Android 5.0以下系统支持TLS 1.1/1.2协议版本

一、背景

项目中，客户端与服务端之间普遍使用Https协议通信，突然接到测试同事反馈Android5.0以下手机上，App测试服使用出现问题，出现SSL handshake aborted错误信息，但正式服正常。经查，普遍错误信息详情如下：

SSL handshake aborted: ssl=0x78f08cd0: I/O error during system call, Connection reset by peer
....
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从错误信息上粗略看上去，SSL握手阶段出现问题，连接终止。

二、分析与处理

2.1 问题分析

从总体信息上看，显然测试服与正式服环境有所不同，导致在Android 5.0以下机型上SSL握手阶段失败。很有可能是测试服改变了相关配置。网上查了一圈，很快，Android官网文档上找到了对应指引。

developer.android.com/reference/j…

文档中的图示给出了Android版本与SSL/TLS版本之间的对应关系。

SSLSocket来源于javax.net.ssl，实际上是java的扩展库，Android不同系统版本中引入的是不同的Open JDK版本。因此，此处的版本对应关系的背后，实际上是因为java的不同版本中，对于SSLSocket中对SSL/TLS版本的默认支持发生了变化。

同时，对于更底层的，如SSLSocketFactoryImpl、SSLSocketImpl等实现类，Oracle JD是在sun.security.ssl包中，Open JDK对其进行了自己的实现，并放在了com.android.org.conscrypt包中。并在类名前前统一加上了Open加以区分，如OpenSSLSocketFactoryImpl、OpenSSLSocketImpl等。

对于conscrypt的介绍，可以参考文档：
source.android.google.cn/devices/arc…

Android 5.0 API级别是21，5.0以下常用的机型是4.4.x/4.2.x等。API Level 16对应的是Android 4.1。因此，问题基本上可以定位在服务端对TLS版本做了升级。

通过Https通信，客户端与服务端在SSL/TLS层建立安全连接前，涉及到版本协商过程。SSL/TLS在客户端和服务端分别具有对应的版本，握手阶段客户端与服务端的SSL/TLS版本，会取用两者同时支持的最高版本。如在Android 4.4手机上，默认支持SSLv3，TLSv1，如果服务端配置支持的协议版本是TLSv1，TLSv1.1，TLSv1.2，则会取用TLSv1作为协商后的版本。当然，无论是客户端还是服务端，对于SSL/TLS版本，在对应系统版本所能支持的协议版本范围内，是可以人为去修改的。如4.4系统手机上，可以将客户端在请求时的支持版本改成SSLv3，TLSv1，TLSv1.1，TLSv1.2。如果此时服务端支持的协议版本是TLSv1，TLSv1.1，TLSv1.2，协商后的版本将是TLSv1.2。

对于给定的Https的服务端网址，可以检测其当前所支持的SSL/TLS版本。

推荐一个非常实用的检测网站，不仅列出了服务端当前支持的版本，还列出了具体的加密套件等有用信息。

www.ssllabs.com/ssltest/ana…

对项目中的正式服和测试服实测，结果如下：
正式服：

测试服：

显然，服务端在测试服中，将TLS1.0的版本支持给直接去掉了。这也正好与测试结果及从Android官方文档中分析结果是一致的。

经与服务端/运维等同事确认，测试服TLS版本协议确实做了修改，处于安全及升级等方面考虑，测试服运行一段时间后，后续也会同样部署到正式服中。

这也就意味着，客户端是需要适配的。

2.2 问题处理

当前项目最低支持版本是4.4，从Android官方文档中可以看出，Android 4.4默认支持的SSL/TLS版本是SSLv3，TLSv1。但TLSv1.1，TLSv1.2实际上也是在其支持范围内的，需要人为去配置。

我们的最终目标是改变改变SSLSocket实例中的enabledProtocols，具体可以通过调用其方法setEnabledProtocols(String protocols[])。SSLSocket，对外，是通过SSLSocketFactory接口的方式与外部交互，其创建的调用方式，具体是通过createSocket()方法进行。

因此，我们可以通过代理模式，设置兼容的SSLSocketFactory，并重写其对应的createSocket()方法，同时，将其设置给OkHttpClient的sslSocketFactory。

首先实现代理类：

public class TlsCompatSocketFactory extends SSLSocketFactory {
    private static final String[] TLS_VERSION_LIST = {"TLSv1", "TLSv1.1", "TLSv1.2"};

    final SSLSocketFactory target;

    public TlsCompatSocketFactory(SSLSocketFactory target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public String[] getDefaultCipherSuites() {
        return target.getDefaultCipherSuites();
    }

    @Override
    public String[] getSupportedCipherSuites() {
        return target.getSupportedCipherSuites();
    }

    @Override
    public Socket createSocket(Socket s, String host, int port, boolean autoClose) throws IOException {
        return supportTLS(target.createSocket(s, host, port, autoClose));
    }

    @Override
    public Socket createSocket(String host, int port) throws IOException, UnknownHostException {
        return supportTLS(target.createSocket(host, port));
    }

    @Override
    public Socket createSocket(String host, int port, InetAddress localHost, int localPort) throws IOException, UnknownHostException {
        return supportTLS(target.createSocket(host, port, localHost, localPort));
    }

