iOS逆向一：数字签名&苹果应用双重签名原理&应用重签名

hash

hash(哈希)算法是指将任意长度的文本，通过一个算法后得到一个固定长度的文本(也可能是二进制数据)，哈希其实是一种思想，所有符合这种思想的算法都可以称之为哈希算法(不如MD5,sha1,sha256)
哈希算法具有以下特点：
1. 相同的源文本，通过算法得到的结果必然相同
2. 不同的原文本，通过算法得到的结果必然不同（也有散列碰撞的情况不过概率很小）
3. 无法从结果反推出源文本

hash的应用：1.用户密码的加密2.搜索引擎3.版权/云盘秒传功能4、数字签名

数字签名

实际上数字签名就是把非对称加密算法（RSA）和HASH算法结合起来用,比如我们有一篇文章需要传输，先用hash算法对文章运算得到hash值然后再用RSA私钥对hash值加密得到密文，这个密文就是这篇文章的数字签名，接收方用公钥解密数字签名得到发送方生成的hash 然后对文章进行hash运算得到hash值 这个值对比如果一致说明文章没有被篡改过，不一致则说明文章被篡改了，数字签名可以快速验证文本的完整性和合法性。

数字签名.png

数字证书

现实生活中的证书

证书说到底其实就是一个证明，像我们的毕业证书，学位证书就是教育局颁发给我们用来证明我们学历文凭的，证书的组成部分：

• 证书获得者：张三
• 内容：完成大学教育考试合格顺利毕业
• 盖章：教育部的钢印

然后张三就可以去那着证书去找工作了，用人单位查看证书内容和钢印，来验证证书的真伪和判断张三的学历

不过现在有好多刻章办证的也能做出来钢印的效果，这样用人单位就很难判断证书的真伪了

数字证书：用数字签名实现的证书

数字证书就是通过数字签名实现的数字化证书，在证书的组成部分中还加入了其他信息比如证书有效期等。

跟现实生活中的签发机构一样，数字证书的签发机构也有若干，并有不同的用处。比如苹果公司就可以签发跟苹果公司有关的证书，而跟web访问有关的证书则是又几家公认的机构进行签发。这些签发机构称为CA（Certificate Authority）。

对于被签发人，通常都是企业或开发者。比如需要开发iOS的应用程序，需要从苹果公司获得相关的证书。这些申请通常是企业或者开发者个人提交给CA的。当然申请所需要的材料、资质和费用都各不相同，是由这些CA制定的，比如苹果要求99或者299的费用。

之所以要申请证书，当然是为了被验证。毕业证书的验证方一般是用人单位；web应用相关的SSL证书的验证方通常是浏览器；iOS各种证书的验证方是iOS设备。我们之所以必须从CA处申请证书，就是因为CA已经将整个验证过程规定好了。对于iOS，iOS系统已经将这个验证过程固化在系统中了，除非越狱，否则无法绕过。

证书的授权链

数字证书可能还包括证书链信息。举个例子：如果你要申请休假1周，需要你的上司审批，你的上司需要他的上司同意，最终需要大老板同意，那么这一层层的授权，形成了一个授权链，大老板是授权链的根(root)，中间这些环节分别是被更接近root的人授权的。

我们从苹果MC（Member Center）中获得的证书实际也是一个包含有证书链的证书，其中的根是苹果的CA。我们获得的证书实际上是在告诉iOS设备：我们的证书是被苹果CA签过名的合法的证书。而iOS设备在执行app前，首先要先验证CA的签名是否合法，然后再通过证书中我们的公钥验证程序是否的确是我们发布的，且中途没有对程序进行过篡改。

