本发明属于移动安全的
技术领域：
，具体为一种ios下移动app安全防护方法。技术背景ios和android是用户使用率最高的移动操作系统，其中ios系统源码不公开，以及严格统一的app应用上架审核机制，比android具有较高的安全性；另外，苹果公司为ios系统设计了一系列安全机制，如：代码签名、沙盒机制、aslp、加密保护等。虽然ios有较完善的安全机制，但是因为开发者对应用安全的疏忽，还是存在一些常见的安全威胁。本方法主要针对开发中常遇到的五个安全威胁进行防护：(1)系统键盘安全威胁，用户在使用app时，经常会遇到账户密码输入等敏感信息输入问题，特别是针对金融类app，防止键盘输入内容被监听，对用户数据的保护非常重要。(2)用户数据本地保存安全威胁，用户在使用app时会产生许多用户信息，一部分数据采用数据库的形式进行保存，另外一部分数据以word，pdf等大文件的形式保存在本地app中，这些数据如果没有防护措施，易造成数据泄露。(3)app敏感信息保存安全威胁，在日常开发过程中，避免不了对一些app敏感信息的处理例如app加密密钥，多数开发者采用硬编码形式或plist文件进行保存，但是其存在巨大的安全隐患，一旦app被逆向，以上信息都会遭到泄露。(4)app源代码泄露威胁，在日常开中，因为苹果现有的安全加固技术，开发者容易忽视对app源代码进行保护，攻击者可以通过逆向的方法从源代码中得到通信协议或者代码逻辑，对app进行攻击。(5)热更新脚本篡改威胁，为了满足快速变化的需求，热更新技术已经被众多app使用，但是热更新脚本代码的获取与保存还存在一些安全问题。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种ios下移动app安全防护系统及方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种ios下移动app安全防护系统，包括安全键盘模块、用户数据安全保存模块、app敏感信息保存模块、源代码保护模块、安全热更新模块；安全键盘模块：具有防通过坐标获取键盘输入信息、去缓存和防录屏的功能，将自定义的安全键盘模块代替原系统键盘，并通过runtime机制对录屏进程的监听，有效阻止用户输入信息的泄露。安全键盘模块启动实现过程如下：①监听用户输入事件。②拦截系统键盘弹出。③检测是否在录屏的进程，若发现正在录屏，则弹出警告并收回安全键盘模块；否则启动安全键盘模块，产生一组随机数，将键盘中的键位随机布局。④键盘根据布局模板进行显示，点击键盘按键显示输入信息。用户数据安全保存模块：对用户数据进行分类保存，根据不同数据类型以及大小不同给出不同的加密方案。将用户数据分为以下两类：①用户字段信息，例如用户名，密码等，该类型数据量小，并有数据处理的需求：例如排序，取最大数等，该类数据一般使用sqlite数据进行保存，大部分sqlite文件会保存document当中。②用户处理的文件数据，例如word，ppt，视频文件等，该类数据因为内存大，直接保存在documents或library当中，针对这两类数据提出相应地安全保存的方法。针对sqlite数据库中用户字段信息的安全存储，提供两种加密方案:①对数据进行加密，加密以后再保存到数据库当中。②将数据库sqlite文件转换成二进制，对sqlite的二进制文件进行加密，开发者可以根据需求进行调用。针对文件安全存储加密方案如下：首先将用户文件根据文件内存大小，分成小文件和大文件；对于小文件，因为其内存小可直接使用对称密钥进行加密。对于视频、音频等大文件，由于移动端计算能力不高，如果直接转成nsdata后加解密，不仅需要等待较多时间，而且消耗大量cpu和内存进行计算。因此本发明首先使用压缩方法对文件进行压缩，然后选择文件对应编码方式使用datausingencoding方法将文件转化成nsdata，最后使用base64编码进行加密。app敏感信息保存模块：实现了sskeychain安全存储容器，并对plist文件进行加密，具体如下：首先，安全plist文件保存app中的plist文件分成两类，一类为系统自带的info.plist文件，其中包含了一些应用配置信息，例如应用名，应用版本号等等，另一类则是开发者自己创建的plist文件。