iOS 无线网络开发

前言

最近有一个需求，为了方便用户操作，优化用户体验，我们需要实现在APP内控制WiFi的开关、连上指定的WiFi，以及给这个WiFi设置HTTP代理，经过一番折腾，发现在未越狱的手机下只实现前两个功能，要想给指定WiFi设置系统级的代理目前没有发现什么有效的解决方案，在此记录一下这几天探索的结果。

现状分析

目前只有iOS11以上包含iOS11才可以使用NetworkExtension库中的NEHotspotConfigurationManagerAPI来操作WiFi，通过该API可以连接指定SSID的WIFI，如果没有手动打开系统WIFI开关，则还可以通过它打开系统WIFI开关，该库的有些API是需要像苹果写邮件申请权限的，比如HotspotHelper API权限，这个HotspotHelper权限比较难申请，但此次用的API并不需像某些博客中说的需要写邮件申请HotspotHelper权限，而此次用到底API只需要在Xcode中开启Hotspot configuration 普通权限，并且添加依赖库NetworkExtension，iOS11之前我们的做法是通过引导用户手动去操作。通过NEHotspotConfigurationManager来管理热点还需要有一个热点配置对象NEHotspotConfiguration，创建这个对象的苹果提供了一下三种方式。

Network Extension权限问题 官网介绍
在2016年11月10日之前要使用 NetworkExtension 框架需要向苹果官方发邮件提供资质，申请权限。
但是在2016年11月10日之后，如果只是使用下面几种功能的话，已经不需要提交邮件申请就可以使用了

• App Proxy
• Content Filter
• Packet Tunnel APIs

但是 Network Extension Hotspot Entitlements（HotSpot） 这个Wifi热点功能需要邮件申请权限。
权限申请地址：https://developer.apple.com/contact/network-extension

WIFI控制实现方式

在写实现方式之前需要先科普一些WiFi的知识：

1. 目前WIFI常用的加密方式有WEP、WPA/WPA2、TKIP、EAP等。
2. 无线网络的安全性由认证和加密来保证：
   1）认证允许只有被许可的用户才能连接到无线网络；
   2）加密的目的是提供数据的保密性和完整性（数据在传输过程中不会被篡改）。
3. 常用名字解释
   Open Wi-Fi Network：开放式WIFI，没有密码，但连接WIFI后有可能会弹出portal认证网页要求输入账号去认证，这个取决于WIFI提供者提供的策略，如果需要portal认证界面，在iOS端会有45秒左右的连接延迟，这是由于iOS系统WIFI连接的验证策略导致，但是Android能瞬间弹出portal认证界面。
   WEP：一种加密标准，该算法已经不安全了。
   EAP：全称Extensible Authentication Protocol，是一种支持多种验证方式的协议框架，EAP通常运行在链路层例如PPP和IEEE 802。EAP协议是IEEE 802.1x认证机制的核心，它将实现细节交由附属的EAP Method协议完成，如何选取EAP method由认证系统特征决定，这样实现了EAP的扩展性及灵活性。
   WPA/WPA2 Personal Wi-Fi Network：采用WPA/WPA2加密的个人级WIFI。
   WPA/WPA2 Enterprise Wi-Fi Network：采用WPA/WPA2加密的企业级WIFI。
   HS2.0 Wi-Fi Network：采用HS2.0协议的WIFI。

有关WIFI的认证和加密的详情具体参考文章

了解了上面的名词，我们来看iOS提供的四种WIFI控制方式，通过这四种方式可以实现操作不同加密策略的WIFI。

1. 用于初始化没有密码的开方式WIFI的配置对象，注意ssid的的长度是1~32字符。

- (instancetype)initWithSSID:(NSString *)SSID API_AVAILABLE(ios(11.0)) API_UNAVAILABLE(macos, watchos, tvos);

2. 用于初始化一个采用WEP加密或者WPA/WPA2加密的个人级的WiFi配置对象，如果最后一个参数是NO，则采用WEP方式加密，否则采用WPA/WPA2加密，无论是那种加密方式都需要提供指定的ssid和passphrase才能连接上WIFI。
   注意passphrase和password是有区别的
   密码（password）是一组字母、数字、符号，表示用户的身份。密码一般比较短8/6/6字符，而且密码的复杂性有要求，如不能出现常见的字、词等等。
   passphrase类似于密码（password），但passphrase并不是直接使用的，而是通过一定的算法将passphrase转换为用于加密的密钥。Passphrase可以很长，通常为20-30个字符，另外，由于不是直接使用passphrase，所以可以使用容易记忆的句子作为passphrase