苹果的应用签名

苹果为什么要搞应用签名

在苹果iOS系统出来之前，主流的操作系统Windows、安卓都不会限制应用程序的来源，随便什么地方来的应用都可以安装，这就造成了盗版引用泛滥，恶意程序横行，苹果为了解决这个问题也为了保证系统的安全性,必须对安装的APP有绝对的控制权（也可能是为了收取每年$$99、$299这笔开发账号费用）。
如果只是这样事情会很简单
我们的iPhone中和苹果服务器中存在着一对RSA秘钥（iPhone中存公钥public key 苹果服务器中存私钥private key ）
直接把我们提交上去的app生成一个用私钥签名的数字证书，每次安装应用时再用iPhone上的公钥验签，通过验证的才给安装就行了。
但实际情况要复杂的多，我们开发时调试应用、企业证书分发的应用也需要能安装到手机上，这样上面的办法就行不通了，苹果给出的答案是双重签名

双重签名流程

如下图

双重签名流程.png

流程如下：

1. 把Mac电脑中的公钥M(M:代表Mac)包装成CSR文件在MC中向苹果请求证书
2. 苹果服务器把CSR中的公钥M取出来跟MC中的开发者账号信息一起打包并使用苹果服务器的私钥A(A:代表Apple )进行签名打包成证书
3. 把证书包装成描述文件并使用私钥A签名
4. 在开发时，编译完一个 APP 后，用本地的私钥 M(今后你导出的P12) 对这个 APP 进行签名，同时把第三步得到的证书一起打包进 APP 里，安装到手机上。
5. 在安装时，iOS 系统取得证书，通过系统内置的公钥 A，去验证证书的数字签名是否正确。
6. 验证证书后确保了公钥M 是苹果认证过的，再用公钥 M 去验证 APP 的签名，这里就间接验证了这个 APP 安装行为是否经过苹果官方允许。

接下来对每一步详细说明：

什么是CSR文件（CertificateSigningRequest.certSigningRequest）

CSR文件（CertificateSigningRequest.certSigningRequest）这个文件是我们从钥匙串申请来的为后面申请证书准备的,在MC中提交该文件向苹果申请证书，这个文件主要包括两部分内容：
1、申请者的信息，使用私钥M加密
2、申请者的公钥M，申请者使用的私钥M对应的公钥M
3、摘要算法(hash算法)，RSA算法

我们可以用openssl来解析文件中的内容看看到底是个啥：

openssl asn1parse -i -in CertificateSigningRequest.certSigningRequest
    0:d=0  hl=4 l= 638 cons: SEQUENCE
    4:d=1  hl=4 l= 358 cons:  SEQUENCE
    8:d=2  hl=2 l=   1 prim:   INTEGER           :00
   11:d=2  hl=2 l=  57 cons:   SEQUENCE
   13:d=3  hl=2 l=  22 cons:    SET
   15:d=4  hl=2 l=  20 cons:     SEQUENCE
   17:d=5  hl=2 l=   9 prim:      OBJECT            :emailAddress
   28:d=5  hl=2 l=   7 prim:      IA5STRING         :xxx.com
   37:d=3  hl=2 l=  18 cons:    SET
   39:d=4  hl=2 l=  16 cons:     SEQUENCE
   41:d=5  hl=2 l=   3 prim:      OBJECT            :commonName
   46:d=5  hl=2 l=   9 prim:      UTF8STRING        :宋XX
   57:d=3  hl=2 l=  11 cons:    SET
   59:d=4  hl=2 l=   9 cons:     SEQUENCE
   61:d=5  hl=2 l=   3 prim:      OBJECT            :countryName
   66:d=5  hl=2 l=   2 prim:      PRINTABLESTRING   :CN
   70:d=2  hl=4 l= 290 cons:   SEQUENCE
   74:d=3  hl=2 l=  13 cons:    SEQUENCE
   76:d=4  hl=2 l=   9 prim:     OBJECT            :rsaEncryption
   87:d=4  hl=2 l=   0 prim:     NULL
   89:d=3  hl=4 l= 271 prim:    BIT STRING
  364:d=2  hl=2 l=   0 cons:   cont [ 0 ]
  366:d=1  hl=2 l=  13 cons:  SEQUENCE
  368:d=2  hl=2 l=   9 prim:   OBJECT            :sha256WithRSAEncryption
  379:d=2  hl=2 l=   0 prim:   NULL
  381:d=1  hl=4 l= 257 prim:  BIT STRING