对于第一类文件，因为含有系统信息，如果对其加密，系统则无法识别内容而导致app崩溃，所以不能直接对inof.plist进行加密，该过程可以直接使用用户数据安全保存模块中的用户字段信息加密api进行加密。对于第二类文件，因为plist是以xml明文的形式进行保存，可直接转为字符串进行加密处理。其次，使用sskeychain保存信息keychainservices是osx和ios都提供的一种安全地存储敏感信息的工具，比如：存储用户id、密码和证书等。由于keychain方法的代码冗余度高，可读性差，因此在keychain的基础上设计了sskeychain，对keychain的方法类进行封装，大大方便开发者对keychain的使用。本发明设计对于keychain源代码进行封装，创建了sskeychain工具类，头文件定义了三个方法：keychain保存、读取和删除数据；然后在实现文件中将定义的三个方法抽成一个方法类；以存储方法为例，每一个存储方法唯一不同的是存储的键key和键值value不一样，而其他的调用查看是否已存在，更新键值，创建新键值对的方法都是一样的。所述的敏感信息包含用户数据安全保存模块中加密使用的密钥、集成第三方sdk的appid和appsecret，以及应用的网络接口等信息。源代码保护模块：对app应用源码中的文件名、方法名和类名等进行混淆，分为关键字提取、创建数据库和混淆，具体如下：首先，关键字提取在ios应用编写过程中，对存在的文件名、类名、协议名和函数名四类关键字进行准确提取。其次，创建数据库本发明采用sqlite数据库来保存关键字，sqlite具有支持多个主流的操作系统；其核心引擎本身不依赖第三方软件；不需要安装；所有信息(例如表，视图，触发器等)都包含在一个文件内等优点。创建对应表的字段如下4-1表，src保存原关键字，des保存混淆后名字。表4-1混淆数据库表src原关键字des混淆后的关键字然后，对关键字进行混淆本发明采用md5算法对原关键字进行混淆，该算法具有压缩性、计算效率高、抗修改性、强抗碰撞的特点，符合混淆不可逆且安全的需求。其实现过程如下：首先提取数据库中的src字段内容，调用shell命中的md5sum函数对src中的内容进行md5计算，完成后将md5值存入des字段。安全热更新模块：热更新脚本使用https协议进行传输，本地执行的热更新脚本代码使用哈希算法验证其完整性，具体实现如下：首先，热更新脚本安全下发本发明热更新脚本安全传输过程如下：①使用一个会话秘钥key对脚本文件进行加密，得到加密脚本。②对脚本文件进行一次md5运算，得到脚本文件的信息摘要。③使用服务器的私钥对会话秘钥key进行加密，得到加密key。④同时也用私钥对过程②的md5值进行加密，得到加密md5。⑤将加密key、加密脚本以及加密md5发送至客户端。⑥客户端使用服务器公钥对加密key进行解密，得到key。⑦客户端使用服务器公钥加密md5解密，得到md5。⑧使用key解密得到脚本文件。⑨客户端对脚本文件进行一次md5操作。⑩对比过程⑦和过程⑨中的md5，判断脚本在传输过程中是否遭到修改。本发明使用https传输协议对以上过程进行实现。其次，热更新脚本本地安全当本地客户端调用脚本文件时，本方法会对脚本文件进行一次md5计算，并将计算结果发送至服务器进行验证，即在热更新脚本安全下发过程⑤加入脚本安全验证的过程，只有服务器验证通过，才可以执行脚本文件中的内容。本发明有益效果如下：本发明研究分析了现有分析了ios-app开发过程中常遇到的五个安全问题，提出了一种ios-app安全防护方法。该发明将五个安全威胁的解决方案集成到一种安全防护框架方法中，开发者只需要将安全防护方法运用到app中，正确部署即可对app做出有效的安全防护，方便开发者解决app安全问题，减少开发时间，提高app的安全性。附图说明图1总体架构设计图图2安全键盘设计流程图图3mach-o文件结构图图4安全键盘字符随机化的过程图5安全键盘布局图图6两种用户数据加密的方案图7两种文件存储方案流程图图8热更新代码安全下发流程图图9脚本文件验证过程具体实施方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。如图1所示，一种ios下移动app安全防护系统主要包含以下五个安全模块：键盘信息的安全输入模块、用户数据安全存储模块、应用敏感信息安全保存模块、代码混淆模块和安全热更新模块。