Android Https的安全使用

来源：互联网发布：java大学基础教程 pdf 编辑：程序博客网时间：2024/05/18 21:51

一.Https介绍

HTTP协议是没有加密的明文传输协议，如果APP采用HTTP传输数据，则会泄露传输内容，可能被中间人劫持，修改传输的内容。

HTTPS是HTTP over SSL，HTTP是应用层协议，TCP是传输层协议，在应用层和传输层之间，增加了一个安全套接层SSL。安全套接字层 (SSL)现在技术上称为传输层安全协议(TLS)。SSL/TLS层负责客户端和服务器之间的加解密算法协商、密钥交换、通信连接的建立。

在典型的 HTTPS 使用场景中，会使用一个包含公钥及与其匹配的私钥的证书配置服务器。作为 SSL 客户端与服务器握手的一部分，服务器将通过使用公钥加密签署其证书来证明自己具有私钥。

不过，任何人都可以生成他们自己的证书和私钥，因此，一个简单的握手只能说明服务器知道与证书公钥匹配的私钥，除此之外什么都证明不了。解决此问题的一个方法是让客户端拥有其信任的一个或多个证书集。如果证书不在此集合中，则不会信任服务器。

但这个简单的方法有几个缺点。服务器应能够随时间的推移升级到更强的密钥（“密钥旋转”），使用新的公钥替换证书中的公钥。遗憾的是，客户端应用现在必须根据服务器配置发生的变化进行更新。如果服务器不在应用开发者的控制下（例如，如果服务器是一个第三方网络服务），则很容易出现问题。如果应用必须与网络浏览器或电子邮件应用等任意服务器通信，那么，此方法也会带来问题。

为弥补这些缺点，通常使用来自知名颁发者（证书颁发机构(CA)）发放的证书配置服务器。主机平台一般包含其信任的知名 CA 的列表。从 Android 4.2 开始，Android 目前包含在每个版本中更新的 100 多个 CA。CA 具有一个证书和一个私钥，这点与服务器相似。为服务器发放证书时，CA 使用其私钥签署服务器证书。然后，客户端可以验证该服务器是否具有平台已知的 CA 发放的证书。

不过，在解决一些问题的同时，使用 CA 也会引发其他问题。因为 CA 为许多服务器发放证书，因此，您仍需要某种方式来确保您与您需要的服务器通信。为解决这个问题，CA 发放的证书通过类似 gmail.com 等具体名称或 *.google.com 等通配型主机集识别服务器。

以下示例会让这些概念更具体。下面的代码段来自命令行，openssl 工具的 s_client 命令将查看维基百科( Wikipedia) 的服务器证书信息。它指定端口 443，因为此端口是 HTTPS的默认端口。此命令将 openssl s_client 的输出发送到 openssl x509，后者将根据 X.509 标准格式化与证书有关的信息。具体而言，此命令获取subject和issuer信息，分别包含服务器名称信息和可认证 CA 的颁发结构。如下：

$ openssl s_client -connect wikipedia.org:443 | openssl x509 -noout -subject -issuersubject= /serialNumber=sOrr2rKpMVP70Z6E9BT5reY008SJEdYv/C=US/O=*.wikipedia.org/OU=GT03314600/OU=See www.rapidssl.com/resources/cps (c)11/OU=Domain Control Validated - RapidSSL(R)/CN=*.wikipedia.orgissuer= /C=US/O=GeoTrust, Inc./CN=RapidSSL CA

你会看到证书是由 RapidSSL CA 为与 *.wikipedia.org 匹配的服务器发放的。

HTTPS通信所用到的证书由CA提供，需要在服务器中进行相应的设置才能生效。另外在我们的客户端设备中，只要访问的HTTPS的网站所用的证书是知名CA根证书签发的，如果这些CA又在浏览器或者操作系统的根信任列表中，就可以直接访问。而如http://12306.cn网站，它的证书是非可信CA提供的，是自己签发的，所以在用谷歌浏览器打开时，会提示“您的连接不是私密连接”，证书是非可信CA颁发的：