可以看到文件包含了我的信息，并标明使用了sha256摘要算法和RSA公钥加密算法。苹果的MC在拿到这个后，将这个信息记录下来，并签发出相关的证书。这里，苹果实际无需验证我的信息，因为如果我不交钱就没办法上传这个文件，也就得不到证书。

在MC中申请的证书是什么

苹果取出CertificateSigningRequest.certSigningRequest中的公钥，然后将我的MC账号信息和我提交的公钥封装在证书中，并进行数字签名。以开发证书为例，以开发证书为例我们用openssl打开看一下内容：

openssl x509 -inform der -in ios_development.cer -noout -text
Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number: 8261114673414944075 (0x72a56006b5aa354b)
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        Issuer: C=US, O=Apple Inc., OU=Apple Worldwide Developer Relations, CN=Apple Worldwide Developer Relations Certification Authority
        Validity
            Not Before: Jun 15 06:59:13 2020 GMT
            Not After : Jun 15 06:59:13 2021 GMT
        Subject: UID=H34NZV9396, CN=iPhone Developer: shen dongqu (J4NH894YDN), OU=X8H9B4P8L2, O=ZhongChu NanJing ZhiHuiWuLiu KeJi CO.LTD, C=CN
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: rsaEncryption
                Public-Key: (2048 bit)
                Modulus:
                    00:cd:58:f1:21:b2:82:95:e6:7a:4c:72:70:9d:06:
                    12:97:ed:a0:5c:d2:43:e0:f8:96:33:34:ef:a2:62:
                    6e:59:fc:e3:b0:08:5b:0b:9c:d6:4b:37:1e:22:46:
                    32:71:67:b4:ca:14:4a:94:a6:4f:46:b7:b6:f8:bd:
                    e6:8e:f9:f6:a5:0a:9a:24:7f:0d:71:d0:c7:c4:19:
                    be:f9:a4:de:42:1f:22:e2:17:ed:3c:13:00:9c:62:
                    d5:ea:6d:86:9d:6c:6c:90:ae:ea:55:24:f0:00:08:
                    ed:17:cd:d3:cf:40:6d:a7:11:22:c3:cc:24:e0:4a:
                    70:9a:36:8b:ea:f4:e0:42:4c:68:28:69:b0:fa:9b:
                    58:59:ae:58:c3:c2:25:2a:07:ac:c2:ad:53:55:f9:
                    3b:fe:ac:7d:9b:cf:e2:15:ff:c9:e7:eb:ec:27:9a:
                    e3:e9:34:47:d3:1f:68:92:28:14:26:68:0c:13:34:
                    53:ce:a3:03:a8:db:af:2b:3e:2f:45:59:73:6b:42:
                    23:f2:db:81:b3:e4:11:56:3f:2a:db:96:5e:a1:83:
                    32:75:b5:c9:be:1f:bb:9f:49:62:af:63:c8:11:f7:
                    a2:ae:a6:25:2e:69:c5:ff:73:6c:20:da:62:de:0a:
                    27:0d:24:af:da:30:37:ad:d1:7f:97:5a:06:4a:23:
                    fa:53
                Exponent: 65537 (0x10001)
        X509v3 extensions:
            X509v3 Basic Constraints: critical
                CA:FALSE
            X509v3 Authority Key Identifier:
                keyid:88:27:17:09:A9:B6:18:60:8B:EC:EB:BA:F6:47:59:C5:52:54:A3:B7

            Authority Information Access:
                OCSP - URI:http://ocsp.apple.com/ocsp03-wwdr01

            X509v3 Certificate Policies:
                Policy: 1.2.840.113635.100.5.1
                  User Notice:
                    Explicit Text: Reliance on this certificate by any party assumes acceptance of the then applicable standard terms and conditions of use, certificate policy and certification practice statements.
                  CPS: http://www.apple.com/certificateauthority/

