iOS进行HTTPS适配深入理解与实践

题外话：

在WWDC 2016中，苹果宣布在今年年底应用提交到App Store将需要支持ATS，在2016年12月21日，苹果官方发布最新通知：『Supporting App Transport Security』。大致意思就是说：这个截止日期已经被延长，新的截止日期待定。

听到这个消息，许多程序猿们虎躯一震，终于可以放心的喘口气过个好年了，但是技多不压身嘛，而且早晚用的着，所以今天就来侃一侃怎么适配HTTPS。

当然，很多开发者可能会误解会所有在应用里面的请求都必须使用HTTPS，其实不完全是这样。苹果官方文档提供了很多细节的东西，告诉开发者如何让自己的应用适配HTTPS，本文将从 原理 ， 官方文档 ，以及作者的 实践经验出发，详细介绍iOS中如何使用HTTS以及使用时需要注意的细节问题。

本文内容导航：

• 1、HTTPS基本原理
• 2、官方相关文档解读
• 3、实战使用
• 3.1 使用CA颁发的证书
• 3.2 使用自签名的证书
• 3.3 生成自签名的证书

正文开始：

本文主要是单向验证，如果你的项目需要双向验证，看这个教程 『iOS--AFNetworking2.6/3.0--HTTPS客户端与服务端双向认证』

不过即使是双向验证，我的建议是先先看看这篇博客，这会对你遇到的问题有所帮助~

1、HTTPS基本原理

首先我们以网络传输的7个层来快速的弄懂HTTP和HTTPS的基本区别：

HTTP传输 HTTPS传输

一眼就可以看出区别了吧，其实HTTPS就是在HTTP的基础上，在传输层和会话层之间了一个SSL层，简单来说都作用是负责数据的加解密，从而保证了数据都安全。

SSL(Security Socket Layer 安全套接层) 最初1994年Netscape开发，专门用于保护Web通讯、保护浏览器和服务器之间的通信，在客户和服务器之间提供服务器鉴别、可选客户鉴别和加密通信信道。使用TCP提供一种可靠的端对端的安全服务。

版本和历史

• 1.0，不成熟
• 2.0，基本上解决了Web通讯的安全问题
  Microsoft公司发布了PCT(Private Communication Technology)，并在IE中支持
• 3.0，1996年发布，增加了一些算法，修改了一些缺陷
  TLS 1.0(Transport Layer Security传输层安全协议, 也被称为SSL 3.1)，1997年IETF发布了Draft，同时，Microsoft宣布放弃PCT，与Netscape一起支持TLS 1.0
  1999年，发布RFC 2246(The TLS Protocol v1.0)

苹果现在要求使用的是TLS1.2。待会我会继续提到这个问题。

SSL的主要功能

• 客户端验证服务器
• 客户段与服务器选择彼此支持的算法
• 服务器验证客户端（可选）
• 使用公开密钥算法产生共享的密钥

当然，HTTPS比较难以理解的还是它的协议，尤其是握手协议，考虑到篇幅的原因，这里不过多的讲解。详情请看 『AFNetworking之于https认证』 中关于HTTPS的认证过程。

2、官方相关文档解读

App Transport Security (ATS)在iOS 9.0之后就默认开启了。也就是我们之前请求HTTPS的时候NSAllowsArbitraryLoads这个key的值默认设置为NO了，而且这个键现在在NSAppTransportSecurity字典的第一层。

NSAppTransportSecurity : Dictionary {
    NSAllowsArbitraryLoads : Boolean
    NSAllowsArbitraryLoadsForMedia : Boolean
    NSAllowsArbitraryLoadsInWebContent : Boolean
    NSAllowsLocalNetworking : Boolean
    NSExceptionDomains : Dictionary {
        <domain-name-string> : Dictionary {
            NSIncludesSubdomains : Boolean
            NSExceptionAllowsInsecureHTTPLoads : Boolean
            NSExceptionMinimumTLSVersion : String
            NSExceptionRequiresForwardSecrecy : Boolean   // Default value is YES
            NSRequiresCertificateTransparency : Boolean
        }
    }
}

