32 }

    　　如果用户手机中安装了一个恶意证书，那么就可以通过中间人攻击的方式进行窃听用户通信以及修改request或者response中的数据。

    　　在钓鱼Wifi网络中，同样地，攻击者可以通过设置DNS服务器使客户端与指定的服务器进行通信。攻击者在服务器上部署另一个证书，在会话建立阶段，客户端会收到这张证书，如果客户端忽略这个证书上的异常，或者接受这个证书，就会成功建立会话、开始加密通信。但攻击者拥有私钥，因此可以解密得到客户端发来数据的明文。攻击者还可以模拟客户端，与真正的服务器联系，充当中间人做监听。

    手机应用中间人攻击过程：

    1 客户端在启动时，传输数据之前需要客户端与服务端之间进行一次握手，在握手过程中将确立双方加密传输数据的密码信息。

    2 中间人在此过程中将客户端请求服务器的握手信息拦截后，模拟客户端请求给服务器（将自己支持的一套加密规则发送给服务器），服务器会从中选出一组加密算法与HASH算法，并将自己的身份信息以证书的形式发回给客户端。证书里面包含了网站地址，加密公钥，以及证书的颁发机构等信息。

    3 而此时中间人会拦截下服务端返回给客户端的证书信息，并替换成自己的证书信息。

    4 客户端得到中间人的response后，会选择以中间人的证书进行加密数据传输。

    5 中间人在得到客户端的请求数据后，以自己的证书进行解密。

    6 在经过窃听或者是修改请求数据后，再模拟客户端加密请求数据传给服务端。就此完成整个中间人攻击的过程。

    防护办法：

    　　使用CA机构颁发证书的方式可行，但是如果与实际情况相结合来看的话，时间和成本太高，所以目前很少有用此办法来做。由于手机应用服务器其实是固定的，所以证书也是固定的，可以使用“证书或公钥锁定”的办法来防护证书有效性未作验证的问题。

    具体实现：

    1 公钥锁定

    将证书公钥写入客户端apk中，https通信时检查服务端传输时证书公钥与apk中是否一致（实现X509TrustManager接口）。

     1 public final class PubKeyManager implements X509TrustManager{
 2     private static String PUB_KEY = "30820122300d06092a864886f70d0101" + "0105000382010f003082010a0282010100b35ea8adaf4cb6db86068a836f3c85" +"5a545b1f0cc8afb19e38213bac4d55c3f2f19df6dee82ead67f70a990131b6bc" + "ac1a9116acc883862f00593199df19ce027c8eaaae8e3121f7f329219464e657" +"2cbf66e8e229eac2992dd795c4f23df0fe72b6ceef457eba0b9029619e0395b8" + "609851849dd6214589a2ceba4f7a7dcceb7ab2a6b60c27c69317bd7ab2135f50" +"c6317e5dbfb9d1e55936e4109b7b911450c746fe0d5d07165b6b23ada7700b00" + "33238c858ad179a82459c4718019c111b4ef7be53e5972e06ca68a112406da38" + "cf60d2f4fda4d1cd52f1da9fd6104d91a34455cd7b328b02525320a35253147b" + "e0b7a5bc860966dc84f10d723ce7eed5430203010001";
 3  
 4     //锁定证书公钥在apk中
 5  
 6     public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException
 7      
 8     {
 9      
10         if (chain == null) {
11          
12             throw new IllegalArgumentException("checkServerTrusted: X509Certificate array is null");
13          
14         }
15          
16         if (!(chain.length > 0)) {
17          
18             throw new IllegalArgumentException("checkServerTrusted: X509Certificate is empty");
19          
20         }
21          
22         if (!(null != authType && authType.equalsIgnoreCase("RSA"))) {
23          
24             throw new CertificateException("checkServerTrusted: AuthType is not RSA");
25          
26         }
27          
28         // Perform customary SSL/TLS checks
29          
30         try {
31          
32             TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("X509");
33          
34             tmf.init((KeyStore) null);
35          
36             for (TrustManager trustManager : tmf.getTrustManagers()) {
37              
38                 ((X509TrustManager) trustManager).checkServerTrusted(chain, authType);
39              
40             }
41          
42         } catch (Exception e) {
43          
44             throw new CertificateException(e);
45          
46         }
47          
48         // Hack ahead: BigInteger and toString(). We know a DER encoded Public Key begins
49          
50         // with 0×30 (ASN.1 SEQUENCE and CONSTRUCTED), so there is no leading 0×00 to drop.
51          
52         RSAPublicKey pubkey = (RSAPublicKey) chain[0].getPublicKey();
53          
54         String encoded = new BigInteger(1 /* positive */, pubkey.getEncoded()).toString(16);
55          
56         // Pin it!
57          
58         final boolean expected = PUB_KEY.equalsIgnoreCase(encoded);
59          
60         if (!expected) {
61          
62             throw new CertificateException("checkServerTrusted: Expected public key: " + PUB_KEY + ", got public key:" + encoded);
63          
64         }
65      
66     }
67  
68 }

    2 证书锁定：

    即为客户端颁发公钥证书存放在手机客户端中（使用keystore），在https通信时，在客户端代码中固定去取证书信息，不是从服务端中获取。

    关于证书或公钥锁定技术可参考下面链接：

    https://www.owasp.org/index.php/Certificate_and_Public_Key_Pinning
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