            X509v3 Extended Key Usage: critical
                Code Signing
            X509v3 Subject Key Identifier:
                5C:FF:A1:74:3A:8C:64:9B:38:35:7A:D4:14:53:6E:05:F2:00:1A:55
            X509v3 Key Usage: critical
                Digital Signature
            1.2.840.113635.100.6.1.2: critical
                ..
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
         79:99:29:82:ed:80:3b:5a:6f:f6:5f:53:d0:7b:79:29:0f:46:
         40:a2:e4:c8:3f:f5:c9:09:0b:7a:ec:f9:be:9e:50:6a:fa:83:
         9e:c0:78:74:77:eb:6d:7b:21:df:ca:36:91:79:9a:71:0e:bb:
         a6:41:fb:0a:71:58:b4:b7:b4:f5:00:a0:bb:ca:60:ef:4d:56:
         82:53:ce:38:8d:55:37:ec:65:b1:13:bd:2d:5c:5c:e9:59:65:
         58:d0:c7:bf:be:84:99:31:77:32:80:a2:57:e1:f4:54:46:7e:
         ad:f2:46:fe:6c:ed:d9:9f:e0:50:b8:91:a1:14:e2:48:dd:2f:
         37:80:02:93:db:93:50:27:07:c7:83:ae:b6:5b:4d:ab:dd:41:
         e4:bd:80:21:30:c1:c4:f8:bf:41:f3:e6:0f:5d:6a:39:56:cd:
         0a:d4:ab:27:d3:0f:ae:97:d1:a1:a4:b3:c7:8a:3b:d8:6a:28:
         49:92:76:6f:4c:06:75:96:73:4d:24:bf:50:65:31:80:73:08:
         dd:87:74:6e:b9:9e:e2:0a:0f:25:37:a5:4e:72:4a:e5:c6:93:
         9a:36:8c:ac:a6:1e:1f:74:58:e7:20:5b:1f:e5:31:6c:96:34:
         d8:50:b9:b3:92:72:1a:57:9a:e6:c3:dc:3c:c2:f9:53:27:90:
         2b:2b:60:39

Data域即为证书的实际内容，与Data域平级的Signature Algorithm实际就是苹果的CA的公钥，而摘要的签名应该没有显示出来。Data域下一级的内容就是我的苹果账号信息，其中最为重要的是我的公钥，这个公钥与我本机的私钥是对应的。当我们双击安装完证书后，KeyChain会自动将这对密钥关联起来，所以在KeyChain中可以看到类似的效果：
[图片上传失败...(image-9f53db-1613977335577)]
程序跑到真机上的时候就是用这个私钥M给程序包签名的，而公钥M会随着描述文件（.mobileprovision）一起打进app中。
所以，就算你有证书，但是如果没有对应的私钥是没有用的。而团队开发则需要通过.p12文件把这个私钥分享给团队其他成员。

iOS授权和描述文件

有了证书苹果可以确保app是自己授权的开发者提交的以及app的完整性，但是这样只能确保本app是安全的，并不能细化到APP所使用的某些服务是被苹果认可的，不如APNS推送，定位等，而且证书也无法限制调试版应用的装机规模，于是苹果推出了mobileprovision描述文件。可以使用命令查看mobileprovision：

security cms -D -I embedded.mobileprovision

mobileprovision文件包含：

1. AppId。每个app必须在MC中创建一个对应的AppId。规则不累述了。
2. 使用哪些证书。上面说了，不同类型的证书就代表了不同的发布方式，还包括一些功能的能否使用（比如APN）
3. 功能授权列表
4. 可安装的设备列表。对于AdHoc方式发布的app或者真机调试时，会有一个列表，这个列表里面是iOS设备的UDID，每台iOS设备出厂的UDID都不同，所以可以用来标识设备。可通过iTunes连接设备，或者http://fir.im/udid这里获取

5. 苹果的签名！
   注意5，这里的签名是苹果签的，跟我们的私钥没有关系。也就是说mobileprovision文件是苹果签名的，我们除了从MC中获取，别无他法。也不能再获取后随意篡改（比如添加别的设备）。因此上面的1-4就被苹果牢牢的控制在手里，所有的规则都必须由苹果来制定和约束。
   最终程序包变成了这个样子：

   
   
   

   image.png

应用重签名

iOS程序最终都会以.ipa文件导出，先来了解一下ipa文件的结构：

ipa的结构.png

事实上，ipa文件只是一个zip包，可以使用如下命令解压:

