https原理分析以及iOS端的双向验证

一，缘起：对于https一直一知半解，对整个过程认真理了一遍，有点缺陷的是双向验证方面，只做了服务器方面的验证，没有做客户端的验证，不过我也提供了代码参考。下面就开始吧。

二，https整个流程的理解：简单来说它是对称加密 + 非对称加密 + CA认证这三个技术混合在一起，即服务器有一对非对称加密密码，客户端浏览器有一对对称密码，浏览器发起请求，服务器给浏览器它的公钥，浏览器获得公钥，CA认证安全的情况下，把自己的对称密钥通过公钥回传给服务器，然后双方通过对称密码加密信息来沟通交互。才使得HTTP的后面加上了一个S —— Security；

但即使如此，你的 HTTPS 尽可能的保证了你传输的安全，但这种安全也不是绝对的。比如 CA 证书出了问题被用于了中间人攻击，在短期内，你的安全将会陷入直接的麻烦直到浏览器或操作系统重新更新了你的 CA 列表或者你手动调整了这个列表。但大多情况下不必杞人忧天，它基本上是安全的。

当然了，路由也可以选择直接丢包，它看不到的，也不让你看到。我们知道，网络没有绝对的安全，只有相对安全；具体原理参考：https://www.wosign.com/basic/howsslwork.htm

三，SSL在iOS客户端的实现：首先需要明确使用HTTP/HTTPS的用途，因为OSX和iOS平台提供了多种API，来支持不同的用途，官方文档《Making HTTP and HTTPS Requests》有详细的说明，而文档《HTTPS Server Trust Evaluation》则详细讲解了HTTPS验证相关知识，这里就不多说了。本文主要讲解我们最常用的NSURLConnection支持HTTPS的实现（NSURLSession的实现方法类似，只是要求授权证明的回调不一样而已），以及怎么样使用AFNetworking这个非常流行的第三方库来支持HTTPS。本文假设你对HTTP以及NSURLConnection的接口有了足够的了解。

验证证书的API

相关的Api在Security Framework中，验证流程如下：

1). 第一步，先获取需要验证的信任对象(Trust Object)。这个Trust Object在不同的应用场景下获取的方式都不一样，对于NSURLConnection来说，是从delegate方法-connection:willSendRequestForAuthenticationChallenge:回调回来的参数challenge中获取([challenge.protectionSpace serverTrust])。

2). 使用系统默认验证方式验证Trust Object。SecTrustEvaluate会根据Trust Object的验证策略，一级一级往上，验证证书链上每一级数字签名的有效性（上一部分有讲解），从而评估证书的有效性。

3). 如第二步验证通过了，一般的安全要求下，就可以直接验证通过，进入到下一步：使用Trust Object生成一份凭证([NSURLCredential credentialForTrust:serverTrust])，传入challenge的sender中([challenge.sender useCredential:cred forAuthenticationChallenge:challenge])处理，建立连接。

4). 假如有更强的安全要求，可以继续对Trust Object进行更严格的验证。常用的方式是在本地导入证书，验证Trust Object与导入的证书是否匹配。更多的方法可以查看Enforcing Stricter Server Trust Evaluation，这一部分在讲解AFNetworking源码中会讲解到。

5). 假如验证失败，取消此次Challenge-Response Authentication验证流程，拒绝连接请求。

ps: 假如是自建证书的，则会跳过第二步，使用第三部进行验证，因为自建证书的根CA的数字签名未在操作系统的信任列表中。

iOS授权验证的API和流程大概了解了，下面，我们看看在NSURLConnection中的代码实现：

使用NSURLConnection支持HTTPS的实现

// Now start the connection
NSURL * httpsURL = [NSURL URLWithString:@"https://www.google.com"];
self.connection = [NSURLConnection connectionWithRequest:[NSURLRequest requestWithURL:httpsURL] delegate:self];
     
//回调
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection willSendRequestForAuthenticationChallenge:(NSURLAuthenticationChallenge *)challenge {
    //1)获取trust object
    SecTrustRef trust = challenge.protectionSpace.serverTrust;
    SecTrustResultType result;
     
    //2)SecTrustEvaluate对trust进行验证
    OSStatus status = SecTrustEvaluate(trust, &result);
    if (status == errSecSuccess &&
        (result == kSecTrustResultProceed ||
        result == kSecTrustResultUnspecified)) {
         
        //3)验证成功，生成NSURLCredential凭证cred，告知challenge的sender使用这个凭证来继续连接
        NSURLCredential *cred = [NSURLCredential credentialForTrust:trust];
        [challenge.sender useCredential:cred forAuthenticationChallenge:challenge];
         
