iOS App 签名的原理

很多果粉(非程序员),会有这样的疑问,为什么Android、Windows、Mac OS等系统可以随便在哪里(应用商城)下载一个软件就能安装使用。而iPhone (iPad、iPod 等非越狱 iOS 设备)只能在AppStore下载软件。其实了解的同学知道,这是苹果爸爸为了保证iOS 平台对第三方 APP 绝对的控制权和每一个安装到 iOS 上的 APP 的安全性。而采用的一种签名机制。那么问题来了,什么是签名机制呢?它的原理是什么?

数字签名

通常我们说的签名就是数字签名,它是基于RSA 非对称加密实现的。对称加密是通过同一份**加密和解密数据,而非对称加密则有两份**,分别是公钥和私钥,用公钥加密的数据,要用私钥才能解密,用私钥加密的数据,要用公钥才能解密。

那数字签名是怎么一回事呢?

数字签名的作用是我对某一份数据打个标记,表示我认可了这份数据(签了个名),然后我发送给其他人,其他人可以知道这份数据是经过我认证的,数据没有被篡改过。

iOS App签名的原理

iOS设备安装App 的几种方式

  1. 开发 App 时可以直接把开发中的应用安装进手机进行调试。
  2. In-House 企业内部分发,可以直接安装企业证书签名后的 APP。
  3. AD-Hoc 相当于企业分发的限制版,限制安装设备数量,较少用。
  4. 最普遍的从AppStore 下载安装。

iOSApp的签名流程

iOS签名时需要一个证书(这里就不讲述证书的申请过程了),这个证书包含了很多信息,除了 设备 ID / AppID,还有其他信息也需要在这里用苹果签名,像这个 APP 里 iCloud / push / 后台运行 等权限苹果都想控制,苹果把这些权限开关统一称为 Entitlements,它也需要通过签名去授权。

整个App 签名(正常发布的App)流程大致如下:

iOS App 签名的原理

  1. 在你的 Mac 开发机器生成一对公私钥,这里称为公钥L,私钥L。L:Local

  2. 苹果自己有固定的一对公私钥,跟上面 AppStore 例子一样,私钥在苹果后台,公钥在每个 iOS 设备上。这里称为公钥A,私钥A。A:Apple

  3. 把公钥 L 传到苹果后台,用苹果后台里的私钥 A 去签名公钥 L。得到一份数据包含了公钥 L 以及其签名,把这份数据称为证书。

  4. 在苹果后台申请 AppID,配置好设备 ID 列表和 APP 可使用的权限,再加上第③步的证书,组成的数据用私钥 A 签名,把数据和签名一起组成一个 Provisioning Profile 文件,下载到本地 Mac 开发机。

  5. 在开发时,编译完一个 APP 后,用本地的私钥 L 对这个 APP 进行签名,同时把第④步得到的 Provisioning Profile 文件打包进 APP 里,文件名为embedded.mobileprovision,把 APP 安装到手机上。

  6. 在安装时,iOS 系统取得证书,通过系统内置的公钥 A,去验证embedded.mobileprovision的数字签名是否正确,里面的证书签名也会再验一遍。

  7. 确保了embedded.mobileprovision里的数据都是苹果授权以后,就可以取出里面的数据,做各种验证,包括用公钥 L 验证APP签名,验证设备 ID 是否在 ID 列表上,AppID 是否对应得上,权限开关是否跟 APP 里的 Entitlements 对应等。


前面以开发包为例子说了签名和验证的流程,另外两种方式 In-House 企业签名和 AD-Hoc 流程也是差不多的,只是企业签名不限制安装的设备数,另外需要用户在 iOS 系统设置上手动点击信任这个企业才能通过验证。

而 AppStore 的签名验证方式有些不一样,前面我们说到最简单的签名方式,苹果在后台直接用私钥签名 App 就可以了,实际上苹果确实是这样做的,如果去下载一个 AppStore 的安装包,会发现它里面是没有embedded.mobileprovision文件的,也就是它安装和启动的流程是不依赖这个文件,验证流程也就跟上述几种类型不一样了。

据猜测,因为上传到 AppStore 的包苹果会重新对内容加密,原来的本地私钥签名就没有用了,需要重新签名,从 AppStore 下载的包苹果也并不打算控制它的有效期,不需要内置一个embedded.mobileprovision去做校验,直接在苹果用后台的私钥重新签名,iOS 安装时用本地公钥验证 App 签名就可以了。

那为什么发布 AppStore 的包还是要跟开发版一样搞各种证书和 Provisioning Profile?猜测因为苹果想做统一管理,Provisioning Profile 里包含一些权限控制,AppID 的检验等,苹果不想在上传 AppStore 包时重新用另一种协议做一遍这些验证,就不如统一把这部分放在 Provisioning Profile 里,上传 AppStore 时只要用同样的流程验证这个 Provisioning Profile 是否合法就可以了。

所以 App 上传到 AppStore 后,就跟你的 证书 / Provisioning Profile 都没有关系了,无论他们是否过期或被废除,都不会影响 AppStore 上的安装包。

【特别鸣谢】

https://segmentfault.com/a/1190000004144556

http://www.cocoachina.com/ios/20170602/19427.html

http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/06/rsa_algorithm_part_one.html

http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/07/rsa_algorithm_part_two.html