HarmonyOS 鸿蒙Next网络编程系列28-服务端证书锁定防范中间人攻击示例

发布于 1周前 作者 yibo5220 来自 鸿蒙OS

HarmonyOS 鸿蒙Next网络编程系列28-服务端证书锁定防范中间人攻击示例

1. TLS通讯中间人攻击及防范简介

TLS安全通讯的基础是基于对操作系统或者浏览器根证书的信任,如果CA证书签发机构被入侵,或者设备内置证书被篡改,都会导致TLS握手环节面临中间人攻击的风险。其实,这种风险被善意利用的情况还是很常见的,比如著名的HTTPS调试工具Fiddler,就是利用了这一点,通过让使用者信任自己签发的证书,达到替换服务端证书的目的,最终可以实现对HTTPS通讯的监听。

那么,如何防范这种风险呢?HttpRequest的请求参数配置HttpRequestOptions提供了certificatePinning属性:

certificatePinning?: CertificatePinning | CertificatePinning[]<button style="position: absolute; padding: 4px 8px 0px; cursor: pointer; top: 8px; right: 8px; font-size: 14px;">复制</button>

该属性接收一个或者多个证书的PIN码;在和服务端通讯前,配置服务端证书的PIN码到此属性中,在和服务端通讯时,HttpRequest请求会自动检查服务端证书的PIN码是否匹配该属性,如果不匹配就拒绝连接,从而达到只信任指定的服务端证书的目的,这样,即使中间人攻击得逞,应用也能拒绝和服务端通讯,从而避免了通讯被监听和破解。

2.服务端证书锁定演示

本示例以百度网站首页为例来演示服务端证书的锁定,需要先获取百度的服务端证书并保存到模拟器或者手机上。

本示例运行后的界面如下图所示。

单击“选择”按钮,在弹出的文件选择窗口里选择一个其他的证书,然后单击“请求”按钮,响应如下图所示,可以看到错误信息为公钥不匹配,请求失败。

然后继续单击“选择”按钮,这次选择本文开始时导出的百度证书,然后单击“请求”按钮,如下图所示,这次响应是正确的。

通过在应用中内置指定服务端证书的方式,达到了只信任特定证书的目的,从而可以有效防范中间人的攻击。

3.服务端证书锁定示例编写

下面详细介绍创建该示例的步骤。

步骤1:创建Empty Ability项目。

步骤2:在module.json5配置文件加上对权限的声明:

“requestPermissions”: [
{
“name”: “ohos.permission.INTERNET”
}
]
<button style="position: absolute; padding: 4px 8px 0px; cursor: pointer; top: 8px; right: 8px; font-size: 14px;">复制</button>

这里添加了访问互联网的权限。

步骤3:在Index.ets文件里添加如下的代码:

import picker from ‘@ohos.file.picker’;
import fs from ‘@ohos.file.fs’;
import { BusinessError } from ‘@kit.BasicServicesKit’;
import { http } from ‘@kit.NetworkKit’;
import { cert } from ‘@kit.DeviceCertificateKit’;
import { cryptoFramework } from ‘@kit.CryptoArchitectureKit’;
import { util } from ‘@kit.ArkTS’;

@Entry @Component struct Index { @State title: string = ‘服务端证书锁定防范中间人攻击示例’; //连接、通讯历史记录 @State msgHistory: string = ‘’ //请求的HTTPS地址 @State httpsUrl: string = https://www.baidu.com/ //是否锁定服务端证书 @State isServerCertFixed: boolean = true //选择的锁定的证书文件 @State fixedCertFileUri: string = ‘’ //锁定证书的公钥哈希 @State fixedCertPubKeyHash: string = “” scroller: Scroller = new Scroller()

build() { Row() { Column() { Text(this.title) .fontSize(14) .fontWeight(FontWeight.Bold) .width(‘100%’) .textAlign(TextAlign.Center) .padding(10)

    Flex({ justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center }) {
      Column() {
        Text(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">"是否锁定服务端证书"</span></span>)
          .fontSize(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">14</span></span>)
          .width(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">150</span></span>)
      }

      Column() {
        Text(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'不锁定'</span></span>).fontSize(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">14</span></span>)
        Radio({ value: <span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'0'</span></span>, group: <span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'rgFixed'</span></span> }).checked(!<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.isServerCertFixed)
          .height(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">30</span></span>)
          .width(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">30</span></span>)
          .onChange((isChecked: boolean) =&gt; {
            <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> (isChecked) {
              <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.isServerCertFixed = <span class="hljs-literal"><span class="hljs-literal">false</span></span>
            }
          })
      }.width(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">100</span></span>)