/*!
 * @method initWithSSID:passphrase:isWEP
 * @discussion
 *   A designated initializer to instantiate a new NEHotspotConfiguration object.
 *   This initializer is used configure either WEP or WPA/WPA2 Personal Wi-Fi Networks.
 *
 * @param SSID The SSID of the WEP or WPA/WPA2 Personal Wi-Fi Network
 * @param passphrase The passphrase credential.
 *   For WPA/WPA2 Personal networks: between 8 and 63 characters.
 *   For Static WEP(64bit)  : 10 Hex Digits
 *   For Static WEP(128bit) : 26 Hex Digits
 * @param isWEP YES specifies WEP Wi-Fi Network else WPA/WPA2 Personal Wi-Fi Network
 */
- (instancetype)initWithSSID:(NSString *)SSID
                      passphrase:(NSString *)passphrase isWEP:(BOOL)isWEP API_AVAILABLE(ios(11.0)) API_UNAVAILABLE(macos, watchos, tvos);

3. 用于配置一个企业级的WiFi配置对象，EAP类型的WIFI，加密方式采用的是WPA/WPA2，连接此种WiFi iOS系统会弹出一个验证窗口，需要输入用户名和密码。

/*!
 * @method initWithSSID:eapSettings
 * @discussion
 *   A designated initializer to instantiate a new NEHotspotConfiguration object.
 *   This initializer is used configure WPA/WPA2 Enterprise Wi-Fi Networks.
 *
 * @param SSID The SSID of WPA/WPA2 Enterprise Wi-Fi Network
 * @param eapSettings EAP configuration
 */
- (instancetype)initWithSSID:(NSString *)SSID
                      eapSettings:(NEHotspotEAPSettings *)eapSettings API_AVAILABLE(ios(11.0)) API_UNAVAILABLE(macos, watchos, tvos);

4. 具有HS 2.0和EAP设置的Hotspot 2.0 Wi-Fi网络

/*!
 * @method initWithHS20Settings:eapSettings
 * @discussion
 *   A designated initializer to instantiate a new NEHotspotConfiguration object.
 *   This initializer is used configure HS2.0 Wi-Fi Networks.
 *
 * @param hs20Settings Hotspot 2.0 configuration
 * @param eapSettings EAP configuration
 */
- (instancetype)initWithHS20Settings:(NEHotspotHS20Settings *)hs20Settings
                        eapSettings:(NEHotspotEAPSettings *)eapSettings API_AVAILABLE(ios(11.0)) API_UNAVAILABLE(macos, watchos, tvos);

具体代码实现

代码中有详细的注释，需要注意的是NEHotspotConfigurationManager的回调结果不能仅凭error参数来决定，如果连接一个不存在的ssid，errorl也会为空，所以需要结合当前连接的ssid来给出成功与否的判断。

- (void)openSpecialWIFI {
    
    if (@available(iOS 11.0, *)) { // 用代码自动切换到指定的WiFi热点
        MBProgressHUD *hud = [MBProgressHUD showHUDAddedTo:self.view animated:YES];
        hud.removeFromSuperViewOnHide = YES;
        
        NEHotspotConfiguration *netConfig = nil;
        if (self.enableEAPSwitch.on) {
            // Extensible Authentication Protocol (EAP) settings for configuring WPA and WPA2 enterprise Wi-Fi networks.
            NEHotspotEAPSettings *epSettings = [[NEHotspotEAPSettings alloc] init];
            epSettings.supportedEAPTypes = @[
                                             @(NEHotspotConfigurationEAPTypeEAPPEAP)
                                             ];
            epSettings.ttlsInnerAuthenticationType = NEHotspotConfigurationEAPTTLSInnerAuthenticationMSCHAP;
            epSettings.username = self.username.text;
            epSettings.password = self.pwd.text;
            netConfig = [[NEHotspotConfiguration alloc] initWithSSID:self.wifiName.text eapSettings:epSettings];
            
