iOS App签名的原理

iOS的签名机制很复杂，各种证书，Provision Profile，entitlements，CertificateSigningRequest，p12，AppID，这篇文章从概念出发，一步一步推出为什么会有这么对概念，希望能有助于理解iOS的App签名的原理。

目的

在iOS出来之前，在主流操作系统(Mac，Windows，Linux)上开发和运行软件是不需要签名的，软件随便从哪里下载都能运行，导致平台对第三方软件很难控制，盗版盛行。苹果希望解决这样的问题，希望iOS平台对第三方App有绝对控制权，一定要保证每一个安装到iOS上的App都是经过苹果官方允许的，怎么保证呢？就是通过签名机制。

最简单的实现

要实现这个需求很简单，最直接的方式，苹果官方生成一对公私钥，私钥由苹果后台保管，公钥内置到iOS设备里，在我们将App上传到App Store上时，苹果后台使用私钥对App进行签名，iOS设备下载这个应用后，用公钥验证这个签名，若签名正确，则说明这个App是经过苹果后台认证的，并且没有被修改过，这样也就达到了苹果的目的：保证iOS设备安装的每一个APP都是经过苹果官方允许的。

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如果我们的iOS设备安装App只通过App Store这一种方式的话，那么问题到这里就已经解决了，但是实际上除了从App Store上下载应用，还可以以一下三种方式安装一个APP：

• 1.作为开发者，开发App时直接进行真机调试。
• 2.In-House 企业内部分发，可以直接安装企业证书签名后的App。
• 3.AD-Hoc 相当于是企业分发的限制版，限制安装设备数量。
  苹果要对这三种方式安装的APP进行孔子，就无法像上面这样简单了。

新的需求

我们先来看第一个，开发时安装APP，它有两个需求：

• 1.安装包不需要传到苹果服务器，可以直接安装到手机上。
• 2.苹果必须对这个安装过程有控制权，包括：
  a.经过苹果允许才可以这样安装
  b.不能被滥用导致非开发App也能被安装。

为了满足这个需求，iOS签名的复杂度也就开始增加了。

苹果给出的方案是使用双层签名，有一点绕，流程大概是下图这样：

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1.在我们开发使用的Mac上生成一对公钥和私钥，称为公钥，私钥L。L：Local。

2.苹果有固定的一对公钥和私钥，私钥在自己后台保存，公钥内置到了iOS设备里，称为公钥，私钥A。A:Apple。

3.把公钥L上传到苹果后台，用苹果后台的私钥A去签名公钥L。得到了一份数据包括公钥L及其签名，这份数据称为证书。

4.在开发时，编译完一个APP后，用第一步生成的私钥L去签名这个App，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L是苹果认证的，再用公钥L去验证App的签名，这样就间接验证了这个App安装行为是否经过苹果允许。

加点东西

上述流程只解决了上面的第一个需求，也就是需要经过苹果的允许才可以安装，还未解决第二个避免被滥用的问题。怎么解决呢？苹果加了两个限制，一个是限制在苹果后天注册过的设备才可以安装，二是限制签名只能针对某个具体的App。

在上述的第三步中，苹果用私钥A去签名我们本地公钥L时，实际上除了签名公钥L，还可以加上很多数据，这些数据都可以保证是经过苹果官方认证的，不会有被篡改的可能，那么我们就可以把AppID和设备ID添加进去：

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把允许安装的设备ID和APP对应的AppID等数据，都在第三步这里和公钥L一起，被私钥A签名，一起组成证书。在第五步验证时就可以拿到设备ID列表，判断当前设备是否符合要求。

最终流程

到这里这个证书已经变得很复杂了，有很多额外的信息，实际上除了设备ID，AppID，还有其他信息也需要用苹果签名，像App里面的iCloud，后天运行等苹果都想控制，苹果把这些权限开关统称为entitlements，它也需要通过签名去授权。

但是一个证书本来就有规范的格式，我们把这些杂七杂八的额外信息赛入证书是不合适的，因此苹果另外搞了一个东西叫Provisioning Profile，一个Provisioning Profile里面就包含了证书以及上述提到的所有额外信息，以及所有信息的签名。

所以最终流程就变成了这样：

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1.在你的Mac上生成一对公钥和私钥，称为公钥L和私钥L。