      Column() {
        Text(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'锁定'</span></span>).fontSize(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">14</span></span>)
        Radio({ value: <span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'1'</span></span>, group: <span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'rgFixed'</span></span> }).checked(<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.isServerCertFixed)
          .height(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">30</span></span>)
          .width(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">30</span></span>)
          .onChange((isChecked: boolean) =&gt; {
            <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> (isChecked) {
              <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.isServerCertFixed = <span class="hljs-literal"><span class="hljs-literal">true</span></span>
            }
          })
      }.width(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">100</span></span>)
    }
    .width(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'100%'</span></span>)
    .padding(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">10</span></span>)

    Flex({ justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center }) {
      Text(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">"锁定的服务端证书"</span></span>)
        .fontSize(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">14</span></span>)
        .width(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">90</span></span>)
        .flexGrow(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">1</span></span>)

      Button(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">"选择"</span></span>)
        .onClick(async () =&gt; {
          <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.fixedCertFileUri = await <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.selectFile()
          <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.fixedCertPubKeyHash = await <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.getPubKeyHash(<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.fixedCertFileUri)
        })
        .width(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">70</span></span>)
        .fontSize(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">14</span></span>)
    }
    .width(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'100%'</span></span>)
    .padding(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">10</span></span>)
    .visibility(<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.isServerCertFixed ? Visibility.Visible : Visibility.None)

    Text(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">"服务端证书公钥SHA256摘要:"</span></span>)
      .width(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'100%'</span></span>)
      .fontSize(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">14</span></span>)
      .padding(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">10</span></span>)
      .visibility(<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.isServerCertFixed ? Visibility.Visible : Visibility.None)

    Text(<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.fixedCertPubKeyHash)
      .width(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'100%'</span></span>)
      .fontSize(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">14</span></span>)
      .padding(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">10</span></span>)
      .visibility(<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.isServerCertFixed ? Visibility.Visible : Visibility.None)

    Flex({ justifyContent: FlexAlign.Start, alignItems: ItemAlign.Center }) {
      Text(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">"请求地址:"</span></span>)
        .fontSize(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">14</span></span>)
        .width(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">80</span></span>)
      TextInput({ text: <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.httpsUrl })
        .onChange((value) =&gt; {
          <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.httpsUrl = value
        })
        .width(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">110</span></span>)
        .fontSize(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">12</span></span>)
        .flexGrow(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">1</span></span>)
      Button(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">"请求"</span></span>)
        .onClick(() =&gt; {
          <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.doHttpRequest()
        })
        .width(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">60</span></span>)
        .fontSize(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">14</span></span>)
    }
    .width(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'100%'</span></span>)
    .padding(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">10</span></span>)

    Scroll(<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.scroller) {
      Text(<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.msgHistory)
        .textAlign(TextAlign.Start)
        .padding(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">10</span></span>)
        .width(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'100%'</span></span>)
        .backgroundColor(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">0xeeeeee</span></span>)
    }
    .align(Alignment.Top)
    .backgroundColor(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">0xeeeeee</span></span>)
    .height(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">300</span></span>)
    .flexGrow(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">1</span></span>)
    .scrollable(ScrollDirection.Vertical)
    .scrollBar(BarState.On)
    .scrollBarWidth(<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">20</span></span>)
  }
  .width(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'100%'</span></span>)
  .justifyContent(FlexAlign.Start)
  .height(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'100%'</span></span>)
}
.height(<span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'100%'</span></span>)

}

//发起http请求 doHttpRequest() { //http请求对象 let httpRequest = http.createHttp();

<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">let</span></span> opt: http.HttpRequestOptions = {
  method: http.RequestMethod.GET,
  expectDataType: http.HttpDataType.STRING
}

<span class="hljs-comment"><span class="hljs-comment">//配置服务端证书PIN码</span></span>
<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">if</span></span> (<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.isServerCertFixed) {
  <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">let</span></span> certPinning: http.CertificatePinning = { publicKeyHash: <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.fixedCertPubKeyHash, hashAlgorithm: <span class="hljs-string"><span class="hljs-string">"SHA-256"</span></span> }
  opt.certificatePinning = certPinning
}

httpRequest.request(<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.httpsUrl, opt)
  .then((resp) =&gt; {
    <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.msgHistory += <span class="hljs-string"><span class="hljs-string">"响应码:"</span></span> + resp.responseCode + <span class="hljs-string"><span class="hljs-string">"\r\n"</span></span>
    <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.msgHistory += <span class="hljs-string"><span class="hljs-string">'请求响应信息: '</span></span> + resp.result + <span class="hljs-string"><span class="hljs-string">"\r\n"</span></span>;
  })
  .catch((err: BusinessError) =&gt; {
    <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.msgHistory += `请求失败:err code is ${err.code}, err message is ${<span class="hljs-built_in"><span class="hljs-built_in">JSON</span></span>.stringify(err)}\r\n`;
  })