以下对各模块进行详细描述：(1)安全键盘模块：该功能包括防攻击者通过点击坐标获取输入信息攻击，防止键盘缓存保存用户敏感信息，以及键盘信息输入时录屏接口的监听。(2)用户数据安全保存模块：该模块功能对常用的本地存储数据文件类型进行了安全保护，包括数据库文件和普通文件。(3)应用敏感信息安全保存模块：针对应用敏感信息，设计实现sskeychain对应用敏感信息进行保存，另外，对保存应用信息plist文件也进行加密。(4)代码混淆模块：该模块功能对应用源代码进行混淆，包括方法名混淆，类名混淆和文件名混淆。(5)安全热更新模块：该模块对热更新脚本从服务器安全获取和本地安全保存。一种ios下移动app安全防护系统的实现方法，具体包括如下步骤：步骤1.启动安全键盘模块，具体实现如图2：1-1监听用户输入事件该过程为当用户使用uitextfield控件输入信息时，监听键盘的弹出事件，其主要实现方法是使用kvo技术监听键盘弹出。其实现过程如下：首先创建一个观察者，；然后给观察者添加观察内容，键盘的监听事件有四种状态：uikeyboardwillshownotification键盘即将显示；uikeyboarddidshownotifition键盘已经显示；uikeyboardwillhidenotification键盘即将隐藏；uikeyboarddidhidenotification键盘完全隐藏；本文需要监听uikeyboardwillshownotification键盘即将显示事件，添加完成后，即完成了对键盘输入的监听。在控制器viewdidload方法中使用addobserver添加观察者，@selector代表观察者触发事件后回调后方法，name代表观察者的触发事件，本过程主要对键盘即将显示事件进行观察。1-2拦截系统键盘显示当uikeyboardwillshownotification键盘即将显示事件触发时，系统会直接调用系统keyboard进行显示，为了能够显示本文设计的安全键盘，需要对系统键盘进行拦截，并替换成安全键盘，在步骤1-1中的keyboardwillshow方法中添加拦截代码即可实现系统键盘的拦截。其具体实现过程如下：在ios系统中支持键盘输入的控件有uitextfield和uitextview，在这两个控件中有firstresponder(第一响应者)的属性，当用户点击输入框时，系统先调用resignfirstresponder方法取消uitextfield第一次响应者的属性，当该属性被取消，系统键盘便会隐藏，达到阻止系统键盘弹出目的。1-3检测是否存在录屏进程该过程检测是否存在录屏进程的调用，如果存在则停止安全键盘启动，并通知用户存在恶意录屏。检测app是否存在录屏进程的实现方法有以下两种：1.遍历app应用的所有framework，检测是否包含了replaykit框架。在ios系统中，app的可执行文件以mach-o格式进行保存，其文件结构如图3所示，app在启动时通过loadcommands将所有框架(例libobjc.a.dylib,libsystem等)动态链接到app中，遍历mach-o文件中loadcommands，判断app是否包含replaykit框架。该方法通过检测整个app是否调用replaykit的方式来判断是否存在录屏进程，判断过于严格，易于造成误判。2.通过检测replaykit的方法调用判断是否存在录屏进程，运行时再次判断，进一步消除上述方法的误判。其原理是：object-c是动态语言，程序中的方法调用不是编译时决定，而是运行时，其动态性实现的主要技术是runtime机制，简称运行时，是一套由纯c代码编写的api，在object-c中一个类的数据结构为结构体如下代码所示，其中包含了类名name和其所有的方法名数组method_list，所以该检测过程只需要遍历method_list方法列表中所有的方法名，即可以判断是否存在恶意调用录屏进程监听键盘输入；其主要实现过程如下：在replaykit中rpscreenrecord是录屏功能的操作对象，其中inti方法为rpscreenrecorder对象的创建方法，startrecordingwithmicrophone是rpscreenrecorder启动录屏方法。