除了NSExceptionRequiresForwardSecrecy默认的值是YES。其它的默认的值都是NO。

NSAppTransportSecurity字典分两个层级配置，前面四个
NSAllowsArbitraryLoads，NSAllowsArbitraryLoadsForMedia,
NSAllowsArbitraryLoadsInWebConten， NSAllowsLocalNetworking 是对整个APP全局的配置。如果我们需要对某个域名有区分的对待就需要在NSExceptionDomains里面进行相应的配置。

• NSAllowsArbitraryLoads
  设置为YES的话，就会使得除了开发者在NSExceptionDomains里面配置的域名以外所有的网络连接不受限制。
  如果你设置为YES的话，需要在提审核的时候说明这样做的原因。

• NSAllowsArbitraryLoadsForMedia
  设置为YES的话，所有在APP里面使用AV Foundation framework加载的视频都不会被限制。如果不设置的话，就仅用于加载已加密的媒体，例如由FairPlay或安全HLS保护的文件，并且不包含个人信息。
  如果你设置为YES的话，同样也是需要在提审核的时候说明你这样做的原因。

• NSAllowsArbitraryLoadsInWebContent
  如果你设置为YES的话,系统会禁用对来自Web视图的请求的所有ATS限制，也就是你的WebView的请求不不一定需要HTTPS，APP就可以使用嵌入式浏览器来显示任意内容，但是应用的其他部分还是需要用ATS。
  如果你设置为YES的话，同样也是需要在提审核的时候说明你这样做的原因。

• NSAllowsLocalNetworking
  设置为YES的话就允许加载本地资源。

• NSExceptionDomains
  NSExceptionDomains其实是相当于NSAllowsArbitraryLoads的一个子集。后者是全局的作用，而前者主要是用于对某些域名的限制作用。他的主要作用其实就是用于们自签名的证书，具体使用细节我会在后面具体介绍。NSExceptionDomains字典里面各键的值意义如下：

  • NSIncludesSubdomains
    默认为NO，如果设置为YES，则表示当前设置域名的所有子域名也使用同样的配置。

  • NSExceptionAllowsInsecureHTTPLoads
    允许不安全的HTTP请求，这里所谓的不安全，不代表改变了 Transport Layer Security (TLS)或是事HTTPS的请求。所谓的不安全主要是因为使用自签名的证书，没有经过CA认证所以苹果并不知道是不是安全的，如果开发者允许那么苹果也允许加载。设置为YES，在审核的时候你需要说明原因。

  • NSExceptionMinimumTLSVersion
    这个属性用于表面你的HTTPS的TLS版本，因为苹果默认是支持TLS1.2，所以如果你使用了较低的版本你你需要自己指明。设置为这个键后，在审核的时候你也需要说明原因。

  • NSExceptionRequiresForwardSecrecy
    如果设置为NO，则允许不支持完全前向保密（PFS）的TLS密码（对于指定的域名）。 默认值为YES。关于完全正向保密，可以看这篇文章 『TLS完美前向保密 perfect forward secrecy』。

以上这么多内容，对于iOS开发者来自说最重要的信息就是有五个键，如果开发者不使用默认值，则需要在审核的时候进行说明。这五个键是NSAllowsArbitraryLoads、 NSAllowsArbitraryLoadsForMedia、 NSAllowsArbitraryLoadsInWebContent、 NSExceptionAllowsInsecureHTTPLoads、 NSExceptionMinimumTLSVersion。

这对于嵌入了很多网页或是视频的APP来说感觉会比较麻烦一些。

3、实战使用

3.1 使用CA颁发的证书

如果想要简单实用，公司又壕气，那就推荐使用这种方法。就是花钱买一个CA机构颁发的证书，也可以是CA机构授权二级或是三级机构颁发的证书，国内很多的颁发证书的公司，可以直接找他们买。

证书的算法使用RSA还是圆锥曲线(ECC)并没有太大区别，我见过的大部分是RSA算法的。

弄好证书后，丢给后台，让他们搭建HTTPS的服务器，理论上iOS端只需要修改地址为HTTPS的地址就可以适配成功。但是还是做一些配置来保证万无一失吧。

如果项目使用的是AFNetWorking 3.0的话。只需要如下几句代码就可以搞定。

NSString *urlString = @"https://www.apple.com";
AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
AFSecurityPolicy *securityPolicy = [AFSecurityPolicy policyWithPinningMode:AFSSLPinningModeNone];
[securityPolicy setValidatesDomainName:YES];
manager.securityPolicy = securityPolicy;
manager.responseSerializer = [AFHTTPResponseSerializer serializer];

