iOS-逆向09-对称加密&应用签名原理

《iOS底层原理文章汇总》

1.对称加密

DES 数据加密标准（用得少，因为强度不够）
3DES 使用3个密钥，对相同的数据执行3次加密，强度增强
AES 高级密码标准。

对称加密:加解密用同样一个Key
非对称加密:RSA,公钥,私钥
HASH:不是加密算法

2.对称加密应用模式

ECB（Electronic Code Book）：电子密码本模式。每一块数据，独立加密。

最基本的加密模式，也就是通常理解的加密，相同的明文将永远加密成相同的密文，无初始向量，容易受到密码本重放攻击，一般情况下很少用。

CBC（Cipher Block Chaining）：密码分组链接模式。使用一个密钥和一个初始化向量[IV]对数据执行加密。

明文被加密前要与前面的密文进行异或运算后再加密，因此只要选择不同的初始向量，相同的密文加密后会形成不同的密文，这是目前应用最广泛的模式。CBC加密后的密文是上下文相关的，但明文的错误不会传递到后续分组，但如果一个分组丢失，后面的分组将全部作废(同步错误)。

CBC可以有效的保证密文的完整性，如果一个数据块在传递是丢失或改变，后面的数据将无法正常解密。

ECB电子密码本模式:每一块数据单个数据，独立加密。abc.txt中用对称加密之后，中间改第四行的数据再次加密，查看加密后的数据，发现只有中间这一块加密后的数据不同,其余没有改动的位置加密结果数据完全相同
改动一个数字(第四行第一个数字改为8)是改动8个字节，改动两个数字(第四行第一二个数字改为8)是改动16个字节，DES加密过程中最低是8个字节

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图片.png

CBC模式:传入向量加密后，改了第四行的第一个数字，之后的加密结果均不一样了,向量表示向某个方向运动的量，-iv自己确定向量的值，加解密同时需要-iv, 有几何算法在里面，向量更加多变
key可以使字符，iv也可以是字符

openssl enc -des-cbc -K 616263 -iv 0102030405060708 -nosalt -in abc.txt -out msg3.bin

图片.png

很多加密算法依赖几何图形，变量有规律，多变，几何变量添加到加密算法后，破解难度更大

3.对称加密算法代码演练

代码和终端加密效果一致

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des和aes区别，des强度更小,aes-128-ecb中128代表强度128位，还有192，256位强度更大

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解密，输出解密后的结果，%为字符输出有一个占位符,key在加密时用16进制表示

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图片.png

默认是AES，可以设置为DES

    //默认是AES,设置为DES
    [EncryptionTools sharedEncryptionTools].algorithm = kCCAlgorithmDES;

图片.png

4.对称加密源码分析

- (NSString *)encryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv {
    
    
    // 设置秘钥
    NSData *keyData = [keyString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    uint8_t cKey[self.keySize];
    bzero(cKey, sizeof(cKey));
    [keyData getBytes:cKey length:self.keySize];
    
    // 设置iv
    uint8_t cIv[self.blockSize];
    bzero(cIv, self.blockSize);
    int option = 0;
    if (iv) {
        [iv getBytes:cIv length:self.blockSize];
        option = kCCOptionPKCS7Padding;
    } else {
        /**
         kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode  ECB 的模式
         kCCOptionPKCS7Padding                     CBC 的加密
         */
        option = kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode;
    }
    
    // 设置输出缓冲区
    NSData *data = [string dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    size_t bufferSize = [data length] + self.blockSize;
    void *buffer = malloc(bufferSize);
    
    // 开始加密
    size_t encryptedSize = 0;
    //加密解密都是它 -- CCCrypt
    
    /**
     1.kCCEncrypt 加密/kCCDecrypt解密
     2.加密算法
     3.加密选项  ECB/CBC
     4.KEY 的地址
     5.KEY 的长度
     6.iv 初始化向量
     7.加密的数据(地址)
     8.加密的数据长度
     9.密文的内存地址
     10.密文缓冲区的大小
     11.加密结果大小
     */
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt,
                                          self.algorithm,
                                          option,
                                          cKey,
                                          self.keySize,
                                          cIv,
                                          [data bytes],
                                          [data length],
                                          buffer,
                                          bufferSize,
                                          &encryptedSize);
    