            //NEHotspotConfiguration *netConfig = [[NEHotspotConfiguration alloc] initWithSSID:self.wifiName.text passphrase:self.wifiPWD.text isWEP:NO];
        } else {
            netConfig = [[NEHotspotConfiguration alloc] initWithSSID:self.wifiName.text];
        }
        NSLog(@"要连接的WIFI信息：\nWiFi名称：%@\nWiFi密码：%@\nEAP设置：\n用户名：%@\n密码：%@", self.wifiName.text, self.wifiPWD.text, self.username.text, self.pwd.text);
        
        /*
            NEHotspotConfiguration可以创建两种形式的WIFI，一种是临时模式joinOnce（默认为NO），另一种是永久模式persistent，
         当使用临时模式时：
            1、临时模式当APP在后台超过15秒就自动断开指定的WIFI了
            2、设备睡眠状态
            3、本APP crash、退出或者卸载
            4、本APP连接了另一个WIFI
            5、用户手动连接了另一个WIFI
            具体参考https://developer.apple.com/documentation/networkextension/nehotspotconfiguration/2887518-joinonce
        */
        netConfig.joinOnce = NO;
        // 1、移除网络配置，关闭网络
        [self disconnectWIFI];
        // 2、打开网络，调用此方法系统会自动弹窗确认
        [[NEHotspotConfigurationManager sharedManager] applyConfiguration:netConfig completionHandler:^(NSError * _Nullable error) {

            NSString *currentConnectedWifi = [[self currnentConnectedWIFIInfo] objectForKey:@"SSID"] ? : @"";
            if (error || ![currentConnectedWifi isEqualToString:self.wifiName.text]) {
                NSLog(@"无法连接热点：%@",error);

                NSString *msg = @"连接异常!";
                if (error && error.code != 13 && error.code != 7) {
                    NSLog(@"WIFI连接失败!");
                    msg = [NSString stringWithFormat:@"%@ - 无法连接热点%@", self.wifiName.text, error.localizedDescription];
                } else if(error.code ==7) { // 用户点击了弹出框的取消按钮
                    NSLog(@"已取消");
                    msg = @"您取消了WIFI连接按钮!";
                } else {
                    NSLog(@"连接的不是当前WIFI");
                    msg = @"WIFI连接失败!";
                }

                hud.mode = MBProgressHUDModeText;
                hud.label.text = msg;
                [hud showAnimated:YES];
                [hud hideAnimated:YES afterDelay:1.5f];
            } else {
                //连接wifi成功
                NSLog(@"连接WiFi成功");

                hud.mode = MBProgressHUDModeText;
                hud.label.text = [NSString stringWithFormat:@"%@ 连接成功~",self.wifiName.text];
                [hud showAnimated:YES];
                [hud hideAnimated:YES afterDelay:1.5f];
            }
            // 打印所有已经配置过的WIFI
            [self getAllConfiguredWIFIList];
        }];
    } else { // 需要手动去连接WiFi
        UIAlertController *alertVC = [UIAlertController alertControllerWithTitle:@"提示" message:@"您必须手动连接上指定的WIFI才能使用该功能，请点击右上角查看具体操作!" preferredStyle:UIAlertControllerStyleAlert];
        UIAlertAction *sureAction = [UIAlertAction actionWithTitle:@"知道了" style:UIAlertActionStyleDefault handler:^(UIAlertAction * _Nonnull action) {
            [self openWIFISettingPage];
        }];
        [alertVC addAction:sureAction];
        [self presentViewController:alertVC animated:YES completion:^{
        }];
    }
}

断开指定的已经连接的WIFI，此API只是清除了指定WIFI的配置信息，并不会关闭系统WIFI开关，所有有可能会自动连接上其他已经配置的WIFI。

- (void)disconnectWIFI {
    [[NEHotspotConfigurationManager sharedManager] removeConfigurationForSSID:self.wifiName.text];
}

获取当前连接WIFI的信息，注意iOS12包含iOS12以后如果要获取当前已连接WiFi的信息需要在Xcode开启only need open Access WIFI information on capacities

- (NSDictionary *)currnentConnectedWIFIInfo {
    NSArray *ifs = (__bridge_transfer id)CNCopySupportedInterfaces();
    NSLog(@"interfaces:%@",ifs);
    NSDictionary *info = nil;
    for (NSString *ifname in ifs) {
        info = (__bridge_transfer NSDictionary *)CNCopyCurrentNetworkInfo((__bridge CFStringRef)ifname);
        NSLog(@"%@ => %@", ifname, info);
        if (info && [info count]) break;
    }
    return info;
}