// request
[manager GET:urlString 
  parameters:nil 
  progress:nil
  success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nullable responseObject) {   
    NSDictionary * array = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:responseObject options:NSJSONReadingMutableLeaves error:nil];
    NSLog(@"OK === %@",array);
    NSString *htmlString = [[NSString alloc]initWithData:responseObject encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"%@",htmlString);
    } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
      NSLog(@"error ==%@",error.description);
    }];

不过这里最值得关注的是AFSSLPinningModeNone，我们点进去看AF的源码的时候，就会发现这是一个枚举，主要包括了三种类型。

enum {
 AFSSLPinningModeNone,
 AFSSLPinningModePublicKey,
 AFSSLPinningModeCertificate,
 }

 `AFSSLPinningModeNone`
 Do not used pinned certificates to validate servers.

 `AFSSLPinningModePublicKey`
 Validate host certificates against public keys of pinned certificates.

 `AFSSLPinningModeCertificate`
 Validate host certificates against pinned certificates.
*/

• AFSSLPinningModeNone表示不做SSL pinning，只跟浏览器一样在系统的信任机构列表里验证服务端返回的证书。若证书是信任机构签发的就会通过，若是自己服务器生成的证书，是不会通过的。
• AFSSLPinningModePublicKey是用证书绑定方式验证，客户端要有服务端的证书拷贝，只是验证时只验证证书里的公钥，不验证证书的有效期等信息。只要公钥是正确的，就能保证通信不会被窃听，因为中间人没有私钥，无法解开通过公钥加密的数据。
• AFSSLPinningModeCertificate表示用证书绑定方式验证证书，需要客户端保存有服务端的证书拷贝，这里验证分两步，第一步验证证书的域名/有效期等信息，第二步是对比服务端返回的证书跟客户端返回的是否一致。

如果进去查看AFSecurityPolicy.m里面的源码。可以看到设置为 AFSSLPinningModeNone，其实AFNetworking并没有做什么操作。

switch (self.SSLPinningMode) {
        case AFSSLPinningModeNone:
        default:
            return NO;
        case AFSSLPinningModeCertificate: {
            NSMutableArray *pinnedCertificates = [NSMutableArray array];
            for (NSData *certificateData in self.pinnedCertificates) {
                [pinnedCertificates addObject:(__bridge_transfer id)SecCertificateCreateWithData(NULL, (__bridge CFDataRef)certificateData)];
            }
            SecTrustSetAnchorCertificates(serverTrust, (__bridge CFArrayRef)pinnedCertificates);

            if (!AFServerTrustIsValid(serverTrust)) {
                return NO;
            }

            // obtain the chain after being validated, which *should* contain the pinned certificate in the last position (if it's the Root CA)
            NSArray *serverCertificates = AFCertificateTrustChainForServerTrust(serverTrust);

            for (NSData *trustChainCertificate in [serverCertificates reverseObjectEnumerator]) {
                if ([self.pinnedCertificates containsObject:trustChainCertificate]) {
                    return YES;
                }
            }

            return NO;
        }
        case AFSSLPinningModePublicKey: {
            NSUInteger trustedPublicKeyCount = 0;
            NSArray *publicKeys = AFPublicKeyTrustChainForServerTrust(serverTrust);

            for (id trustChainPublicKey in publicKeys) {
                for (id pinnedPublicKey in self.pinnedPublicKeys) {
                    if (AFSecKeyIsEqualToKey((__bridge SecKeyRef)trustChainPublicKey, (__bridge SecKeyRef)pinnedPublicKey)) {
                        trustedPublicKeyCount += 1;
                    }
                }
            }
            return trustedPublicKeyCount > 0;
        }

也就是其实我们可以不用这句代码也可以正常访问。换言之，后台配好HTTPS，前端什么也不用干，改个域名即可。当然为了安全考虑建议使用AFSSLPinningModePublicKey或者是AFSSLPinningModeCertificate。