    NSData *result = nil;
    //加密成功，缓冲区的结果拷贝出来
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        result = [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:encryptedSize];
    } else {
    //加密失败，释放缓冲区,成功缓冲区不需要释放，给它人调用使用
        free(buffer);
        NSLog(@"[错误] 加密失败|状态编码: %d", cryptStatus);
    }
    //返回base64字符串
    return [result base64EncodedStringWithOptions:0];
}

5.直接使用系统函数CCCrypt的安全问题

对CCCrypt下符号断点

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第七个参数是加密的数据地址，读取寄存器中x6的值，读取到了明文中的值,长度是5个字节

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可以对明文String先进行一次按位异或，解密时对结果再次按位异或后return出去，防止系统函数被拦截读取到加密前的明文

6.代码签名

代码签名是对可执行文件或脚本进行数字签名.用来确认软件在签名后未被修改或损坏的措施。和数字签名原理一样,只不过签名的数据是代码而已.

在iOS出来之前,以前的主流操作系统(Mac/Windows)软件随便从哪里下载都能运行,系统安全存在隐患,盗版软件,病毒入侵,静默安装等等.那么苹果希望解决这样的问题,要保证每一个安装到 iOS 上的 APP 都是经过苹果官方允许的,怎样保证呢?就是通过代码签名。
如果要实现验证.其实最简单的方式就是通过苹果官方生成非对称加密的一对公私钥.在iOS的系统中内置一个公钥,私钥由苹果后台保存,我们传APP到AppStore时,苹果后台用私钥对APP数据进行签名,iOS系统下载这个APP后,用公钥验证这个签名,若签名正确,这个APP肯定是由苹果后台认证的,并且没有被修改过,也就达到了苹果的需求:保证安装的每一个APP都是经过苹果官方允许的.
如果我们iOS设备安装APP只从App Store这一个入口这件事就简单解决了,没有任何复杂的东西,一个数字签名搞定. 
但是实际上iOS安装APP还有其他渠道.比如对于我们开发者iOSER而言,我们是需要在开发APP时直接真机调试的.而且苹果还开放了企业内部分发的渠道,企业证书签名的APP也是需要顺利安装的. 苹果需要开放这些方式安装APP,这些需求就无法通过简单的代码签名来办到了。

那么我们来分析一下,它有些什么需求：
安装包不需要上传到App Store,可以直接安装到手机上.
苹果为了保证系统的安全性,又必须对安装的APP有绝对的控制权
经过苹果允许才可以安装
不能被滥用导致非开发APP也能被安装
为了实现这些需求,iOS签名的复杂度也就开始增加了,苹果这里给出的方案是双层签名.

iOS的双层代码签名流程这里简单梳理一下,这也不是最终的iOS签名原理.iOS的最终签名在这个基础上还要稍微加点东西. 首先这里有两个角色.一个是iOS系统 还有一个就是我们的Mac系统.因为iOS的APP开发环境在Mac系统下.所以这个依赖关系成为了苹果双层签名的基础.

在Mac系统中生成非对称加密算法的一对公钥\私钥(你的Xcode帮你代办了).这里称为公钥M 私钥M . M = Mac
苹果自己有固定的一对公私钥,跟之前App Store原理一样,私钥在苹果后台,公钥在每个iOS系统中.这里称为公钥A , 私钥A. A=Apple
把公钥M 以及一些你开发者的信息,传到苹果后台(这个就是CSR文件)，用苹果后台里的私钥 A 去签名公钥M。得到一份数据包含了公钥M 以及其签名，把这份数据称为证书。

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。

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。

验证证书后确保了钥 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。（这里只验证安装行为，不验证APP 是否被改动，因为开发阶段 APP 内容总是不断变化的，苹果不需要管。）

有了上面的过程，已经可以保证开发者的认证，和程序的安全性了。但是，你要知道iOS的程序，主要渠道是要通过APP Store才能分发到用户设备的，如果只有上述的过程，那岂不是只要申请了一个证书，就可以安装到所有iOS设备了？

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所有的签名都会取哈希值，证书是整个进行加密，App的签名将MachO的哈希值进行加密，公钥解析哈希值和MachO本身的哈希值进行对比，私钥A对公钥M的加密不叫签名，是进行加密生成证书

