用免费开放的华为安全检测功能，评估App运行设备安全
前言
系统完整性检测，是App需具备的一个实用功能。我们都知道，在系统不完整的手机上，例如被root过，运行App将面临被恶意攻击、窃取隐私等威胁，尤其是商城类App，购买环节的环境安全性至关重要，因此在App中增加能快速检测手机系统风险的功能必不可少。
这一重要功能目前是免费，其基本的技术原理是，App集成华为HMS Core的SDK，调用免费提供的安全检测服务，在TEE可信执行环境中评估，得到的检测结果经过X.509数字证书签名，双重保障下，检测到的结果真实可信、不会被恶意更改~
功能运行起来的效果：
以下是开发过程，分享给大家。
开发前准备
1.1 Android studio安装
还没装开发工具的小伙伴下载指路：Android studio官网下载
1.2 在AppGallery Connect中配置相关信息
在开发应用前，需在AppGallery Connect中配置相关信息。具体操作步骤
1.3 配置华为maven仓地址
打开Android Studio项目级“build.gradle”文件：
添加HUAWEI agcp插件以及Maven代码库：
- 在“buildscript > repositories”中配置HMS Core SDK的Maven仓地址。
- 在“allprojects > repositories”中配置HMS Core SDK的Maven仓地址。
- 如果App中添加了“agconnect-services.json”文件则需要在“buildscript > dependencies”中增加agcp配置。
buildscript {
repositories {
google()
jcenter()
// 配置HMS Core SDK的Maven仓地址。
maven {url 'https://developer.huawei.com/repo/'}
}
dependencies {
...
// 增加agcp配置。
classpath 'com.huawei.agconnect:agcp:1.4.2.300'
}
}
allprojects {
repositories {
google()
jcenter()
// 配置HMS Core SDK的Maven仓地址。
maven {url 'https://developer.huawei.com/repo/'}
}
}这里需要说明的是，Maven仓地址只能在IDE中配置。需要添加多个Maven代码库的话，将华为公司的Maven仓地址配置在最后哦。
1.4 添加编译依赖
打开应用级的“build.gradle”文件：
在文件头apply plugin: 'com.android.application'下一行添加如下配置：
apply plugin: 'com.huawei.agconnect'在“dependencies”中添加如下编译依赖：
dependencies {
implementation 'com.huawei.hms:safetydetect:5.0.5.302'
}
1.5 配置混淆脚本
如果你自己开发时要用到AndResGuard，那就还需要在应用级的“build.gradle”文件中加入AndResGuard允许清单，代码可以参考官网的混淆配置。
代码开发
2.1 创建SafetyDetectClient 并生成nonce值
这里的nonce值会被包含在后面的检测结果里，我们要通过校验nonce值，来确定返回结果是对应我们的请求的、没有被重放攻击。要注意nonce值需满足：
l 一个nonce值只能被使用一次；
l 长度在16~66字节间；
l 建议从发送到您的服务器的数据中派生nonce值。
2.2 请求系统完整性检测接口
1) SysIntegrity API有两个参数：第1个参数是nonce值，可以从上一步骤获取；第2个参数是appid，可以从agconnect-services.json 文件中读取：
Ø 登录AppGallery Connect网站，-点击“我的项目”。
Ø 在项目列表中找到您的项目，在项目中点击需要配置签名证书指纹的应用。
Ø 在“项目设置 > 常规” > “应用”，可以查看。
2) 这里设定的是，用户在购买会员时，调用系统完整性检测接口，以检测支付环境是否存在风险。实际编码中，在MemberCenterAct.java类中的列表点击事件处理方法，调用SafetyDetectUtil 类的detectSysIntegrity的接口，具体代码：
private void onAdapterItemClick(int position) {
// 调用系统完整性检测接口以检测支付环境风险
SafetyDetectUtil.detectSysIntegrity(this, new ICallBack() {
@Override
public void onSuccess(Boolean baseIntegrity) {
if (baseIntegrity) {
// 系统完整性未遭到破坏，可以继续购买
buy(productInfo);
} else {
// 系统完整性遭到破坏,弹出提示框，来提醒用户，并让用户选择是否继续
showRootTipDialog(productInfo);
}
}
…
});
}
3) 在商场App中，把系统完整性检测接口的调用放到SafetyDetectUtil.java这个工具类中来实现，封装在detectSysIntegrity的方法中，具体示例代码如下：
public static void detectSysIntegrity(final Activity activity, final ICallBack callBack) {
// 生成 nonce值
byte[] nonce = ("Sample" + System.currentTimeMillis()).getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
// 从app目录下的agconnect-services.json文件中读取app_id字段
String appId = AGConnectServicesConfig.fromContext(activity).getString("client/app_id");
// 获取 Safety Detect 服务客户端，调用sysIntegrity API，并添加成功事件监听
SysIntegrityRequest sysintegrityrequest = new SysIntegrityRequest();
sysintegrityrequest.setAppid(appId);
sysintegrityrequest.setNonce(nonce);
