大部分的安卓应用都免不了与后端服务器进行通信。在通信过程中，主要面临两方面的风险：1、中间人攻击。当通信使用 HTTP 等明文协议，通信内容可被嗅探甚至篡改。2、通信内容被攻击者分析。使用加密的协议，虽然避免了中间人攻击，但是攻击者仍然可以通过各种方式获取请求内容，然后针对性的进行漏洞挖掘。
一、背景知识
1、SSL/TLS 简介
为了应对中间人攻击，通常会采用安全套接字层 (SSL，现在技术上称为传输层安全协议 (TLS)）来对通信进行加密传输。
当 SSL 与 HTTP 协议相结合就形成了 HTTPS，当 SSL 与 POP3 相结合就形成了 POP3S。
SSL/TLS 的握手过程如下图（了解下就好）：
2、数字证书
证书通常是指 X.509 格式证书，是由Netscape 当初设计 SSL 协议的时候定义的。其是服务端公钥的载体，同时还包含很多其他信息，如签发者信息、以及证书申请者相关的信息（国家、组织名称、常用名称等等）、加密算法、签名算法、签名指纹等。下图展示了 baidu.com 的证书部分信息。
在证书校验时候，签发者（CA）信息很重要。那么，为什么一个证书还需要有签发者呢？我们知道任何组织或个人都可以生成自己的数字证书，并设置证书中的任何信息。当客户端与服务端通信的时候，客户端就很难确认当前证书是否真的是服务端组织的真实证书。这个时候，一个比较可行的方案就是有个客户端信任的第三方，这个第三方为服务端证书进行签名，来证明证书的真实性。以 Android 系统为例，其预置了知名的权威签名机构公钥证书，可以判断服务端证书是否为这些机构签发。如果不是知名的权威机构签发，则认为证书是非法的，不会建立 SSL/TLS 通信。
除了签发者（CA）信息之外，证书中的常用名称（Common Name）也是比较重要的信息，常被用来校验HTTPS通信的域名是否正确。
3.自签名证书
自签名证书是无需别的证书为其签名来证明其合法性的证书，根证书都是自签名证书。私有 CA 签名证书则是指，为域名证书签名的 CA，其合法有效性没有得到广泛的认可，该 CA 的根证书没有被内置到系统中。
在实际的开发过程中，有时为了节省昂贵的购买证书的费用，而想要自己给自己的服务器的域名签发域名证书，这即是私有 CA 签名的证书。为了能够使用这种证书，需要在客户端预埋根证书，并对客户端证书合法性验证的过程进行干预，通过我们预埋的根证书为服务端的证书做合法性验证，而不依赖系统的根证书库。
二 .Android 的根证书管理
在 AOSP 源码库中，CA 根证书主要存放在 system/ca-certificates 目录下，而在 Android 系统中，则存放在 /system/etc/security/cacerts 目录下
它们都是 PEM 格式的 X.509 证书。Android 系统通过 SystemCertificateSource、DirectoryCertificateSource 和 CertificateSource 等类管理系统根证书库。CertificateSource定义（位于frameworks/base/core/java/android/security/net/config/CertificateSource.java）了可以对根证书库执行的操作，主要是对根证书的获取和查找：
public interface CertificateSource {
Set<X509Certificate> getCertificates();
X509Certificate findBySubjectAndPublicKey(X509Certificate cert);
X509Certificate findByIssuerAndSignature(X509Certificate cert);
Set<X509Certificate> findAllByIssuerAndSignature(X509Certificate cert);
void handleTrustStorageUpdate();
}
@Override
public Set<X509Certificate> getCertificates() {
// TODO: loading all of these is wasteful, we should instead use a keystore style API.
