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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: 

public static HttpClient getWapHttpClient() {
 
              try {
 
                    KeyStore trustStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
 
                    trustStore.load(null, null);
 
                    SSLSocketFactory sf = new MySSLSocketFactory(trustStore);
 
                    sf.setHostnameVerifier(SSLSocketFactory.ALLOW_ALL_HOSTNAME_VERIFIER);
 
                  //此處信任手機中的所有證書,包括用戶安裝的第三方證書
 
                    HttpParams params = new BasicHttpParams();
 
                    HttpProtocolParams.setVersion(params, HttpVersion.HTTP_1_1);
 
                    HttpProtocolParams.setContentCharset(params, HTTP.UTF_8);
 
                    SchemeRegistry registry = new SchemeRegistry();
 
                    registry.register(new Scheme(“http”, PlainSocketFactory.getSocketFactory(), 80));
 
                    registry.register(new Scheme(“https”, sf, 443));
 
                    ClientConnectionManager ccm = new ThreadSafeClientConnManager(params, registry);
 
                    return new DefaultHttpClient(ccm, params);
 
              } catch (Exception e) {
 
                    return new DefaultHttpClient();
 
              }
 
      }

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:

public class MySSLSocketFactory extends SSLSocketFactory {
 
      SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance(“TLS”);
 
      public MySSLSocketFactory(KeyStore truststore) throws NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException, KeyStoreException, UnrecoverableKeyException {
 
              super(truststore);
 
              TrustManager tm = new X509TrustManager() {
 
                      public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {
 
                    }
 
                    //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
 
                    public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {
 
                    }
 
                    public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
 
                            return null;
 
                    }
 
              };
 
              sslContext.init(null, new TrustManager[] { tm }, null);
 
      }
}

  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)。

public final class PubKeyManager implements X509TrustManager{
    private static String PUB_KEY = "30820122300d06092a864886f70d0101" + "0105000382010f003082010a0282010100b35ea8adaf4cb6db86068a836f3c85" +"5a545b1f0cc8afb19e38213bac4d55c3f2f19df6dee82ead67f70a990131b6bc" + "ac1a9116acc883862f00593199df19ce027c8eaaae8e3121f7f329219464e657" +"2cbf66e8e229eac2992dd795c4f23df0fe72b6ceef457eba0b9029619e0395b8" + "609851849dd6214589a2ceba4f7a7dcceb7ab2a6b60c27c69317bd7ab2135f50" +"c6317e5dbfb9d1e55936e4109b7b911450c746fe0d5d07165b6b23ada7700b00" + "33238c858ad179a82459c4718019c111b4ef7be53e5972e06ca68a112406da38" + "cf60d2f4fda4d1cd52f1da9fd6104d91a34455cd7b328b02525320a35253147b" + "e0b7a5bc860966dc84f10d723ce7eed5430203010001";
 
    //鎖定證書公鑰在apk中
 
    public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException
   
    {
   
        if (chain == null) {
       
            throw new IllegalArgumentException("checkServerTrusted: X509Certificate array is null");
       
        }
       
        if (!(chain.length > 0)) {
       
            throw new IllegalArgumentException("checkServerTrusted: X509Certificate is empty");
       
        }
       
        if (!(null != authType && authType.equalsIgnoreCase("RSA"))) {
       
            throw new CertificateException("checkServerTrusted: AuthType is not RSA");
       
        }
       
        // Perform customary SSL/TLS checks
       
        try {
       
            TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("X509");
       
            tmf.init((KeyStore) null);
       
            for (TrustManager trustManager : tmf.getTrustManagers()) {
           
                ((X509TrustManager) trustManager).checkServerTrusted(chain, authType);
           
            }
       
        } catch (Exception e) {
       
            throw new CertificateException(e);
       
        }
       
        // Hack ahead: BigInteger and toString(). We know a DER encoded Public Key begins
       
        // with 0×30 (ASN.1 SEQUENCE and CONSTRUCTED), so there is no leading 0×00 to drop.
       
        RSAPublicKey pubkey = (RSAPublicKey) chain[0].getPublicKey();
       
        String encoded = new BigInteger(1 /* positive */, pubkey.getEncoded()).toString(16);
       
        // Pin it!
       
        final boolean expected = PUB_KEY.equalsIgnoreCase(encoded);
       
        if (!expected) {
       
            throw new CertificateException("checkServerTrusted: Expected public key: " + PUB_KEY + ", got public key:" + encoded);
       
        }
   
    }
 
}

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。

關於證書或公鑰鎖定技術可參考下面鏈接:

https://www.owasp.org/index.php/Certificate_and_Public_Key_Pinning

更多Android相關信息見Android 專題頁面 http://www.linuxidc.com/topicnews.aspx?tid=11

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