OpenHarmony3.1安全子系统-签名系统分析

介绍

应用签名系统主要负责鸿蒙hap应用包的签名完整性校验，以及应用来源识别等功能。

• 子系统间接口： 应用完整性校验模块给其他模块提供的接口；
• 完整性校验： 通过验签，保障应用包完整性，防篡改；
• 应用来源识别： 通过匹配签名证书链与可信源列表，识别应用来源。

目录

/base/security/appverify
├── interfaces/innerkits/appverify         # 应用完整性校验模块代码
│       ├── config                         # 应用签名根证书和可信源列表配置文件存放目录
│       ├── include                        # 头文件存放目录
│       ├── src                            # 源代码存放目录
│       ├── test                           # 模块自动化测试用例存放目录
├── test/resource                          # 测试资源存放目录

接口

目前签名系统对外只提供了一个校验的接口，这个接口会负责完整性已经来源的校验。

接口名

说明

int HapVerify(const std::string& filePath, HapVerifyResult& hapVerifyResult)

校验应用完整性，识别应用来源

代码分析

HapVerify

HapVerify函数是签名校验的入口函数，目前实现在

interfaces/innerkits/appverify/src/hap_verify.cpp

这个函数里面首先是做了一个初始化的操作，然后就是对应的完整性验证逻辑了。

int HapVerify(const std::string& filePath, HapVerifyResult& hapVerifyResult)
{
    if (!g_isInit && !HapVerifyInit()) {
        return VERIFY_SOURCE_INIT_FAIL;
    }
    HapVerifyV2 hapVerifyV2;
    return hapVerifyV2.Verify(filePath, hapVerifyResult);
}

HapVerifyInit

这个函数主要就是签名需要用到的信息的初始化。

签名系统内部在签名校验前需要做的：

ca管理，可信资源管理，CRL管理，设备类型管理，ticket管理

/**
 * @brief 初始化
 * 
 * @return true 
 * @return false 
 */
bool HapVerifyInit()
{
    //初始化ca管理实例，主要是从json文件中获取ca，方便后续验证ca比较ca
    TrustedRootCa& rootCertsObj = TrustedRootCa::GetInstance();
    //初始化可信资源管理实例，主要是可信app的管理，主要是匹配app的证书。
    TrustedSourceManager& trustedAppSourceManager = TrustedSourceManager::GetInstance();
    //初始化CRL管理实例，证书吊销列表的相关管理
    HapCrlManager& hapCrlManager = HapCrlManager::GetInstance();
    //设备信息的管理，主要用于判断是否是debug模式
    DeviceTypeManager& deviceTypeManager = DeviceTypeManager::GetInstance();
    TrustedTicketManager& trustedTicketSourceManager = TrustedTicketManager::GetInstance();
    g_mtx.lock();
    g_isInit = rootCertsObj.Init() && trustedAppSourceManager.Init();
    if (!g_isInit) {
        rootCertsObj.Recovery();
        trustedAppSourceManager.Recovery();
    }
    trustedTicketSourceManager.Init();
    hapCrlManager.Init();
    deviceTypeManager.GetDeviceTypeInfo();
    g_mtx.unlock();
    return g_isInit;
}

verify

目前使用的是v2版本的校验，猜测和android对应的v2签名一致。

int HapVerifyV2::Verify(const std::string& filePath, HapVerifyResult& hapVerifyV1Result)
{
    HAPVERIFY_LOG_DEBUG(LABEL, "Start Verify");
    std::string standardFilePath;
    //检查文件路径信息
    if (!CheckFilePath(filePath, standardFilePath)) {
        return FILE_PATH_INVALID;
    }