//PS256 or RS256
sysintegrityrequest.setAlg("RS256");
Task task = mClient.sysIntegrity(sysintegrityrequest);
task.addOnSuccessListener(new OnSuccessListener() {
@Override
public void onSuccess(SysIntegrityResp response) {
//Safety Detect 服务接口成功响应。可以通过 SysIntegrityResp 类的 getResult 方法来获取检测结果
String jwsStr = response.getResult();
VerifyResultHandler verifyResultHandler = new VerifyResultHandler(jwsStr, callBack);
//将检测结果发送至开发者的服务器进行验证
verifyJws(activity, jwsStr, verifyResultHandler);
}
});
}
4) 这里在verifyJws 方法中请求App Server的相关接口，来对检测结果进行验证。这个方法的第3个参数是一个 VerifyResultHandler 类对象， 它实现了一个回调接口，以便在服务器验证结束后，对返回的结果进行后续的处理。接下来介绍如何在App Server中验证检测结果。
2.3 在App Server中验证检测结果
App在获得TSMS Server返回的检测结果后，将其发送到App Server，由App Server使用HUAWEI CBG根证书来对结果中的签名和证书链进行校验，从而确认本次系统完整性检测结果是否有效。
App Server侧读取证书并验证 JWS 字符串的示例代码如下：
1) 解析 JWS字符串，获取其中的 header、payload和signature
public JwsVerifyResp verifyJws(JwsVerifyReq jwsVerifyReq) {
// 获取端侧发送到服务器侧的jws信息
String jwsStr = jwsVerifyReq.getJws();
// 解析JWS, 分段, 该JWS固定为三段，使用"."号分隔
String[] jwsSplit = jwsStr.split("\\.");
try {
// 解析JWS, Base64解码, 并构造JWSObject
JWSObject jwsObject = new JWSObject(new Base64URL(jwsSplit[0]), new Base64URL(jwsSplit[1]), new Base64URL(jwsSplit[2]));
// 验证JWS并设置验证结果
boolean result = VerifySignatureUtil.verifySignature(jwsObject);
// 服务器侧检测结果验证响应消息体
JwsVerifyResp jwsVerifyResp = new JwsVerifyResp();
jwsVerifyResp.setResult(result);
} catch (ParseException | NoSuchAlgorithmException e) {
RUN_LOG.catching(e);
}
return jwsVerifyResp;
}
2) 这里使用VerifySignatureUtil工具类中的verifySignature方法完成相关信息的验证，包括JWS签名算法、证书链、签名证书主机名、JWS签名等，示例代码：
public static boolean verifySignature(JWSObject jws) throws NoSuchAlgorithmException {
JWSAlgorithm jwsAlgorithm = jws.getHeader().getAlgorithm();
// 1. 验证JWS签名算法
if ("RS256".equals(jwsAlgorithm.getName())) {
// 进行证书链校验，并根据签名算法获取 Signature 类实例，用来验证签名
return verify(Signature.getInstance("SHA256withRSA"), jws);
}
return false;
}
private static boolean verify(Signature signature, JWSObject jws) {
// 提取JWS头部证书链信息, 并转换为合适的类型, 以便进行后续操作
X509Certificate[] certs = extractX509CertChain(jws);
// 2. 校验证书链
try {
verifyCertChain(certs);
} catch (Exception e) {
return false;
}
// 3. 校验签名证书(叶子证书)域名信息, 该域名固定为sysintegrity.platform.hicloud.com
try {
new DefaultHostnameVerifier().verify("sysintegrity.platform.hicloud.com", certs[0]);
} catch (SSLException e) {
return false;
}
// 4. 验证JWS签名信息，使用签名证书里的公钥来验证
PublicKey pubKey = certs[0].getPublicKey();
try {
// 使用签名证书里的公钥初始化 Signature 实例
signature.initVerify(pubKey);
// 从 JWS 提取签名输入，并输入到 Signature 实例
signature.update(jws.getSigningInput());
// 使用Signature 实例来验证签名信息
return signature.verify(jws.getSignature().decode());
} catch (InvalidKeyException | SignatureException e) {
return false;
}
}
3) 这里的extractX509CertChain方法，实现了从JWS Header中提取证书链的过程，详细代码如下：
private static X509Certificate[] extractX509CertChain(JWSObject jws) {
List certs = new ArrayList<>();
