Android應用安全之數據傳輸安全

Android軟件通常使用WIFI網絡與服務器進行通信。WiFi並非總是可靠的，例如，開放式網絡或弱加密網絡中，接入者可以監聽網絡流量；攻擊者可能 自己設置WIFI網絡釣魚。此外，在獲得root權限後，還可以在Android系統中監聽網絡數據。   不加密地明文傳輸敏感數據 　　最危險的是直接使用HTTP協議登錄賬戶或交換數據。例如，攻擊者在自己設置的釣魚網絡中配置DNS服務器，將軟件要連接的服務器域名解析至攻擊者的另一台服務器在，這台服務器就可以獲得用戶登錄信息，或者充當客戶端與原服務器的中間人，轉發雙方數據。   早期，國外一些著名社交網站的Android客戶端的登錄會話沒有加密，後來出現了黑客工具FaceNiff，專門嗅探這些會話並進行劫持（它甚至支持在WEP、WPA、WPA2加密的WIFI網絡上展開攻擊），這是目前我所知的唯一一個公開攻擊移動軟件漏洞的案例。   這類問題的解決方法很顯然-----對敏感數據采用基於SSL/TLS的HTTPS進行傳輸。   SSL通信不檢查證書有效性 　　在SSL/TLS通信中，客戶端通過數字證書判斷服務器是否可信，並采用證書的公鑰與服務器進行加密通信。   　　然而，開發人員在開發過程中為了解決ssl證書報錯的問題（使用了自己生成了證書後，客戶端發現證書無法與系統可信根CA形成信任鏈，出現了CertificateException等異常），會在客戶端代碼中采用信任客戶端中所有證書的方式：       1     public static HttpClient getWapHttpClient() {  2     3               try {  4    5                      KeyStore trustStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());  6    7                      trustStore.load(null, null);  8    9                      SSLSocketFactory sf = new MySSLSocketFactory(trustStore); 10   11                      sf.setHostnameVerifier(SSLSocketFactory.ALLOW_ALL_HOSTNAME_VERIFIER); 12   13                 　　//此處信任手機中的所有證書，包括用戶安裝的第三方證書 14   15                      HttpParams params = new BasicHttpParams(); 16   17                      HttpProtocolParams.setVersion(params, HttpVersion.HTTP_1_1); 18   19                      HttpProtocolParams.setContentCharset(params, HTTP.UTF_8); 20   21                      SchemeRegistry registry = new SchemeRegistry(); 22   23                      registry.register(new Scheme(“http”, PlainSocketFactory.getSocketFactory(), 80)); 24   25                      registry.register(new Scheme(“https”, sf, 443)); 26   27                      ClientConnectionManager ccm = new ThreadSafeClientConnManager(params, registry); 28   29                      return new DefaultHttpClient(ccm, params); 30   31               } catch (Exception e) { 32   33                      return new DefaultHttpClient(); 34   35               } 36   37        }   而在客戶端中覆蓋google默認的證書檢查機制（X509TrustManager），並且在代碼中無任何校驗SSL證書有效性相關代碼：    1 public class MySSLSocketFactory extends SSLSocketFactory {  2    3        SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance(“TLS”);  4    5        public MySSLSocketFactory(KeyStore truststore) throws NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException, KeyStoreException, UnrecoverableKeyException {  6    7               super(truststore);  8    9               TrustManager tm = new X509TrustManager() { 10   11                       public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException { 12   13                      } 14   15                     //客戶端並未對SSL證書的有效性進行校驗，並且使用了自定義方法的方式覆蓋android自帶的校驗方法 16   17                      public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException { 18   19                      } 20   21                      public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() { 22   23                             return null; 24   25                      } 26   27               }; 28   29               sslContext.init(null, new TrustManager[] { tm }, null); 30   31        }  32 }              　　如果用戶手機中安裝了一個惡意證書，那麼就可以通過中間人攻擊的方式進行竊聽用戶通信以及修改request或者response中的數據。   　　在釣魚Wifi網絡中，同樣地，攻擊者可以通過設置DNS服務器使客戶端與指定的服務器進行通信。攻擊者在服務器上部署另一個證書，在會話建立階段，客戶端會收到這張證書，如果客戶端忽略這個證書上的異常，或者接受這個證書，就會成功建立會話、開始加密通信。但攻擊者擁有私鑰，因此可以解密得到客戶端發來數據的明文。攻擊者還可以模擬客戶端，與真正的服務器聯系，充當中間人做監聽。   手機應用中間人攻擊過程：   1 客戶端在啟動時，傳輸數據之前需要客戶端與服務端之間進行一次握手，在握手過程中將確立雙方加密傳輸數據的密碼信息。   