此过程保证了开发者开发App安装到手机上是经过认证的，但若只要申请了一个证书，任何设备都能安装App了，那就不需要上传AppStore了。
但事实上，苹果的免费账号对App数量是6个，期限是7天，证书过期，苹果专门有了一个权限文件，即provision描述文件

7.描述文件

描述文件（Provisioning profile）一般包括三样东西：证书、App ID、设备。当我们在真机运行或者打包一个项目的时候，证书用来证明我们程序的安全性和合法性。

苹果为了解决应用滥用的问题,所以苹果又加了两个限制.
第一限制在苹果后台注册过的设备才可以安装.
第二限制签名只能针对某一个具体的APP.
并且苹果还想控制App里面的iCloud/PUSH/后台运行/调试器附加这些权限,所以苹果把这些权限开关统一称为Entitlements(授权文件).并将这个文件放在了一个叫做Provisioning Profile(描述文件)文件中.
描述文件是在AppleDevelop网站创建的(在Xcode中填上AppleID它会代办创建),Xcode运行时会打包进入APP内.所以我们使用CSR申请证书时,我们还要申请一个东西!! 就是描述文件!
在开发时,编译完一个 APP 后,用本地的私钥M对这个APP进行签名,同时把从苹果服务器得到的 Provisioning Profile 文件打包进APP里,文件名为embedded.mobileprovision,把 APP 安装到手机上.最后系统进行验证。

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1.证书:公钥或私钥发出去由官方的机构对齐进行签名，组成的数据包
2.p12:本地私钥，可以导出到其他电脑上，给共同开发者使用
3.描述文件(各种权限):包含证书，权限文件Entitlements权限开关,UUID等，描述文件无法扩充任何权限，需要去苹果官方申请，有签名验证，没有办法修改它

描述文件存在App包里面，显示包内容能看到

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image

查看描述文件信息，不可篡改，里面包含了UUID,是一个plist文件
若需要更多的权限只能去苹果官方去申请，描述文件有验证，最关键的文件，经过签名的，修改任何一点点东西就无效了

图片.png





    AppIDName
    XC com Logic -01--Demo123
    ApplicationIdentifierPrefix
    
    8ZSCVU88C4
    
    CreationDate
    2021-04-18T09:06:43Z
    Platform
    
        iOS
    
    IsXcodeManaged
    
    DeveloperCertificates
    
        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
    


    Entitlements
    

                application-identifier
        8ZSCVU88C4.com.Logic.-01--Demo123

                keychain-access-groups
        
                8ZSCVU88C4.*
        

                get-task-allow
        

                com.apple.developer.team-identifier
        8ZSCVU88C4

    
    ExpirationDate
    2021-04-25T09:06:43Z
    Name
    iOS Team Provisioning Profile: com.Logic.-01--Demo123
    ProvisionedDevices
    
        f2da39831ad63ca3429b8abad6d5f4cd5f40e937
    
    LocalProvision
    
    TeamIdentifier
    
        8ZSCVU88C4
    
    TeamName
    栋云 鄢
    TimeToLive
    7
    UUID
    f9d0420e-f18e-4380-8bd8-a53f93accd7e
    Version
    1

8.证书生成流程

A.本地的公私钥和csr文件去申请证书
B.苹果服务器收到公钥，进行RSA加密，生成证书返回
C.取得证书下载到本地，和本地私钥M，也就是p12文件进行绑定，绑定后钥匙串访问能看到
D.安装App时，用本地私钥p12文件对应用进行签名验证

image

包里面，资源文件的签名在CodeResources

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MachO文件的签名信息在MachO文件中，通过MachOView可以查看到，若改变MachO的签名信息，应用就无法安装,签名信息数据大，通过RSA加密过，加密的是原始文件的哈希值，文件比较大后，哈希值也比较大了，一块一块的

图片.png

iOS-逆向09-对称加密&应用签名原理

1.对称加密

2.对称加密应用模式

3.对称加密算法代码演练

4.对称加密源码分析

5.直接使用系统函数CCCrypt的安全问题

6.代码签名

7.描述文件

8.证书生成流程

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