    } else {
     
        //5)验证失败，取消这次验证流程
        [challenge.sender cancelAuthenticationChallenge:challenge];
        
  }
}

上面是代码是通过系统默认验证流程来验证证书的。假如我们是自建证书的呢？这样Trust Object里面服务器的证书因为不是可信任的CA签发的，所以直接使用SecTrustEvaluate进行验证是不会成功。又或者，即使服务器返回的证书是信任CA签发的，又如何确定这证书就是我们想要的特定证书？这就需要先在本地导入证书，设置成需要验证的Anchor Certificate(就是根证书)，再调用SecTrustEvaluate来验证。代码如下

//先导入证书
NSString * cerPath = ...; //证书的路径
NSData * cerData = [NSData dataWithContentsOfFile:cerPath];
SecCertificateRef certificate = SecCertificateCreateWithData(NULL, (__bridge CFDataRef)(cerData));
self.trustedCertificates = @[CFBridgingRelease(certificate)];
//回调
- (void)connection:(NSURLConnection *)connection willSendRequestForAuthenticationChallenge:(NSURLAuthenticationChallenge *)challenge {
    //1)获取trust object
    SecTrustRef trust = challenge.protectionSpace.serverTrust;
    SecTrustResultType result;
    //注意：这里将之前导入的证书设置成下面验证的Trust Object的anchor certificate
    SecTrustSetAnchorCertificates(trust, (__bridge CFArrayRef)self.trustedCertificates);
    //2)SecTrustEvaluate会查找前面SecTrustSetAnchorCertificates设置的证书或者系统默认提供的证书，对trust进行验证
    OSStatus status = SecTrustEvaluate(trust, &result);
    if (status == errSecSuccess &&
        (result == kSecTrustResultProceed ||
        result == kSecTrustResultUnspecified)) {
         
        //3)验证成功，生成NSURLCredential凭证cred，告知challenge的sender使用这个凭证来继续连接
        NSURLCredential *cred = [NSURLCredential credentialForTrust:trust];
        [challenge.sender useCredential:cred forAuthenticationChallenge:challenge];
         
    } else {
     
        //5)验证失败，取消这次验证流程
        [challenge.sender cancelAuthenticationChallenge:challenge];
         
  }
}

建议采用本地导入证书的方式验证证书，来保证足够的安全性。更多的验证方法，请查看官方文档《HTTPS Server Trust Evaluation》

使用AFNetworking来支持HTTPS

详情可见：https://www.jianshu.com/p/36b317955522
AFNetworking是iOS/OSX开发最流行的第三方开源库之一，其作者是非常著名的iOS/OSX开发者Mattt Thompson，其博客NSHipster也是iOS/OSX开发者学习和开阔技术视野的好地方。AFNetworking已经将上面的逻辑代码封装好，甚至更完善，在AFSecurityPolicy文件中，有兴趣可以阅读这个模块的代码；

AFNetworking上配置对HTTPS的支持：

NSURL * url = [NSURL URLWithString:@"https://www.google.com"];
AFHTTPRequestOperationManager * requestOperationManager = [[AFHTTPRequestOperationManager alloc] initWithBaseURL:url];
dispatch_queue_t requestQueue = dispatch_create_serial_queue_for_name("kRequestCompletionQueue");
requestOperationManager.completionQueue = requestQueue;
AFSecurityPolicy * securityPolicy = [AFSecurityPolicy policyWithPinningMode:AFSSLPinningModeCertificate];
//allowInvalidCertificates 是否允许无效证书（也就是自建的证书），默认为NO
//如果是需要验证自建证书，需要设置为YES
securityPolicy.allowInvalidCertificates = YES;
//validatesDomainName 是否需要验证域名，默认为YES；
//假如证书的域名与你请求的域名不一致，需把该项设置为NO
//主要用于这种情况：客户端请求的是子域名，而证书上的是另外一个域名。
//因为SSL证书上的域名是独立的，假如证书上注册的域名是www.google.com，那么mail.google.com是无法验证通过的；
//当然，有钱可以注册通配符的域名*.google.com，但这个还是比较贵的。
securityPolicy.validatesDomainName = NO;
//validatesCertificateChain 是否验证整个证书链，默认为YES
//设置为YES，会将服务器返回的Trust Object上的证书链与本地导入的证书进行对比，这就意味着，假如你的证书链是这样的：
//GeoTrust Global CA 
//    Google Internet Authority G2
//        *.google.com
//那么，除了导入*.google.com之外，还需要导入证书链上所有的CA证书（GeoTrust Global CA, Google Internet Authority G2）；
//如是自建证书的时候，可以设置为YES，增强安全性；假如是信任的CA所签发的证书，则建议关闭该验证；
securityPolicy.validatesCertificateChain = NO;
requestOperationManager.securityPolicy = securityPolicy;