AFSecurityPolicy *securityPolicy = [AFSecurityPolicy policyWithPinningMode:AFSSLPinningModeNone];
[securityPolicy setValidatesDomainName:YES];
manager.securityPolicy = securityPolicy;

如果你使用后面两种模式你的工程里面需要导入cer证书文件。这个文件的路径随意，AFNetworking会自动替你寻找。如果你觉得不放心也可以使用下面的代码直接指定文件。

AFNetworking 3.0：

NSData *certData = [NSData dataWithContentsOfFile:[[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"12306" ofType:@"cer"]];
NSSet *cerSet  = [NSSet setWithObject:certData];
if(certData){
  [securityPolicy setPinnedCertificates:cerSet];
}

不是3.0版本的话需要使用数组：

NSData *certData = [NSData dataWithContentsOfFile:[[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"12306" ofType:@"cer"]];
if(certData){
  [securityPolicy setPinnedCertificates:@[cerSet]];
}

这样就可以去测试看看能不能跑起来了～

3.2 使用自签名的证书

使用自签名的证书比使用CA的要复杂一些。国内最著名的使用自签名证书的就是12306了。我们可以看看12306的证书文件。
首先我们需要下载它证书，对于网络上支持HTTPS的网站我们都可以通过下列方式获取相应的证书。

openssl s_client -connect kyfw.12306.cn:443 </dev/null 2>/dev/null | openssl x509 -outform DER > 12306.cer

openssl s_client -connect www.apple.com:443 </dev/null 2>/dev/null | openssl x509 -outform DER > apple.cer

执行命令后就会在当前目录下生成一个12306.cer的文件，我们把文件拷贝到Xcode里面可以查看相应的证书信息。

12306.cer

这个SRCA是12306自己搞定一个证书机构，也是没有CA认证过的。所以也算是一个自签名证书。

为了方便测试，我这里使用12306的证书来讲解自签证书配置。首先我不作任何配置使用如下代码测试网络能否联通。

    NSString *urlString = @"https://kyfw.12306.cn/otn";

    AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
    AFSecurityPolicy *securityPolicy = [AFSecurityPolicy policyWithPinningMode:AFSSLPinningModePublicKey];
    [securityPolicy setAllowInvalidCertificates:YES];
    [securityPolicy setValidatesDomainName:YES];
    manager.securityPolicy = securityPolicy;

    //用于指定文件
//    NSData *certData = [NSData dataWithContentsOfFile:[[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"12306" ofType:@"cer"]];
//    NSSet *cerSet  = [NSSet setWithObject:certData];
//    if(certData){
//        [securityPolicy setPinnedCertificates:cerSet];
//    }

    manager.responseSerializer = [AFHTTPResponseSerializer serializer];
    [manager GET:urlString
      parameters:nil
        progress:nil
         success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nullable responseObject) {
             NSDictionary * array = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:responseObject options:NSJSONReadingMutableLeaves error:nil];
             NSLog(@"OK === %@",array);
             NSString *htmlString = [[NSString alloc]initWithData:responseObject encoding:NSUTF8StringEncoding];
             NSLog(@"%@",htmlString);
         } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
             NSLog(@"error ==%@",error.description);
         }];

可以看到结果如下：

打印报错

我们并不能正常访问1230网站，我们使用源码的方式打开plist文件：

打开plist文件

然后在里面添加如下配置：

    <key>NSAppTransportSecurity</key>
    <dict>
        <key>NSExceptionDomains</key>
        <dict>
            <key>kyfw.12306.cn</key>
            <dict>
                <key>NSIncludesSubdomains</key>
                <true/>
                <key>NSExceptionRequiresForwardSecrecy</key>
                <false/>
                <key>NSExceptionAllowsInsecureHTTPLoads</key>
                <true/>
            </dict>
        </dict>
    </dict>

再次运行程序访问12306，可以看到成功加载到了数据：

打印成功

关于这个配置文件怎么配置呢。如果不是很清楚的话，建议使用苹果提供的工具：

/usr/bin/nscurl --ats-diagnostics [--verbose] URL

比如我测试苹果的网站（我只截取了部分信息）：

hly:Desktop jianquan$  /usr/bin/nscurl --ats-diagnostics --verbose https://www.apple.com
Starting ATS Diagnostics