    @Override
    public Socket createSocket(InetAddress host, int port) throws IOException {
        return supportTLS(target.createSocket(host, port));
    }

    @Override
    public Socket createSocket(InetAddress address, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException {
        return supportTLS(target.createSocket(address, port, localAddress, localPort));
    }

    private Socket supportTLS(Socket s) {
        if (s instanceof SSLSocket) {
            ((SSLSocket) s).setEnabledProtocols(TLS_VERSION_LIST);
        }
        return s;
    }
}
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然后在OkHttpClient的封装类中，将其设置给OkHttpClient的builder：

....
@JvmStatic
// 设置5.0以下机型可以支持TLS 1.1/1.2版本
val sc = SSLContext.getInstance("TLS")
sc.init(null, null, null)
clientBuilder.sslSocketFactory(TlsCompatSocketFactory(sc.socketFactory), object : X509TrustManager {
    @Throws(CertificateException::class)
    override fun checkClientTrusted(chain: Array<X509Certificate>, authType: String) {

    }

    @Throws(CertificateException::class)
    override fun checkServerTrusted(chain: Array<X509Certificate>, authType: String) {

    }

    override fun getAcceptedIssuers(): Array<X509Certificate> {
        return arrayOf()
    }
})
....
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设置完成后，如下图所示，在进行Https请求时，sslSocketFactory已经被替换成了我们自己定义的代理类TlsCompatSocketFactory。其内部的target对象中的sslParameters的enabledProtocols为TLSv1和SSlv3，此参数为创建SSLSocket对象时默认的SSL/TLS协议版本。现在通过代理后，SSLSocket对象中的enabledProtocols已经变更成我们自定义的TLS_VERSION_LIST，即同时包含了TLSv1、TLSv1.1、TLSv1.2协议版本。

另外，SSL/TLS协议版本中，还有一点需要注意的是，除了SSLSocket对象支持的协议版本外，OkHttp还通过connectionSpecs指定了一个连接规格，连接规格中，包含有tlsVersions，此参数与SSLSocket中的enabledProtocols一起，用来控制实际连接建立时的终端SSL/TLS协议版本。

默认的取值逻辑如下：

static final List<ConnectionSpec> DEFAULT_CONNECTION_SPECS = Util.immutableList(
      ConnectionSpec.MODERN_TLS, ConnectionSpec.CLEARTEXT);
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其中，MODERN_TLS对应的实现如下：

public static final ConnectionSpec MODERN_TLS = new Builder(true)
      .cipherSuites(APPROVED_CIPHER_SUITES)
      .tlsVersions(TlsVersion.TLS_1_3, TlsVersion.TLS_1_2, TlsVersion.TLS_1_1, TlsVersion.TLS_1_0)
      .supportsTlsExtensions(true)
      .build();
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也就是说，默认情况下，ConnectionSpec中的tlsVersions对当前主流的SSL/TLS协议版本都是支持的。当然，特殊情况下，我们也可以人为去设置ConnectionSpec并指定其内部的tlsVersions。

下面我们看下tlsVersions与enabledProtocols取交集的具体逻辑。

private fun supportedSpec(sslSocket: SSLSocket, isFallback: Boolean): ConnectionSpec {
    ....

    val tlsVersionsIntersection = if (tlsVersionsAsString != null) {
      sslSocket.enabledProtocols.intersect(tlsVersionsAsString, naturalOrder())
    } else {
      sslSocket.enabledProtocols
    }
    
    ....
    
    return Builder(this)
        .cipherSuites(*cipherSuitesIntersection)
        .tlsVersions(*tlsVersionsIntersection)
        .build()
}


 /** Applies this spec to {@code sslSocket}. */
  void apply(SSLSocket sslSocket, boolean isFallback) {
    ConnectionSpec specToApply = supportedSpec(sslSocket, isFallback);

    if (specToApply.tlsVersions != null) {
      sslSocket.setEnabledProtocols(specToApply.tlsVersions);
    }
    if (specToApply.cipherSuites != null) {
      sslSocket.setEnabledCipherSuites(specToApply.cipherSuites);
    }
  }
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也就是说，最终sslSocket实例中的enabledProtocols，除了基于TlsCompatSocketFactory中对sslSocket设置的enabledProtocols外，最终还会和ConnectionSpec内部的tlsVersions取交集后，再次赋值给sslSocket实例中的enabledProtocols。

三、结语

总体上来说，Https通信时，SSL/TLS的协议版本，在客户端，首先取决于Android系统默认支持下的协议版本，并与ConnectionSpec内部的tlsVersions取交集，在服务端则依赖于服务端的配置。在握手阶段，客户端会和服务端协商最终的协议版本，取用两者同时支持的最高版本。

一般情况下，终端可以尽量放宽协议版本，这样当服务端更改协议版本，甚至只支持某一个协议版本（如TLSv1.1）时，在协议版本协商阶段，都是可以有尽量匹配的版本，从而对Https通信不造成影响。当然，Android 5.0以上的系统中，默认情况下，客户端对主流的协议版本都是支持的，一般不用做特殊处理。

end~

作者：HappyCorn
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来源：掘金
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