2.苹果自己有一对固定的公钥和私钥，私钥在苹果后台，公钥内置在iOS设备中，分别称为私钥A和公钥A。

3.把公钥L传到苹果后天，用苹果后天的私钥A去签名公钥L，得到一份数据包括公钥L和签名，这份数据称为证书。

4.在苹果后台申请好AppID，配置好设备ID列表，App权限开关，再加上第三步的证书，组成的数据用苹果后天的私钥A签名，把数据和签名一起组成一个Provisioning Profile文件，下载到本地Mac。

5.在开发时，编译完一个App后，用本地的私钥L对这个App进行签名，同时把第四步生成的Provisionning Profile一起打包进App里，文件名为embeded.mobileprovision，把App安装到手机。

6.在安装时，就可以使用iOS设备里内置的公钥A来验证Provisioning Profile的数字签名是否正确。

7.如果数字签名没有问题，那么就能确保设备ID，AppID，entitlements，和App都是经过苹果认证的，可以安装到iOS设备上。

上面的步骤对应我们平时具体操作和概念是这样的：

1.第一步对应的是从keychain里“从这证书颁发机构请求证书”，这样就在本地生成了一对公私钥，保存的额CertificateSigningRequest就是公钥，公钥保存在本地电脑里。

2.第二步苹果处理，不用管。

3.第三步把CertificateSigningRequest上传到苹果后天，生成证书，并下载到本地。

4.第四步是在苹果网站操作的，配置AppID，设备ID，权限等，生成Provisioning Profile文件，并下载Provisioning Profile文件到本地。

5.xcode通过第三步下载下来的证书，去找对应的本地私钥，用本地私钥去签名App，并把Provisioning Profile文件一起打包进去，安装进iOS设备。

总结一些概念：
1.证书：内容是公钥或者私钥，由其它机构对其签名组成的数据包。

2.entitlements：包含了App权限开关列表，AppID，设备ID等。

3.CertificateSigningRequest：本地公钥。

4.p12：本地私钥。

5.Provisioning Profile：包含证书，entitlements等数据，并由苹果后台私钥签名的数据包。

我们平时的操作

按照上面的流程，那么对于开发人员来说，应该是我们每次新建一个项目也就是有一个新的AppID时，都应该去申请一对本地公私钥，上传公钥到苹果后台，然后下载证书，但是实际上我们并没有这么做，好像很少需要去keychain请求本地公私钥，这是为什么呢？

这里的原因就是iOS Team Provisioning Profile。
iOS Team Provisioning Profile是第一次使用xcode添加设备时，xcode自动生成的，它包含了xcode生成的一个Wildcard AppID(匹配所有应用程序，账户里面的所有device，所有Development Certificates），因此team中的所有成员都可以使用这个iOS Team Provisioning Profile在team的所有设备上调试所有的应用程序，并且当有新设别添加进来时，xcode会更新这个文件。

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如此一来，只要我们有一对本地公私钥，并且通过这个本地的公钥上传给苹果获取了证书，那么以后我们运行任何App，在任何iOS设备上运行，都可以使用这个本地私钥和证书，而没有必要每次去创建新的公私钥和获取证书。

下面我从我的项目中找出一个iOS Team Provisioning Profile，我们可以一起来看一下它的结构：

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第一个是AppID，这里的AppID是我当前应用的AppID。
第二个是证书，这就是选择了我本地的一个证书，是上面的流程中上传本地的公钥得到的证书。
第三个是team，这个是我在项目中选择的，这个team决定了我用哪个证书。
第五个是entitlements，就是一系列的权限开关。

通过这个iOS Team Provisioning Profile的结构我们就能明白，iOS Team Provisioning Profile中保存着很多分证书，很多AppID，很多设备ID，entitlements。当我们需要在一个指定的iOS设备上运行一个指定的App时，iOS Team Provisioning Profile就会得到这个AppID和这个设备ID以及它对应entitlements，组成这个特定的Provisioning Profile，打包进APP里面。这样就不需要我们每次去申请证书，生成Provisioning Profile文件了，非常方便。

注：这篇文章主要是把大牛的文章摘抄了一遍，由于大牛写的太好了，让我茅塞顿开，于是想重新写一次加深理解，也方便以后查阅。
大牛博客：
iOS App 签名的原理
关于 Certificate、Provisioning Profile、App ID 的介绍及其之间的关系