XCode 签名ipa文件 详细讲解文件会发生哪些改变

好的，我们来详细讲解一下当你在 Xcode 中为你的应用进行签名并生成 .ipa 文件时，应用包内部具体会发生哪些改变。

首先，我们需要理解核心概念：代码签名（Code Signing） 的目的。
苹果引入代码签名机制主要是为了：

1. 验证应用来源：确保应用来自其声称的开发者（通过 Apple 颁发的证书）。
2. 确保应用完整性：确保应用自签名后未被任何人（包括开发者自己）篡改。
3. 授权和沙盒：将应用与特定的 App ID、设备权限（Entitlements）和沙盒环境绑定，这是应用能够运行在非越狱设备上的关键。

.ipa 文件是什么？

一个 .ipa 文件本质上就是一个 ZIP 压缩包，其内部结构遵循特定的文件夹格式。你可以将 .ipa 文件的后缀名改为 .zip，然后解压来查看其内容。

解压后的典型结构如下：

Payload/
└── YourApp.app/
    ├── YourApp (主执行文件)
    ├── Info.plist
    ├── embedded.mobileprovision (描述文件)
    ├── Frameworks/ (如果有的话)
    │   ├── Framework1.framework
    │   └── Framework2.framework
    ├── PlugIns/ (App Extensions, 如果有的话)
    ├── Watch/ (Watch App, 如果有的话)
    └── ... (其他资源文件，如图片、nib文件等)

签名过程中的核心变化

当你使用 Xcode 选择开发团队或分发证书进行 “Archive” 并导出 .ipa 时，Xcode 会调用 codesign 命令对应用包进行一系列操作。以下是文件层面发生的主要改变：

1. 生成或替换 embedded.mobileprovision 文件

• 这是什么？ 这是一个 配置文件（Provisioning Profile）。它不是一个证书，而是一个将多种信息联系在一起的“结婚证”。
• 它包含什么？
  • 开发者证书：允许哪些证书可以对此应用进行签名。
  • App ID：明确这个配置适用于哪个应用。
  • 授权的设备列表（对于开发版和 Ad Hoc 版）：规定应用可以安装到哪些设备上。
  • Entitlements（权限）：此应用被授予的所有权限列表（如 iCloud、Push Notifications、HealthKit 等）。
• 发生了什么变化？ Xcode 会根据你的签名设置，从你的 Apple Developer 账户或本地缓存中，选择一个匹配的配置文件，并将其复制到 .app 包内，并重命名为 embedded.mobileprovision。如果包内已存在该文件，则会被替换。

2. 对主执行文件和所有动态库进行签名

这是代码签名的核心步骤。codesign 工具会：

• 计算哈希值：对可执行文件（YourApp）和所有 .app/Frameworks/ 下的动态框架（.framework）的每一页代码进行计算，生成一个加密的哈希值（摘要）。
• 生成 _CodeSignature/CodeResources 文件：
  • 在 .app 包内会创建一个名为 _CodeSignature 的目录。
  • 该目录下有一个 CodeResources 文件（XML 或 PLIST 格式）。
  • 这个文件是一个 “清单” ，它记录了包内 几乎所有资源文件（如图片、nib、故事板、本地化字符串等）的哈希值。但不包括一些特定文件，如 _CodeSignature 自身、embedded.mobileprovision 以及一些系统文件。
• 插入签名数据：
  • 上述生成的哈希值清单、以及你的开发者证书信息，会被一起用你的私钥进行加密，生成一个数字签名。
  • 这个签名数据块（Signature Blob）会被直接 插入到可执行文件本身的末尾（在 Mach-O 二进制文件结构中有专门的位置）。对于框架，也是同样的操作。
  • 注意：这不是修改代码逻辑，而是附加数据，所以文件的体积会略微增大。

3. 对 App Extensions 和 Plugins 进行递归签名

• 如果你的应用包含 Today Widgets、Share Extensions、Watch App 等，它们位于 .app/PlugIns/ 或 .app/Watch/ 目录下。
• 这些扩展本身也是独立的可执行包。Xcode 会以 完全相同的流程 对每一个扩展进行独立的签名。
• 每个扩展包内都会有自己的 _CodeSignature/CodeResources 文件和被修改的可执行文件。

4. 封装成 .ipa

• 当所有签名步骤完成后，Xcode 会将整个 Payload 文件夹（里面是已经签名好的 .app 包）压缩成一个 ZIP 文件，并将其后缀名改为 .ipa。

总结：签名前后的文件对比

验证过程：当应用被安装和启动时

理解了签名时的变化，就很容易理解设备上的验证过程：

1. 安装时：iOS/macOS 会检查 embedded.mobileprovision 是否由 Apple 签名，并且是否包含当前设备的 UDID（对于开发/Ad Hoc）。
2. 启动时：
   • 系统会使用内置于 iOS/macOS 的 Apple 公钥来验证 embedded.mobileprovision 的真实性。
   • 然后，系统会使用配置文件中指定的开发者证书的公钥，来验证主执行文件和所有框架上的签名是否有效。
   • 接着，系统会重新计算可执行文件和资源的哈希值，并与 CodeResources 中记录的以及签名数据块中的进行比对。如果任何一个文件被篡改，哈希值对不上，应用就会 崩溃（Crash） 或 无法启动。
   • 最后，系统会确保应用运行时使用的权限（Entitlements）与配置文件中规定的完全一致。

通过这一系列精巧的设计，苹果实现了从开发到分发再到设备运行的全链条安全控制。