2 中間人在此過程中將客戶端請求服務器的握手信息攔截後，模擬客戶端請求給服務器（將自己支持的一套加密規則發送給服務器），服務器會從中選出一組加密算法與HASH算法，並將自己的身份信息以證書的形式發回給客戶端。證書裡面包含了網站地址，加密公鑰，以及證書的頒發機構等信息。   3 而此時中間人會攔截下服務端返回給客戶端的證書信息，並替換成自己的證書信息。   4 客戶端得到中間人的response後，會選擇以中間人的證書進行加密數據傳輸。   5 中間人在得到客戶端的請求數據後，以自己的證書進行解密。   6 在經過竊聽或者是修改請求數據後，再模擬客戶端加密請求數據傳給服務端。就此完成整個中間人攻擊的過程。   防護辦法：   　　使用CA機構頒發證書的方式可行，但是如果與實際情況相結合來看的話，時間和成本太高，所以目前很少有用此辦法來做。由於手機應用服務器其實是固定的，所以證書也是固定的，可以使用“證書或公鑰鎖定”的辦法來防護證書有效性未作驗證的問題。   具體實現：   1 公鑰鎖定   將證書公鑰寫入客戶端apk中，https通信時檢查服務端傳輸時證書公鑰與apk中是否一致（實現X509TrustManager接口）。      1 public final class PubKeyManager implements X509TrustManager{  2     private static String PUB_KEY = "30820122300d06092a864886f70d0101" + "0105000382010f003082010a0282010100b35ea8adaf4cb6db86068a836f3c85" +"5a545b1f0cc8afb19e38213bac4d55c3f2f19df6dee82ead67f70a990131b6bc" + "ac1a9116acc883862f00593199df19ce027c8eaaae8e3121f7f329219464e657" +"2cbf66e8e229eac2992dd795c4f23df0fe72b6ceef457eba0b9029619e0395b8" + "609851849dd6214589a2ceba4f7a7dcceb7ab2a6b60c27c69317bd7ab2135f50" +"c6317e5dbfb9d1e55936e4109b7b911450c746fe0d5d07165b6b23ada7700b00" + "33238c858ad179a82459c4718019c111b4ef7be53e5972e06ca68a112406da38" + "cf60d2f4fda4d1cd52f1da9fd6104d91a34455cd7b328b02525320a35253147b" + "e0b7a5bc860966dc84f10d723ce7eed5430203010001";  3    4     //鎖定證書公鑰在apk中  5    6     public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException  7        8     {  9       10         if (chain == null) { 11           12             throw new IllegalArgumentException("checkServerTrusted: X509Certificate array is null"); 13           14         } 15           16         if (!(chain.length > 0)) { 17           18             throw new IllegalArgumentException("checkServerTrusted: X509Certificate is empty"); 19           20         } 21           22         if (!(null != authType && authType.equalsIgnoreCase("RSA"))) { 23           24             throw new CertificateException("checkServerTrusted: AuthType is not RSA"); 25           26         } 27           28         // Perform customary SSL/TLS checks 29           30         try { 31           32             TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("X509"); 33           34             tmf.init((KeyStore) null); 35           36             for (TrustManager trustManager : tmf.getTrustManagers()) { 37               38                 ((X509TrustManager) trustManager).checkServerTrusted(chain, authType); 39               40             } 41           42         } catch (Exception e) { 43           44             throw new CertificateException(e); 45           46         } 47           48         // Hack ahead: BigInteger and toString(). We know a DER encoded Public Key begins 49           50         // with 0×30 (ASN.1 SEQUENCE and CONSTRUCTED), so there is no leading 0×00 to drop. 51           52         RSAPublicKey pubkey = (RSAPublicKey) chain[0].getPublicKey(); 53           54         String encoded = new BigInteger(1 /* positive */, pubkey.getEncoded()).toString(16); 55           56         // Pin it! 57           58         final boolean expected = PUB_KEY.equalsIgnoreCase(encoded); 59           60         if (!expected) { 61           62             throw new CertificateException("checkServerTrusted: Expected public key: " + PUB_KEY + ", got public key:" + encoded); 63           64         } 65       66     } 67   68 }   2 證書鎖定：   即為客戶端頒發公鑰證書存放在手機客戶端中（使用keystore），在https通信時，在客戶端代碼中固定去取證書信息，不是從服務端中獲取。