}

//选择文件 async selectFile() { let selectFile = “” let documentPicker = new picker.DocumentViewPicker(); await documentPicker.select().then((result) => { if (result.length > 0) { selectFile = result[0] this.msgHistory += "select file: " + selectFile + “\r\n”; } }).catch((err: BusinessError) => { this.msgHistory += 选择文件失败:err code is ${err.code}, err message is ${<span class="hljs-built_in"><span class="hljs-built_in">JSON</span></span>.stringify(err)}\r\n; }); return selectFile }

//加载文件内容 getContent(filePath: string): ArrayBuffer | undefined { let content: ArrayBuffer | undefined = undefined try { let buf = new ArrayBuffer(1024 * 64); let file = fs.openSync(filePath, fs.OpenMode.READ_ONLY); let readLen = fs.readSync(file.fd, buf, { offset: 0 }); content = buf.slice(0, readLen) fs.closeSync(file); } catch (e) { this.msgHistory += '读取文件内容失败 ’ + e.message + “\r\n”; } return content }

//获取证书文件对应的公钥SHA256摘要 async getPubKeyHash(filePath: string) { let result = “” if (filePath != “”) { let fixedCert = await this.getCertFromFile(filePath) if (fixedCert) { try { //获取公钥 let pubKey = fixedCert.getItem(cert.CertItemType.CERT_ITEM_TYPE_PUBLIC_KEY); let mdSHA256 = cryptoFramework.createMd(“SHA256”) mdSHA256.updateSync({ data: pubKey.data }); //公钥摘要计算结果 let mdResult = mdSHA256.digestSync(); let tool = new util.Base64Helper() //公钥摘要转换为base64编码字符串 result = tool.encodeToStringSync(mdResult.data) } catch (e) { this.msgHistory += '获取公钥摘要失败 ’ + e.message + “\r\n”; } } } return result }

//从文件获取X509证书 async getCertFromFile(filePath: string): Promise<cert.X509Cert | undefined> { let newCert: cert.X509Cert | undefined = undefined let certData = this.getContent(filePath); if (certData) { let encodingBlob: cert.EncodingBlob = { data: new Uint8Array(certData), encodingFormat: cert.EncodingFormat.FORMAT_PEM };

  await cert.createX509Cert(encodingBlob)
    .then((x509Cert: cert.X509Cert) =&gt; {
      newCert = x509Cert
    })
    .catch((err: BusinessError) =&gt; {
      <span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">this</span></span>.msgHistory += `创建X509证书失败:err code is ${err.code}, err message is ${<span class="hljs-built_in"><span class="hljs-built_in">JSON</span></span>.stringify(err)}\r\n`;
    })
}
<span class="hljs-keyword"><span class="hljs-keyword">return</span></span> newCert

} }<button style="position: absolute; padding: 4px 8px 0px; cursor: pointer; top: 8px; right: 8px; font-size: 14px;">复制</button>

步骤4:编译运行,可以使用模拟器或者真机。

步骤5:按照本节第2部分“服务端证书锁定演示”操作即可。

4.代码分析

本示例的关键点有三处,第一处是根据选择的证书文件生成X509证书,方法为getCertFromFile,其中使用getContent方法读取文件内容;第二处为生成证书公钥的摘要,方法为getPubKeyHash,这里特别注意的是获取公钥内容的方法,不能使用X509Cert接口的getPublicKey方法,而是使用getItem方法,生成摘要时要使用SHA256算法,摘要结果要通过Base64编码后作为字符串使;第三处是设置请求属性的PIN码,这里只设置了一个PIN码,如果信任多个证书,可以设置多个。

(本文作者原创,除非明确授权禁止转载)

本文源码地址:

https://gitee.com/zl3624/harmonyos_network_samples/tree/master/code/http/CertificatePinningDemo

本系列源码地址:

https://gitee.com/zl3624/harmonyos_network_samples

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