所以在http://12306.cn的网站首页会提示“为保障您顺畅购票，请下载安装根证书”，操作系统安装后，就不会再有上图的提示了。

二. Https使用

1. 访问知名CA发放证书的Https服务器

URL url = new URL("https://wikipedia.org");URLConnection urlConnection = url.openConnection();InputStream in = urlConnection.getInputStream();copyInputStreamToOutputStream(in, System.out);

假设要访问一个由知名 CA 发放证书的网络服务器，那么，可以使用上述简单代码发起安全的请求，因为Android平台已经包含了该CA。

而使用私有CA签发的证书的服务器使用上述方式就无法访问。

2.访问使用未知CA或私有CA签发证书的服务器

如果要使用私有CA或未知CA签发的证书，因为Android系统还不信任该CA的证书，会出现异常javax.net.ssl.SSLHandshakeException: java.security.cert.CertPathValidatorException: Trust anchor for certification path not found。

对服务器证书进行校验必须重写校验证书链TrustManager中的方法checkServerTrusted()。

    private void requestFromServer(final Context context, String https_url) throws NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException, IOException {        TrustManager[] trustAllCerts = new TrustManager[]{                new X509TrustManager() {                    @Override                    public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {                    }                    @Override                    public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {                        //校验服务器证书                        if (chain == null) {                            throw new IllegalArgumentException("Check Server X509Certificates is null");                        }                        if (chain.length < 0) {                            throw new IllegalArgumentException("Check Server X509Certificates is empty");                        }                        for (X509Certificate cert : chain) {                            cert.checkValidity();                            try {                                String certName = "abc.crt"; //一般将下载的证书放到项目中的assets目录下                                InputStream certInput = new BufferedInputStream(context.getAssets().open(certName));                                CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");                                X509Certificate serverCert = (X509Certificate) certificateFactory.generateCertificate(certInput);                                cert.verify(serverCert.getPublicKey());                            } catch (IOException e) {                                e.printStackTrace();                            } catch (NoSuchAlgorithmException e) {                                e.printStackTrace();                            } catch (InvalidKeyException e) {                                e.printStackTrace();                            } catch (NoSuchProviderException e) {                                e.printStackTrace();                            } catch (SignatureException e) {                                e.printStackTrace();                            }                        }                    }                    @Override                    public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {                        return new X509Certificate[0];                    }                }        };        SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");        sslContext.init(null, trustAllCerts, null);        HostnameVerifier hostnameVerifier = new HostnameVerifier() {            @Override            public boolean verify(String hostname, SSLSession session) {                //校验服务器证书的域名是否相符（若不校验服务器证书域名则直接return true）                HostnameVerifier hv = HttpsURLConnection.getDefaultHostnameVerifier();                Boolean result = hv.verify("*.xxx.com", session);                return result;            }        };        URL url = new URL(https_url);        HttpsURLConnection httpsURLConnection = (HttpsURLConnection) url.openConnection();        httpsURLConnection.setSSLSocketFactory(sslContext.getSocketFactory());        httpsURLConnection.setHostnameVerifier(hostnameVerifier);//        httpsURLConnection.setHostnameVerifier(SSLSocketFactory.ALLOW_ALL_HOSTNAME_VERIFIER); //信任所有主机（注意：此处SSLSocketFactory与sslContext.getSocketFactory()返回的是不同的类）        InputStream in = httpsURLConnection.getInputStream();        //网络返回的数据处理...    }

另一种实现方式

通过保存在assets路径下的证书文件获取特定的证书，用该 CA 创建 KeyStore，然后用后者创建和初始化 TrustManager。TrustManager 是系统用于从服务器验证证书的工具，可以使用一个或多个 CA 从KeyStore 创建，而创建的 TrustManager 将仅信任这些 CA。如果是新的 TrustManager ，此示例将初始化一个新的 SSLContext，后者可以提供一个 SSLSocketFactory，您可以通过 HttpsURLConnection 用它来替换默认的 SSLSocketFactory。这样一来，网络请求时将使用您的 CA 验证证书，系统能够验证您的服务器证书是否来自值得信任的颁发者。