本文在安全启动时，使用runtime机制，遍历rpscreenrecorder对象中所有方法是否存创建和启动录屏两个方法，可达到判断是否存在录屏进程的目的。开发者可以根据app的安全要求选择其中两个方法的一种对是否存在录屏进程进行判断。1-4键盘按键随机布局该过程通过对键盘上的按键布局进行随机化处理，有效防止攻击者通过用户点击的坐标推断出按键信息，其基本原理是将所有字符按照标准键盘排布的顺序加入到数组中，然后对该数组进行随机排列处理如图4所示。首先创建一个标准键盘数组保存原键盘布局信息，然后使用arc4random函数产生0到标准键盘数组总个数中的随机数，再创建一个数组保存随机后的数组，将随机数k作为标准键盘数组的下标，顺序放入随机以后的数组中，为了防止下次删除数组越界，将标准键盘数组中最后的元素放入刚取出的位置，并删除最后一个元素，如此循环，直至标准键盘数组为空，键盘随机排序完成。1-5键盘和输入信息显示本过程为显示安全键盘显示的过程。本发明提出的安全键盘是基于uiview和uibutton两种控件实现，具体实现如下：①将键盘字符数组使用uibutton控件显示，并使用xib模板来实现uibutton布局，如图5所示。②创建保存uibutton点击输入的字符数组。③对每一个uibutton控件添加点击事件，并再创建一个新数组保存点击uibutton对应的字符。④将字符数组合并成字符串，ios负责系统输入的主要控件有uitextfield和uitextview，所以在uitextfield中的text属性中提取字符，合并成字符串，即实现了键盘输入信息的显示。步骤2、用户数据安全保存2-1sqlite数据库安全存储本发明对sqlite数据库加密提供两种方案:①首先对数据进行加密，加密以后再保存到数据库当中。②将数据库sqlite文件转换成二进制，对sqlite的二进制文件进行加密，如图6所示，开发者可以根据需求进行调用。(1)对数据库中的数据进行加密该方法实现包括数据加密模块、解密模块和数据库读写三部分。数据加解密采用ios自带的加密框架commoncryptor进行加密，该框架提供多种对称加密算法，同一时间内，开启多个线程供不同的commoncryptor对象进行使用，且保证线程安全。首先使用getcstring函数转将字符串密钥转换成aes密钥的形式，buffer代表申请保存密文的空间，然后调用ios中commoncrypor中的aes加密函数进行加密，最后以nsdata数据类型返回密码。另外，数据库写入模块本文使用fmdb，它是一款简洁、易用的数据库封装库，其本质是对libsqlite3框架进行封装，并且它对于多线程的并发操作进行了处理，所以是线程安全的。(2)对数据库文件进行加密该方法使用sqlcipher框架进行加密，该框架是第三方开源的，具有跨平台，加密效率高的优点。首先输入数据库地址，然后创建sqlite数据库，用sqlite3_exec函数进行加密。2-2文件安全存储对于小文件，因为其内存小可直接使用对称密钥进行加密，加密过程如图7中①所示：因为文件类型多种多样，需要将各类型的文件转换成统一的二进制数据格式，在object-c中，nsdata是对数据进行包装的对象，其以二进制数据格式保存在应用当中，它屏蔽了数据之间的差异，文本、音频、图像等数据都可使用nsdata存储。把文件转换成二进制文件以后，使用非对称加密算法对二进制文件进行加密，因为aes是机密性好，加密效率高，所以本文采用aes算法对文件进行加密。另外，在加密的过程密钥是加密过程安全的保障，本文中的密钥可以由开发人员在开发阶段保存在app中，也可以由用户输入。对于视频，音频等大文件，由于移动端计算能力不高，如果直接转成nsdata后加解密，不仅需要等待较多时间，而且消耗大量cpu和内存进行计算。针对该问题，本文提出的解决方案如图7中②所示：使用ios系统提供的压缩api(createzipfileatpath)对文件进行压缩，然后选择文件对应编码方式使用datausingencoding方法将文件转化成nsdata，最后使用base64编码进行加密。步骤3、app应用敏感数据安全保存3-1安全plist文件保护对于开发者自己创建的plist文件，可直接转为字符串进行加密处理，使用mainbundle方法找到app文件中开发者创建的plist文件地址，调用stringwithcontentsofurl将plist文件中的内容转化成nsstring字符串格式，然后使用aes进行加密，并把密文写入ciphertext文档中，最后，使用nsfilemanager文件管理者对象删除原plist文件。