这就是AFNetworking的支持HTTPS的主要配置说明，配置好之后，发起请求需要验证身份
我使用的是AFN3.0的，下面看服务器验证：

[httpSession setSessionDidReceiveAuthenticationChallengeBlock:^NSURLSessionAuthChallengeDisposition(NSURLSession * _Nonnull session, NSURLAuthenticationChallenge * _Nonnull challenge, NSURLCredential *__autoreleasing  _Nullable * _Nullable credential) {
        // 忽略证书(默认的处理方式)
        NSURLSessionAuthChallengeDisposition dispositon = NSURLSessionAuthChallengePerformDefaultHandling;
        //判断是核验客户端证书还是服务器证书
        if ([challenge.protectionSpace.authenticationMethod isEqualToString:NSURLAuthenticationMethodServerTrust]) {
            // 服务端证书验证
            // 基于客户端的安全策略来决定是否信任该服务器，不信任的话，也就没必要响应挑战
            if ([httpSession.securityPolicy evaluateServerTrust:challenge.protectionSpace.serverTrust forDomain:challenge.protectionSpace.host]) {
                // 创建挑战证书（注：挑战方式为UseCredential和PerformDefaultHandling都需要新建挑战证书）
                NSLog(@"serverTrust=%@",challenge.protectionSpace.serverTrust);
                if (credential) {
                    dispositon = NSURLSessionAuthChallengeUseCredential;
                }
            } else {
                dispositon = NSURLSessionAuthChallengeCancelAuthenticationChallenge;
            }
        } else {
            // 客户端证书验证
            NSLog(@"客户端证书验证:%@",url);
        }
        return dispositon;
    }];

客户端验证：

-(BOOL)extractIdentity:(SecIdentityRef*)outIdentity andTrust:(SecTrustRef *)outTrust fromPKCS12Data:(NSData *)inPKCS12Data {
    OSStatus securityError = errSecSuccess;
    //client certificate password
    NSDictionary*optionsDictionary = [NSDictionary dictionaryWithObject:@"你的客户端证书密码"
                                                                 forKey:(__bridge id)kSecImportExportPassphrase];
    
    CFArrayRef items = CFArrayCreate(NULL, 0, 0, NULL);
    securityError = SecPKCS12Import((__bridge CFDataRef)inPKCS12Data,(__bridge CFDictionaryRef)optionsDictionary,&items);
    
    if(securityError == 0) {
        CFDictionaryRef myIdentityAndTrust =CFArrayGetValueAtIndex(items,0);
        const void*tempIdentity =NULL;
        tempIdentity= CFDictionaryGetValue (myIdentityAndTrust,kSecImportItemIdentity);
        *outIdentity = (SecIdentityRef)tempIdentity;
        const void*tempTrust =NULL;
        tempTrust = CFDictionaryGetValue(myIdentityAndTrust,kSecImportItemTrust);
        *outTrust = (SecTrustRef)tempTrust;
    } else {
        NSLog(@"Failedwith error code %d",(int)securityError);
        return NO;
    }
    return YES;
}

总结：上面多数也是拼凑而来，如果内容有什么问题，请帮忙指出，如果有什么问题，也可以提出来讨论，谢谢阅读

补充说明：

1，专有名词的普及：

1）非对称加密：密钥加密，只有公钥可以解密；公钥加密，只有密钥可以解密。
2）对称加密：对称加密只有一个密钥，用来加密和解密。

2，AFN虽然说只支持.der文件，其实也支持.cer文件；
3，xxx.crt 转化成xxx.cer 格式：

1）执行下面语句  openssl x509 -in 你的证书.crt -out 你的证书.cer -outform der 这样你就可以得到cer类型的证书了
2）安装到钥匙扣，再从钥匙扣中导出来。

4，对于SSL证书市场来说，主要被Symantec(旗下有VeriSign和GeoTrust)、Comodo SSL、Go Daddy 和 GlobalSign 瓜分；客户端一般都会先把可信的第三方公钥证书内置进系统中。
5，那些证书相关的玩意儿(SSL,X.509,PEM,DER,CRT,CER,KEY,CSR,P12等)，详见：http://www.cnblogs.com/guogangj/p/4118605.html