    /**     * 获取校验服务器端证书的SocketFactory     *     * @param context     * @param certName 保存在assets路径下的服务器端证书文件名，如abc.crt     * @return     */    public static javax.net.ssl.SSLSocketFactory getSocketFactory(Context context, String certName) throws IOException, CertificateException,            KeyStoreException, NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException {        InputStream certInput = new BufferedInputStream(context.getAssets().open(certName));        //以X.509格式获取证书        CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");        Certificate cert = certificateFactory.generateCertificate(certInput);        //生成一个包含服务器端证书的KeyStore        String keyStoreType = KeyStore.getDefaultType();        KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(keyStoreType);        keyStore.load(null, null);        keyStore.setCertificateEntry("cert", cert);        //用包含服务器端证书的KeyStore生成一个TrustManager        String tmfAlgorithm = TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm();        TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.getInstance(tmfAlgorithm);        trustManagerFactory.init(keyStore);        //生成一个使用我们TrustManager的SSLContext        SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");        sslContext.init(null, trustManagerFactory.getTrustManagers(), null);        return sslContext.getSocketFactory();    }    public static void test(final Context context) {        new Thread() {            @Override            public void run() {                super.run();                String https_url = "https://www.xxx.com";                try {                    URL url = new URL(https_url);                    HttpsURLConnection httpsURLConnection = (HttpsURLConnection) url.openConnection();                    httpsURLConnection.setSSLSocketFactory(getSocketFactory(context, "abc.cer"));                    InputStream in = httpsURLConnection.getInputStream();                    ...                                    } catch (MalformedURLException e) {                    e.printStackTrace();                } catch (IOException e) {                    e.printStackTrace();                } catch (CertificateException e) {                    e.printStackTrace();                } catch (NoSuchAlgorithmException e) {                    e.printStackTrace();                } catch (KeyStoreException e) {                    e.printStackTrace();                } catch (KeyManagementException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }.start();    }

3.使用OKHttp访问https服务器

private void requestFromServer(final Context context, String https_url) throws NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException, IOException {        X509TrustManager[] trustAllCerts = new X509TrustManager[]{                new X509TrustManager() {                    @Override                    public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {                        //不校验客户端证书
                    }

                    @Override
                    public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType) throws CertificateException {
                        //不校验服务器证书
                    }

                    @Override
                    public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
                        return new X509Certificate[0];
                    }
                }
        };

        SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
        sslContext.init(null, trustAllCerts, null);

        HostnameVerifier hostnameVerifier = new HostnameVerifier() {
            @Override
            public boolean verify(String hostname, SSLSession session) {
                //不校验服务器证书的域名
                return true;
            }
        };

        OkHttpClient okHttpClient = new OkHttpClient.Builder().hostnameVerifier(hostnameVerifier)
                .sslSocketFactory(sslContext.getSocketFactory(), trustAllCerts[0]).build();

        Request request = new Request.Builder().url(https_url).build();

        Call call = okHttpClient.newCall(request);
        call.enqueue(new Callback() {
            @Override
            public void onFailure(Call call, IOException e) {
                
            }

            @Override
            public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {

            }
        });

    }

上述方法中未校验服务器证书和域名，可以参考前面的方法进行具体校验。

4.WebView访问https服务器

webview加载H5页面，在webView.setWebViewClient(webviewClient)时重载WebViewClient的onReceivedSslError()，如果出现证书错误会回调该方法，在其中直接调用handler.proceed()会忽略错误继续加载证书有问题的页面，如果调用handler.cancel()可以终止加载证书有问题的页面，证书出现问题了，可以提示用户风险，让用户选择加载与否。

    public class MyWebViewClient extends WebViewClient {        ...        @Override        public void onReceivedSslError(WebView view, SslErrorHandler handler, SslError error) {            handler.proceed();        }    }

参考

[1] https://developer.android.google.cn/training/articles/security-ssl.html?hl=zh-cn#Concepts

[2] https://developer.android.google.cn/training/articles/security-ssl.html

[3] https://zhuanlan.zhihu.com/p/22816331

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