步骤4、代码混淆加固本发明提出的app源代码代码混淆分为关键字提取，创建数据库，混淆三个步骤，下文对这三步进行详细描述。4-1关键字提取在ios应用编写过程中，其存在文件名，类名，协议名，函数名四类关键字，该过程需要对这四类关键字进行准确提取。(1)文件名获取：在一个ios应用中包含.framework、.a、.m、.h等类型的文件，其中.framework和.a属于框架型文件是公开的，不需要对其进行混淆，本文的目标是对”.h”和”.m”文件进行混淆。在shell命令中，可以使用find命令获取工程目录下所有的文件。find$rootfolder-typef|sed"//\./d">f.list然后使用cat指令从文件中提取文件名。catf_rep.list|awk-f/'{print$nf；}'|awk-f.'{print$1；}'|sed"/^$/d"|sort|uniq)(2)类名获取：在object-c中，.h文件声明了所有的方法名，.m文件实现.h中声明的方法。该步骤需要提取.h和.m所有的方法名，使用“@interface”字段快速定位到类名，使用grep指令其中sort参数为了排序；因为.h和.m中方法名会重复，所以加入uniq参数去重。(3)协议名获取：在object-c中，协议是一种特殊的程序设计结构，用于声明专门被别的类实现的方法。可以使用“@protocol”关键字，从.h文件中提取出所有协议。(4)函数名获取：在object-c中，函数名以“-()”开头，并以“；”或者“{”结尾，因此，以“-()”和”；”，”{”为关键字，提出两个关键字中的内容，并去除内容中变量名即为函数名，但是，”.h”可能存在”.m”中函数名的声明，两个文件找到的函数名可能会重复，所以需要加入uniq关键字去重。4-2创建数据库本发明采用sqlite数据库来保存关键字，sqlite具有支持多个主流的操作系统；其核心引擎本身不依赖第三方软件；不需要安装；所有信息(例如表，视图，触发器等)都包含在一个文件内等优点。创建对应表的字段如下，src保存原关键字，des保存混淆后名字。表4-1混淆数据库表src原关键字des混淆后的关键字4-3对关键字进行混淆为满足混淆后的关键字不可逆，且长度相同的需求，文本采用md5算法对原关键字进行混淆，该算法具有压缩性、计算效率高、抗修改性、强抗碰撞的特点，符合混淆不可逆且安全的需求。其实现过程如下：首先提取数据库中的src字段内容，调用shell命中的md5sum函数对src中的内容进行md5计算，完成后将md5值存入des字段，其代码如下：echo-n'需要混淆的字符串'|md5sum|cut-d”-f1步骤5、安全热更新5-1热更新脚本安全下发在应用请求服务器更新脚本时，因为javascript脚本可以调用任意object-c方法，权限非常大，如果传输过程代码被攻击获取或篡改，对app会造成较大的威胁。另外，脚本中可能包含应用敏感信息，所以脚本内容也必须具有保密性，本发明设计的热更新脚本安全下发方案如图8所示，设计传输过程如下：①使用一个会话秘钥key对脚本文件进行加密，得到加密脚本。②对脚本文件进行一次md5运算，得到脚本文件的信息摘要。③使用服务器的私钥对会话秘钥key进行加密，得到加密key。④同时也用私钥对过程②的md5值进行加密，得到加密md5。⑤将加密key，加密脚本，以及加密md5发送至客户端。⑥客户端使用服务器公钥对加密key进行解密，得到key。⑦客户端使用公对加密md5解密，得到md5。⑧使用key解密得到脚本文件。⑨客户端对脚本文件进行一次md5操作。⑩对比过程⑦和过程⑨中的md5，判断脚本在传输过程中是否遭到修改。本发明使用https传输协议对以上过程进行实现。5-2热更新脚本本地安全针对脚本文件在本地存在被篡改的威胁，本发明提出了以下方案如图9所示。当客户端调用脚本文件时，本方法会对脚本文件进行一次md5计算，并将计算结果发送至服务器进行验证，即在5-1过程⑤加入脚本安全验证的过程，只有服务器验证通过，才可以执行脚本文件中的内容。当前第1页12