synchronized (mLock) {
if (mCertificates != null) {
return mCertificates;
}
Set<X509Certificate> certs = new ArraySet<X509Certificate>();
if (mDir.isDirectory()) {
for (String caFile : mDir.list()) {
if (isCertMarkedAsRemoved(caFile)) {
continue;
}
X509Certificate cert = readCertificate(caFile);
if (cert != null) {
certs.add(cert);
}
}
}
mCertificates = certs;
return mCertificates;
}
}获取根证书库的 getCertificates() 操作在第一次被调用时，遍历文件系统，并加载系统所有的根证书文件，并缓存起来，以备后面访问。根证书的查找操作，主要依据证书文件的文件名进行，证书文件被要求以 [SubjectName 的哈希值].[Index] 的形式命名。
三.OKHTTP中的SSL，双向验证
public Builder sslSocketFactory(SSLSocketFactory sslSocketFactory) {
if (sslSocketFactory == null)
throw new NullPointerException("sslSocketFactory == null");
this.sslSocketFactory = sslSocketFactory;
this.certificateChainCleaner = Platform.get().buildCertificateChainCleaner
(sslSocketFactory);
return this;
}
//如果没有设置sslSocketFactory，就会使用默认的systemDefaultSslSocketFactory
if (builder.sslSocketFactory != null || !isTLS) {
this.sslSocketFactory = builder.sslSocketFactory;
this.certificateChainCleaner = builder.certificateChainCleaner;
} else {
X509TrustManager trustManager = Util.platformTrustManager();
this.sslSocketFactory = newSslSocketFactory(trustManager);
this.certificateChainCleaner = CertificateChainCleaner.get(trustManager);
}默认的SslSocketFactory
private static SSLSocketFactory newSslSocketFactory(X509TrustManager trustManager) {
try {
SSLContext sslContext = Platform.get().getSSLContext();
sslContext.init(null, new TrustManager[] { trustManager }, null);
return sslContext.getSocketFactory();
} catch (GeneralSecurityException e) {
throw new AssertionError("No System TLS", e); // The system has no TLS. Just give up.
}
}在newSslSocketFactory方法中
1.调用SSLContext初始化获取SSLContext对象
2.调用init方法
3.获取SocketFactory
在SSL中有两种类型的校验模式：
单向校验：服务器向客户端发送证书进行校验
双向校验：除了服务器向客户端发送证书以外，客户端需要发送证书到服务器进行校验
sslContext.init(null, new TrustManager[]{trustManager}, null);
init函数中第一个传NULL，默认表示Okhttp只支持单向校验。
TrustManager[]{trustManager} 参数表示信任证书
X509TrustManager
public static X509TrustManager platformTrustManager() {
try {
TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.getInstance(
TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
trustManagerFactory.init((KeyStore) null);
TrustManager[] trustManagers = trustManagerFactory.getTrustManagers();
if (trustManagers.length != 1 || !(trustManagers[0] instanceof X509TrustManager)) {
throw new IllegalStateException("Unexpected default trust managers:"
+ Arrays.toString(trustManagers));
}
return (X509TrustManager) trustManagers[0];
} catch (GeneralSecurityException e) {
throw new AssertionError("No System TLS", e); // The system has no TLS. Just give up.
}
}getTrustManagers
public TrustManager[] engineGetTrustManagers() {
if (keyStore == null) {
throw new IllegalStateException(
"TrustManagerFactory is not initialized");
}
return new TrustManager[] { new TrustManagerImpl(keyStore) };
}keyStore:
public void engineInit(KeyStore ks) throws KeyStoreException {
if (ks != null) {
keyStore = ks;
} else {
keyStore = Platform.getDefaultCertKeyStore(); //获取默认的系统根证书
}
}系统根证书查看
代码如下：
try {
KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("AndroidCAStore");
keyStore.load(null, null);
Enumeration<String> aliases = keyStore.aliases();
while (aliases.hasMoreElements()){
String alias = aliases.nextElement();
Certificate certificate = keyStore.getCertificate(alias);
Log.i(TAG, "alias: "+alias);
Log.i(TAG, "certificate: "+certificate);
}
} catch (IOException | CertificateException | NoSuchAlgorithmException | KeyStoreException e) {
}打印结果：
2024-06-26 18:58:10.416 6813-6813/com.jarvis.permission I/LX-MainActivity: alias: system:3c899c73.0
