Day 28. 凭证绑定 Certificate Pinning 绑起来!

今天来介绍，数位凭证，讲一点点数位签章，以及最重要的凭证绑定原理及用途

避免有人透过手机使用 Burp Suite 或 Charles 拦截，即可发现凭证内容不符合，而拒绝连线进而达到保护的目的

凭证是什麽？

一般我们在说的网页用凭证 SSL / TLS 凭证，也称为 数位凭证（digital certificate）用来证明公开金钥拥有者的身分。

此档案包含了公钥资讯、拥有者身分资讯（主体）、以及数位凭证认证机构（发行者）

且对这份档案做了数位签章，确保档案内容正常没有问题

数位签章（英语：Digital Signature，又称公钥数位签章）

数位签章是能够实现『身分鉴别』和『检查讯息完整性』两种功能的讯息鉴别码 外也加入了不可抵赖性机制

作法可看前面的『讯息鉴别码』章节，加密流程相同，差别采用公开金钥机制，因此可以确定讯息的制作者

数位凭证就是用来确保使用者使用的服务器凭证是服务器提供的

凭证申请

为了确保是咩的公钥，需要跟凭证机构（certification authority） CA 申请发行凭证证明金钥 P咩是咩的

凭证机构机构本身也具有自己的公开金钥PCa 及私密金钥Sca

接下来咩将自己的，个人资讯加上公开金钥，传送给凭证机构

凭证机构确认过资讯後，使用凭证机构的 私密金钥 Sca 进行签章

凭证机构将制作完成的数位签章跟数据合成一个电子档

最後凭证机构把电子档案传回给咩，这个电子档就是咩的数位凭证

咩接着就可以传送自己的数位凭证，取代只有传送公钥

检查凭证有效

使用者/客户端进行动作确认凭证有效

验证数位凭证的根凭证（Root Certificate），再自己的系统凭证中存不存在有相同的根凭证
从 CA 取出CA公钥，用来验证凭证内签名，确保一致，代表此数位凭证是该 CA 提供
验证凭证内的资讯，是否与现况批配，网址，姓名，email .....等等

凭证用途非常的广，国人使用的自然人凭证，工商凭证，健保卡等都是属於数位凭证的用途

另外我们使用再服务器尚的数位凭证又称为『服务器凭证』、HTTPS/SSL凭证

看看一个例子

下图为维基百科的凭证（数位凭证）

截图 2020-10-13 上午10.54.33

得知以下资讯

主体
- 名称：*.wikipedia.org
签发单位
- 公司：Let's Encrypt
- 指纹：04 A3 4E 15 E5 F9 7A 31 14 D1 E3 CB 80 78 DD CF 0A B6
- 演算法：RSA加密的SHA-256
公钥资讯：
- 演算法：椭圆曲线公用密钥
- 参数：椭圆曲线secp256r1
- 金钥：65 byte : 04 05 79 47 ......
指纹
- sha-256 ：1C 85 CA 58 CE 9 ....
根凭证
- 名称：DST Root CA

可以整理出 wikipedia.org 网域，使用 ecc - secp256r1 公钥，并且透过 Let's Encrypt 将这些资讯进行签章

为什麽要凭证绑定

当我们已经使用数位凭证再我们的Server上为什麽还需要凭证？

因为原本方式只能确保服务器的公钥是服务器原始提供的

并无法确认，客户端/使用者是否有进行凭证的验证

先前的章节提过我们可以使用公开金钥系统对资料进行保护，看起来万无一失，但黑客却不直接对演算法进行攻击，而是使用窃听(eavesdrop)和电子欺骗（spoofing）方式进行伪装

这方式又称为中间人攻击（Man-in-the-middle attack，MITM）

取代掉原本的数位凭证，使用者端若是没有进行验证将会被劫持传输的内容

在处理方式上，普遍是使用凭证绑定 (certificate pinning) 的方式，把需要比对的凭证预先存放在应用程序里，等要进行 SSL Handshake 的时候再与服务器的凭证做比对。

当遇到有被取代掉的凭证，使用者用了 Burp Suite 或 Charles 想要拦截流量，由於凭证会更换为Burp或Charles

我们APP再进行连线时，即可发现凭证内容不符合，而拒绝连线进而达到保护的目的

凭证绑定 Certificate Pinning

iOS

import Alamofire
//自定 manager
fileprivate static var manager: Alamofire.SessionManager = {

    // Create custom manager
    let configuration = URLSessionConfiguration.default
    configuration.httpAdditionalHeaders = Alamofire.SessionManager.defaultHTTPHeaders
    return Alamofire.SessionManager(
        configuration: configuration,
        serverTrustPolicyManager: CustomServerTrustPoliceManager()
    )
}()

class CustomServerTrustPoliceManager : ServerTrustPolicyManager {
    //自订信任协议
    override func serverTrustPolicy(forHost host: String) -> ServerTrustPolicy? {
        //如果网域符合
        if host.hasSuffix("www.example.com") {
						//从档案资料夹取出凭证
            let dir_bundle:Bundle = Bundle.init(path: "/certificates")!           
            let serverTrustPolicy = ServerTrustPolicy.pinCertificates(
                //进行比对的参数
                certificates: ServerTrustPolicy.certificates(in:dir_bundle),
                validateCertificateChain: true,
                validateHost: true
            )
            return serverTrustPolicy
        }
        return .performDefaultEvaluation(validateHost: true)
    }
    public init() {    
        super.init(policies: [:])
    }
}

Android

Android 新的OS 可以使用网络安全配置功能，可以直接使用此功能定义网路安全设定，而无需使用程序码

透过进行设定

res/xml/network_security_config.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<network-security-config>
    <domain-config>
        <domain includeSubdomains="true">example.com</domain>
        <pin-set expiration="2018-01-01">
            <pin digest="SHA-256">7HIpactkIAq2Y49orFOOQKurWxmmSFZhBCoQYcRhJ3Y=</pin>
            <!-- backup pin -->
            <pin digest="SHA-256">fwza0LRMXouZHRC8Ei+4PyuldPDcf3UKgO/04cDM1oE=</pin>
        </pin-set>
    </domain-config>
</network-security-config>

或是使用程序码的方式，将金钥放入KeyStore，再连线的时候进行比对

KeyStore keyStore = ...;
String algorithm = TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm();
TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance(algorithm);
tmf.init(keyStore);

SSLContext context = SSLContext.getInstance("TLS");
context.init(null, tmf.getTrustManagers(), null);

URL url = new URL("https://www.example.com/");
HttpsURLConnection urlConnection = (HttpsURLConnection) url.openConnection();
urlConnection.setSSLSocketFactory(context.getSocketFactory());
InputStream in = urlConnection.getInputStream();