/usr/bin/unzip -q xxx.ipa -d 

解压后，得到上图的Payload目录，下面是个子目录，其中的内容如下：

1. 资源文件，例如图片、html、等等。
2. _CodeSignature/CodeResources。这是一个plist文件，可用文本查看，其中的内容就是是程序包中（不包括Frameworks）所有文件的签名。注意这里是所有文件。意味着你的程序一旦签名，就不能更改其中任何的东西，包括资源文件和可执行文件本身。iOS系统会检查这些签名。
3. 可执行文件。此文件跟资源文件一样需要签名。
4. 一个mobileprovision文件.打包的时候使用的，从MC上生成的。
5. Frameworks。程序引用的非系统自带的Frameworks，每个Frameworks其实就是一个app，其中的结构应该和app差不多，也包含签名信息CodeResources文件

重签名工具：codesign
需要砸过壳的ipa包（可以在PP助手里下载，也可以在越狱手机里自己砸壳）

相关命令：

1. codesign -vv -d XXX.app 查看app包的签名信息
2. security find-identity -v -p codesigning 列举出电脑中安装过的证书
3. otool -l XXX (> ~/Desktop/111.txt 重定向输出 | grep cry 查询条件) 查看MachO文件的信息(器重cryptid标识是否加密0标识没有加密已经砸过壳了，其他值已经加密，是appStore加密的用的对称加密算法，程序运行的时候iPhone手机会把包解密到手机内存中，加密是为了应用代码安全防止逆向工程师查看应用的汇编代码)
4. codesign -fs "证书名称" XXX 使用“证书” 重签 XXX（--no-strict --entitlements=XXX.plist 该参数使用权限文件XXX.plist进行重签）
5. security cms -Di embedded.mobileprovision 查看描述文件信息
6. Zip –ry 输出文件 输入文件 将输入文件压缩为输出文件（例如Zip -ry XXX.ipa Payload ）

重签步骤：

1. 删除调无法重签的东西包括1.插件Plugins文件夹下的所有插件2.Watch目录下的文件（因为免费的证书功能没有那么强大，签不动这些东西）
2. 签Frameworks目录下的frameworks（查看MachO文件是否有可执行权限（黑色表示有权限 白色标识没有权限 没有的话 chmod + x MachO名称））
3. 添加描述文件（需要新建一个工程build一下去.app中把embedded.mobileprovision复制粘贴到MachO同级目录下）
4. 修改info.plist中的bundleId 改成跟描述文件里的一致
5. 签名整个app包（需要用到证书和第三步中描述文件的授权信息，授权信息就是描述文件中Entitlements字段，复制到一个新的plist里就行）
6. 重新打包

搞个流程图：

image.png

iOS设备如何验证app是否合法

关键的几个点：

1. 解压ipa
2. 取出embedded.mobileprovision，通过签名校验是否被篡改过
   2.1 其中有几个证书的公钥，其中开发证书和发布证书用于校验签名
   2.2 BundleId
   2.3 授权列表
3. 校验所有文件的签名，包括Frameworks
4. 比对Info.plist里面的BundleId是否符合embedded.mobileprovision文件中的

利用Xcode进行重签

使用Xcode重签会简单很多
步骤：

1. 使用Xcode新建一个同名工程(跟需要重签的.app同名 不同名的话Xcode会再自动生成一个同名的MachO文件，需要重签的MachO会被忽略)，build一下，然后把Products目录下的.app替换成需要重签的.app包
2. 删除无法重签的
3. 重签Framews下的文件

然后直接运行Xcode会自动重签安装到手机上，.app包中info.plist的BundleId会被Xcode自动修改，方便的一批

小知识点使用Xcode调试手机上正在运行的应用数据线连接手机Xcode选择Debug -> Attach to Process -> 应用名 等待Xcode状态变为Running 就可以调试了

有时候重签的时候会报错提示：resource fork, Finder information, or similar detritus not allowed
这个cd到.app所在的目录执行命令：xattr -rc .
就可以了