    //检查文件是否可以正常open，并且不是空文件
    RandomAccessFile hapFile;
    if (!hapFile.Init(standardFilePath)) {
        HAPVERIFY_LOG_ERROR(LABEL, "open standard file failed");
        return OPEN_FILE_ERROR;
    }

    int resultCode = Verify(hapFile, hapVerifyV1Result);
    return resultCode;
}

int HapVerifyV2::Verify(RandomAccessFile& hapFile, HapVerifyResult& hapVerifyV1Result)
{
    SignatureInfo hapSignInfo;
    if (!HapSigningBlockUtils::FindHapSignature(hapFile, hapSignInfo)) {
        return SIGNATURE_NOT_FOUND;
    }
    hapVerifyV1Result.SetVersion(hapSignInfo.version);
    hapVerifyV1Result.SetPkcs7SignBlock(hapSignInfo.hapSignatureBlock);
    hapVerifyV1Result.SetPkcs7ProfileBlock(hapSignInfo.hapSignatureBlock);
    hapVerifyV1Result.SetOptionalBlocks(hapSignInfo.optionBlocks);
    Pkcs7Context pkcs7Context;
    if (!VerifyAppPkcs7(pkcs7Context, hapSignInfo.hapSignatureBlock)) {
        return VERIFY_APP_PKCS7_FAIL;
    }
    int profileIndex = 0;
    if (!HapSigningBlockUtils::GetOptionalBlockIndex(hapSignInfo.optionBlocks, PROFILE_BLOB, profileIndex)) {
        return NO_PROFILE_BLOCK_FAIL;
    }
    bool profileNeedWriteCrl = false;
    if (!VerifyAppSourceAndParseProfile(pkcs7Context, hapSignInfo.optionBlocks[profileIndex].optionalBlockValue,
        hapVerifyV1Result, profileNeedWriteCrl)) {
        HAPVERIFY_LOG_ERROR(LABEL, "APP source is not trusted");
        return APP_SOURCE_NOT_TRUSTED;
    }
    if (!GetDigestAndAlgorithm(pkcs7Context)) {
        HAPVERIFY_LOG_ERROR(LABEL, "Get digest failed");
        return GET_DIGEST_FAIL;
    }
    std::vector<std::string> publicKeys;
    if (!HapVerifyOpensslUtils::GetPublickeys(pkcs7Context.certChains[0], publicKeys)) {
        HAPVERIFY_LOG_ERROR(LABEL, "Get publicKeys failed");
        return GET_PUBLICKEY_FAIL;
    }
    hapVerifyV1Result.SetPublicKey(publicKeys);
    std::vector<std::string> certSignatures;
    if (!HapVerifyOpensslUtils::GetSignatures(pkcs7Context.certChains[0], certSignatures)) {
        HAPVERIFY_LOG_ERROR(LABEL, "Get sianatures failed");
        return GET_SIGNATURE_FAIL;
    }
    hapVerifyV1Result.SetSignature(certSignatures);
    if (!HapSigningBlockUtils::VerifyHapIntegrity(pkcs7Context, hapFile, hapSignInfo)) {
        HAPVERIFY_LOG_ERROR(LABEL, "Verify Integrity failed");
        return VERIFY_INTEGRITY_FAIL;
    }
    WriteCrlIfNeed(pkcs7Context, profileNeedWriteCrl);
    return VERIFY_SUCCESS;
}

签名结构

SignatureInfo

这部分主要是在zip文件头部添加的签名的信息。

struct SignatureInfo {
    HapByteBuffer hapSignatureBlock;
    long long hapSigningBlockOffset;
    long long hapCentralDirOffset;
    long long hapEocdOffset;
    HapByteBuffer hapEocd;
    std::vector<OptionalBlock> optionBlocks;
    int version;
};

Pkcs7Context

签名算法相关的结构信息，这部分是在SignatureInfo.hapSignatureBlock中存储的信息

struct Pkcs7Context {
    bool needWriteCrl;
    int digestAlgorithm;
    MatchingResult matchResult;
    std::string certIssuer;
    PKCS7* p7;
    Pkcs7CertChains certChains;
    HapByteBuffer content;
};