List x509CertChain = jws.getHeader().getX509CertChain();
try {
CertificateFactory certFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
certs.addAll(x509CertChain.stream().map(cert -> {
try {
return (X509Certificate) certFactory.generateCertificate( new ByteArrayInputStream(cert.decode()) );
} catch (CertificateException e) {
RUN_LOG.error("X5c extract failed!");
}
return null;
}).filter(Objects::nonNull).collect(Collectors.toList()));
} catch (CertificateException e) {
RUN_LOG.error("X5c extract failed!");
}
return (X509Certificate[]) certs.toArray();
}
4) 这里的verifyCertChain方法，实现了证书链校验的过程，具体实现如下：
private static void verifyCertChain(X509Certificate[] certs) throws CertificateException, NoSuchAlgorithmException,
InvalidKeyException, NoSuchProviderException, SignatureException {
// 逐一验证证书有效期及证书的签发关系
for (int i = 0; i < certs.length - 1; ++i) {
certs[i].checkValidity();
PublicKey pubKey = certs[i + 1].getPublicKey();
certs[i].verify(pubKey);
}
// 使用预置的 HUAWEI CBG 根证书, 来验证证书链中的最后一张证书
PublicKey caPubKey = huaweiCbgRootCaCert.getPublicKey();
certs[certs.length - 1].verify(caPubKey);
}
5) 华为根证书的加载是在VerifySignatureUtil工具类的静态代码段中实现的。示例代码如下：
static {
// 加载预置的 HUAWEI CBG 根证书
File filepath = "~/certs/Huawei_cbg_root.cer";
try (FileInputStream in = new FileInputStream(filepath)) {
CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
huaweiCbgRootCaCert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(in);
} catch (IOException | CertificateException e) {
RUN_LOG.error("HUAWEI CBG root cert load failed!");
}
}
至此，我们已经在App Server侧完成了对检测结果的验证，验证通过的结果将返回给端侧进行后续业务处理。
2.4 获取系统完整性检测结果
1) 在上一步骤完成后，App就可以从payload中获取可信的系统完整性检测结果。我们在前述的VerifyResultHandler类的回调接口中，解析系统完整性检测结果，示例代码如下：
private static final class VerifyResultHandler implements ICallBack {
private final String jwsStr;
private final ICallBack callBack;
private VerifyResultHandler(String jwsStr, ICallBack callBack) {
this.jwsStr = jwsStr;
this.callBack = callBack;
}
@Override
public void onSuccess(Boolean verified) {
if (verified) {
// 服务器侧验证通过，提取系统完整性检测结果
String payloadDetail = new String(Base64.decode(jwsStr.split("\\.")[1].getBytes(StandardCharsets.UTF_8), Base64.URL_SAFE), StandardCharsets.UTF_8);
try {
final boolean basicIntegrity = new JSONObject(payloadDetail).getBoolean("basicIntegrity");
// 通过回调返回系统完整性检测结果
callBack.onSuccess(basicIntegrity);
} catch (JSONException e) {
…
}
}
…
}
}
2) 具体的检测报文的样例如下：
{
"apkCertificateDigestSha256": [
"osaUtTsdAvezjQBaW3IhN3/fsc6NQ5KwKuAQXcfrxb4="
],
"apkDigestSha256": "vFcmE0uw5s+4tFjXF9rVycxk2xR1rXiZFHuuBFzTVy8=",
"apkPackageName": "com.example.mockthirdapp",
"basicIntegrity": false,
"detail": [
"root",
"unlocked"
],
"nonce": "UjJScmEyNGZWbTV4YTJNZw==",
"timestampMs": 1604048377137,
"advice": "RESTORE_TO_FACTORY_ROM"
}
3) 当检测结果中basicIntegrity字段为false时，表示存在风险，App就可以对用户作风险提示。
结后语
官网开发指南，各位小伙伴们可以自行查阅参考。除了系统完整性检测（SysIntegrity），还有其他4个功能的代码，都是支持Java/Kotlin两种开发语言：华为官网的示例代码Java/Kotlin，下载后，根据提示说明进行操作就可运行。