Configuring ATS Info.plist keys and displaying the result of HTTPS loads to https://www.apple.com.
A test will "PASS" if URLSession:task:didCompleteWithError: returns a nil error.
================================================================================

Default ATS Secure Connection
---
ATS Default Connection
ATS Dictionary:
{
}
Result : PASS

---
TLSv1.1 with PFS disabled and insecure HTTP allowed
ATS Dictionary:
{
    NSExceptionDomains =     {
        "www.apple.com" =         {
            NSExceptionAllowsInsecureHTTPLoads = true;
            NSExceptionMinimumTLSVersion = "TLSv1.1";
            NSExceptionRequiresForwardSecrecy = false;
        };
    };
}
Result : PASS
---

---
TLSv1.0 with PFS disabled and insecure HTTP allowed
ATS Dictionary:
{
    NSExceptionDomains =     {
        "www.apple.com" =         {
            NSExceptionAllowsInsecureHTTPLoads = true;
            NSExceptionMinimumTLSVersion = "TLSv1.0";
            NSExceptionRequiresForwardSecrecy = false;
        };
    };
}
Result : PASS
---

Result : PASS表明我可以使用推荐的键值对来适配HTTPS。对于自己的域名我们也可以先让后台配置好HTTPS之后，然后以上方法，就能更快更好的适配了。

对于自签的证书我们按照上面的教程配置就好。但是你会问我，BB可半天，证书在那里呢？别急下面一节我专门讲解如何生成自己的证书。

3.3 生成自签名的证书

我在大二的时候写过一篇文章，专门研究了数字证书的相关东西 『数字证书及其简单数字签名的实现（java实现）』

首先请确保你的电脑安装了jdk，没有的话请到官网下载安装。Mac或是Windows下生成证书的方式都是一样的。java的跨平台性。

安装好java后，打开终端，生成相应的证书：

keytool -genkey -alias JoySeeDog -keyalg RSA -keysize 1024  -keystore JoySeeDog -validity 365 

根据提示输入相关的信息，别的还好，主要是你的name这个不能错，需要是你的域名地址：

证书生成

这里面可以配置的参数包括如下，可以根据自己需求使用。

 -alias <alias>                  要处理的条目的别名
 -keyalg <keyalg>                密钥算法名称
 -keysize <keysize>              密钥位大小
 -sigalg <sigalg>                签名算法名称
 -destalias <destalias>          目标别名
 -dname <dname>                  唯一判别名
 -startdate <startdate>          证书有效期开始日期/时间
 -ext <value>                    X.509 扩展
 -validity <valDays>             有效天数
 -keypass <arg>                  密钥口令
 -keystore <keystore>            密钥库名称
 -storepass <arg>                密钥库口令
 -storetype <storetype>          密钥库类型
 -providername <providername>    提供方名称
 -providerclass <providerclass>  提供方类名
 -providerarg <arg>              提供方参数
 -providerpath <pathlist>        提供方类路径
 -v                              详细输出
 -protected                      通过受保护的机制的口令

然后会提示你输入相应的信息，如下图所示：

信息输入

然后可以使用如下命令查看相应的信息：

keytool -list -v -keystore JoySeeDog 

相关信息如下：

查看相关信息

确认证书的相关信息没有问题后，就可以导出相应的证书了。

keytool -export -alias JoySeeDog -file JoySeeDog.cer -keystore JoySeeDog  -rfc

导出证书选项也是很多，看个人需求了。

 -rfc                            以 RFC 样式输出
 -alias <alias>                  要处理的条目的别名
 -file <filename>                输出文件名
 -keystore <keystore>            密钥库名称
 -storepass <arg>                密钥库口令
 -storetype <storetype>          密钥库类型
 -providername <providername>    提供方名称
 -providerclass <providerclass>  提供方类名
 -providerarg <arg>              提供方参数
 -providerpath <pathlist>        提供方类路径
 -v                              详细输出
 -protected                      通过受保护的机制的口令

导出证书

可以看到当前目录下出现了一个JoySeeDog和一个JoySeeDog.cer文件。准确的说这个JoySeeDog文件在第一步就出现了，保存好这两个文件。以后也许会用到。

把证书拖入Xcode，可以看到崭新的证书做好了～

导出的最新证书

参考链接：『iOS进行HTTPS适配深入理解与实践』