2024-06-26 18:58:10.418 6813-6813/com.jarvis.permission I/LX-MainActivity: certificate: Certificate:
Data:
//版本号
Version: 3 (0x2)
//序列号
Serial Number:
21:2a:56:0c:ae:da:0c:ab:40:45:bf:2b:a2:2d:3a:ea
//证书签名算法
Signature Algorithm: ecdsa-with-SHA384
//证书发行者
Issuer: C=CH, O=WISeKey, OU=OISTE Foundation Endorsed, CN=OISTE WISeKey Global Root GC CA
//证书有效时间
Validity
Not Before: May 9 09:48:34 2017 GMT
Not After : May 9 09:58:33 2042 GMT
//证书主体名称
Subject: C=CH, O=WISeKey, OU=OISTE Foundation Endorsed, CN=OISTE WISeKey Global Root GC CA
//证书公钥信息
Subject Public Key Info:
//公钥算法
Public Key Algorithm: id-ecPublicKey
//公钥
Public-Key: (384 bit)
00000000 04 4c e9 50 c0 c6 0f 72 18 bc d8 f1 ba b3 89 e2 |.L.P...r........|
00000010 79 4a a3 16 a7 6b 54 24 db 51 ff ea f4 09 24 c3 |yJ...kT$.Q....$.|
00000020 0b 22 9f cb 6a 27 82 81 0d d2 c0 af 31 e4 74 82 |."..j'......1.t.|
00000030 6e ca 25 d9 8c 75 9d f1 db d0 9a a2 4b 21 7e 16 |n.%..u......K!~.|
00000040 a7 63 90 d2 39 d4 b1 87 78 5f 18 96 0f 50 1b 35 |.c..9...x_...P.5|
00000050 37 0f 6a c6 dc d9 13 4d a4 8e 90 37 e6 bd 5b 31 |7.j....M...7..[1|
00000060 91
//扩展|.|
X509v3 extensions:
X509v3 Key Usage: critical
Certificate Sign, CRL Sign
X509v3 Basic Constraints: critical
CA:TRUE
X509v3 Subject Key Identifier:
48:87:14:AC:E3:C3:9E:90:60:3A:D7:CA:89:EE:D3:AD:8C:B4:50:66
1.3.6.1.4.1.311.21.1:
...
//签名算法
Signature Algorithm: ecdsa-with-SHA384
30:65:02:30:26:c7:69:5b:dc:d5:e7:b2:e7:c8:0c:8c:8c:c3:
dd:79:8c:1b:63:d5:c9:52:94:4e:4d:82:4a:73:1e:b2:80:84:
a9:25:c0:4c:5a:6d:49:29:60:78:13:e2:7e:48:eb:64:02:31:
00:db:34:20:32:08:ff:9a:49:02:b6:88:de:14:af:5d:6c:99:
71:8d:1a:3f:8b:d7:e0:a2:36:86:1c:07:82:3a:76:53:fd:c2:
a2:ed:ef:7b:b0:80:4f:58:0f:4b:53:39:bd如果目标 URL 服务器下发的证书不在已信任的证书列表里，或者该证书是自签名的，不是由权威机构颁发，那么会出异常，如何处理？
四.自签名证书处理：
方式一：修改 X509TrustManager 所用的根证书库
private static TrustManager[] prepareTrustManager(InputStream certificates) {
if (certificates == null) {
return null;
}
try {
CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
keyStore.load(null);
int index = 0;
Collection<? extends Certificate> certs = certificateFactory.generateCertificates(certificates);
for (Certificate certificate : certs) {
String certificateAlias = Integer.toString(index++);
keyStore.setCertificateEntry(certificateAlias, certificate);
}
TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.
getInstance(TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
trustManagerFactory.init(keyStore);
return trustManagerFactory.getTrustManagers();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}方式二：自定义TrustManager
通过自定义TrustManager自己实现对服务器证书的校验
@SuppressLint("CustomX509TrustManager")
private static class MyTrustManager implements X509TrustManager {
private static final String TAG = MyTrustManager.class.getSimpleName();
private final X509TrustManager defaultTrustManager;
private final X509TrustManager localTrustManager;
public MyTrustManager(X509TrustManager localTrustManager) throws NoSuchAlgorithmException, KeyStoreException {
TrustManagerFactory var4 = TrustManagerFactory.getInstance(TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
var4.init((KeyStore) null);
defaultTrustManager = chooseTrustManager(var4.getTrustManagers());
this.localTrustManager = localTrustManager;
}
@Override
public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) {
Log.i(TAG, "checkClientTrusted,authType=" + authType);
}
@Override
public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {
try {
defaultTrustManager.checkServerTrusted(chain, authType);
} catch (CertificateException ce) {
localTrustManager.checkServerTrusted(chain, authType);
}
}
@Override
public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
return new X509Certificate[0];
}
}