获取已经配置过（也就是已经被保存过的WIFI）的wifi名称。如果你设置joinOnce为YES，此WIFI在这里就不会被获取。

//获取已经配置过（也就是已经被保存过的WIFI）的wifi名称。如果你设置joinOnce为YES,这里就不会有了
-(void)getAllConfiguredWIFIList {
    [[NEHotspotConfigurationManager sharedManager] getConfiguredSSIDsWithCompletionHandler:^(NSArray * _Nonnull list) {
        NSLog(@"所有已经配置过的WIFI列表~~~ %@", list);
    }];
}

WIFI HotspotHelper

iOS9 苹果提供了获取系统WiFi列表，注意需要手动开启WiFi，从系统settings进入WiFi列表后，回调才起作用，才能获取到WIFI列表，另外此操作需要向Apple申请权限

-(void)getWifiList {
    // iOS9 之前无法获取WiFi列表
    if (!([[[UIDevice currentDevice] systemVersion] floatValue] >= 9.0)) return;
    
    // iOS9之后可以获取WiFi列表，对WiFi进行一些操作，比如给指定的WiFi设置密码
    NSMutableDictionary* options = [[NSMutableDictionary alloc] init];
    [options setObject:@"点我上网" forKey:kNEHotspotHelperOptionDisplayName];
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.pronetwayXY", NULL);
    BOOL returnType = [NEHotspotHelper registerWithOptions:options queue:queue handler: ^(NEHotspotHelperCommand * cmd) {
        NEHotspotNetwork* network;
        NSLog(@"COMMAND TYPE:   %ld", (long)cmd.commandType);
        [cmd createResponse:kNEHotspotHelperResultAuthenticationRequired];
        if (cmd.commandType == kNEHotspotHelperCommandTypeEvaluate || cmd.commandType ==kNEHotspotHelperCommandTypeFilterScanList) {
            NSLog(@"WIFILIST:   %@", cmd.networkList);
            for (network  in cmd.networkList) {
                // NSLog(@"COMMAND TYPE After:   %ld", (long)cmd.commandType);
                if ([network.SSID isEqualToString:@"ssid"] || [network.SSID isEqualToString:@"proict_test"]) {
                    
                    NSString* wifiInfoString = [[NSString alloc] initWithFormat: @"---------------------------\nSSID: %@\nMac地址: %@\n信号强度: %f\nCommandType:%ld\n---------------------------\n\n", network.SSID, network.BSSID, network.signalStrength, (long)cmd.commandType];
                    NSLog(@"%@", wifiInfoString);
                   
                    [network setConfidence:kNEHotspotHelperConfidenceHigh];
                    [network setPassword:@"password"];
                    
                    NEHotspotHelperResponse *response = [cmd createResponse:kNEHotspotHelperResultSuccess];
                    NSLog(@"Response CMD %@", response);
                    
                    [response setNetworkList:@[network]];
                    [response setNetwork:network];
                    
                    [response deliver];
                }
            }
        }
    }];
    NSLog(@"result :%d", returnType);
    NSArray *array = [NEHotspotHelper supportedNetworkInterfaces];
    NSLog(@"wifiArray:%@", array);
    NEHotspotNetwork *connectedNetwork = [array lastObject];
    NSLog(@"supported Network Interface: %@", connectedNetwork);
}

总结：

经过一番折腾发现，想要在iOS上实现系统级别的操作几乎是不可能，iOS的很多操作都是仅限于沙盒级别的操作，如果非想要一些特殊的功能，那只能去探索越狱了。

参考文献

• iOS 获取系统wifi列表,wifi信号强度,并给wifi设置密码,标签(副标题)
• iOS之Wifi开发探究
• iOS 无法获取 WiFi 列表？一定是因为你不知道这个框架
• 无线路由器WPA-PSK/WPA2-PSK、WPA/WPA2、WEP加密有什么区别
• 无线加密的多种方法及其区别（WEP WPA TKIP EAP）
• IOS NEHotspotConfigurationManager使用
• 苹果开发文档之joinonce属性
• 苹果开发文档之NetworkExtension
• 苹果开发文档之nehotspothelper