App安全之网络传输安全

移动端App安全如果按CS结构来划分的话，主要涉及客户端本身数据安全，Client到Server网络传输的安全，客户端本身安全又包括代码安全和数据存储安全。所以当我们谈论App安全问题的时候一般来说在以下三类范畴当中。

• App代码安全，包括代码混淆，加密或者app加壳。
• App数据存储安全，主要指在磁盘做数据持久化的时候所做的加密。
• App网络传输安全，指对数据从客户端传输到Server中间过程的加密，防止网络世界当中其他节点对数据的窃听。

这一篇我们先聊下网络传输的安全。

安全相关的基础概念

网络安全相关的概念非常之多，要在广度和深度上都有所造诣很困难。但如果只是站在保障App通信基本安全这个维度上，做到合理使用安全算法，比大部分人所预期的都要简单很多。以下这些基础概念是必备知识：

• 对称加密算法，代表算法AES
• 非对称加密算法，代表算法RSA，ECC
• 电子签名，用于确认消息发送方的身份
• 消息摘要生成算法，MD5，SHA，用于检测消息是否被第三方修改过

怎么样算安全？

安全问题说白了是信任问题，谈到信任一定要有一个可被信任的实体。假设某天A收到了一条“Message”，如果这个消息确实是来自B，消息就可以被信任，那么B就这安全问题当中可被信任的实体。

对于A来说只要满足三点就说明收到“Message”是安全的：

• Message有B的电子签名，表明消息确实是来自B。
• Message没有被篡改过。
• Message被某种加密算法加密过，只有A和B知道如何解密。

A和B的交谈如果放到网络世界当中，就是典型的Client－Server模式。和现实世界当中聊天不同的是，A和B所说的任何话都可以轻而易举的被其他人听到，隔墙随处有耳。

怎么去保证App网络传输的安全？

为了保证传输数据的安全，需要使用加密算法。在决定什么样的业务场景使用什么样的加密算法之前，先要了解我们的工具箱里有哪些可用工具。加密算法的工具箱里其实就两种工具：“对称”加密算法和“非对称”加密算法。清楚这两个分类是合理设计加密算法使用场景的大前提，两个分类里我们各挑选一个代表算法来研究，“对称”加密挑选AES，“非对称”加密选择RSA。了解AES和RSA之后我们再针对一些特定业务场景设计安全模型。

对称加密之AES

要深入了解像AES这种加密算法，对大部分初学的同学来说可能有些费时费力，但对算法掌握可以是个循序渐进的过程。简单来说可以分为以下几个阶段：

阶段一： 在AES诞生之前（1975年之前），早起的加密算法十分简单，是一种类似“暗号”的机制。通信的双方通过事先约定一种“加密机制”对明文进行处理，只要“加密机制”不被泄漏，信息就算安全。后来无数的经验表明算法总是会被第三方得知，对算法本身进行保密管理也不方便。

阶段二： 到上世纪70年代，公众和政府意识到加密算法的重要性，由美国政府机构NBS牵头组织业界专家设计了DES算法。DES算法本身公开，但算法的安全全依赖于一个密钥。后来DES统治加密算法长达二十多年。不过DES从诞生到逐步退出历史舞台，一直都伴随着阴谋的论调。DES原本是由IBM提出，针对已有算法Lucifer改造而成，但DES制定的过程一直都有美国另一政府机构NSA的影子。

DES的两大特点是短密钥（short key）和结构复杂的s-box。有研究表明，是NSA当时劝说IMB短密钥足够安全，而且NSA也直接参与了s-box的设计。后来就一直有传言说NSA似乎有办法能轻易破解DES加密后的秘文。

到1990年，剧情出现反转。第三方独立研究者Eli Biham和Adi Shamir发布了破解块加密方式的通用破解方法differential cryptanalysis。出人意料的是按照NSA建议设计的s-box对这种破解方法有更好的免疫性，NSA的参与似乎更加提高了DES的安全性。

到1994年，剧情进一步升华。公开文件披露，早在1974年IBM的研究者就已经发现了differential cryptanalysis这种破解方式，不过这项研究被NSA禁止公开，理由是会威胁到国家安全，对，就是现在美剧里经常提到的national security。不仅如此，NSA还针对DES做了一些改造加强安全性。至此，NSA已经全身都挂满了节操，被业界质疑忍辱负重二十多年一声没吭，比24小时男主角Jack Bauer形象更加高大光辉。

阶段三： 后来陆陆续续有一些针对DES破解的攻防战，DES最终演化成Triple DES的形态，不过在性能上已经出现明显问题，催生了今天对称加密的王者算法AES。AES在安全性，实现难度，运算性能上都有更好的表现。在全面了解AES之前，首先明确下好的加密算法必须符合哪些条件，这些条件是经过数十年加密破解攻防战所总结出来的。

• 条件一，Confusion。对原文以最小的粒度(按字节)进行混淆生成秘文。最简单的confusion可以是A+3=D.
• 条件二，Deffusion。对原文所包含的位置信息进行打乱排布,比如将第一个字节与第四个字节的位置对换.
• 条件三，Secret Key。最终的秘文与Secret Key相关，只要持有Secret Key就可以对数据解密，将安全性的管理归于一个密钥的管理。