浅谈iOS应用安全自动化审计
前言
此前有人统计过2015年漏洞最多的产品，苹果的OSX与iOS系统分别占据第一二名，虽有人怀疑统计数据可能存在重复的不准确情况，但相信大趋势是不会变的。
2015年在iOS平台上也发生过不少安全大事，比如“XcodeGhost”事件、iOS9越狱、“iBackDoor“、“YouMi“事件等等，尤其是XcodeGhost影响甚大，注定要在iOS安全史上留下重重的一笔。
结合CVEDetails站点上对iOS系统漏洞的统计情况【图1】，整体处于上升的趋势，尤其是2015年增长迅速，是2014年的3倍多，由此也可以预见iOS平台上的安全漏洞正在快速增长，iOS应用亦然。
图1：iOS系统历年漏洞数量统计图
腾讯也有很多iOS应用产品，基本上android上有的，对应的同款应用在iOS上也会有。目前Android应用的审计技术在业界都已经于相对成熟，而iOS应用漏洞审计系统在国内还是比较欠缺的，一些公司可能内部有开发，只是未公开。
此前腾讯iOS产品也是未能做有效的上线前审计，遗留一些安全隐患，因此我们专门研发了一款针对iOS应用的自动化审计系统。除了日常的应用审计外，同时也是希望它能够在安全应急上起到辅助的作用。本文主要是对这部分技术进行一些粗浅的探索，以希望可以起到抛砖引玉的效果。
开发环境
• Mac OS X 10.11
• Python 开发环境：PyCharm5
• Objective-C 开发环境：Xcode7 + iOSOpenDev
• 支持 iOS 8.1 以上的越狱系统
系统架构
整个iOS应用审计系统主要分两部分：静态审计和动态审计【图2】。静态审计包括Bin文件漏洞审计、第三方库检测以及私有API静态检测等功能；动态审计主要通过Hook去监控网络数据包、SSL中间人检测，以及实现ipa的动态安装和运行、文件上传下载等基本功能。
图2：iOS应用审计系统架构图
基本审计功能
通过静态审计提取基本的文件信息，并以较好的展示效果输出到报告页面上【图3】，也方便后面的二次扫描，以及鉴别不同的ipa文件。
图3：文件信息及漏洞统计图
在静态审计里最重要的就是Bin文件漏洞检测功能【图4】，像编译选项和使用函数的信息，借助otool即可很容易检测。
应用漏洞检测主要针对目前已公开的漏洞/恶意后门进行检测，比如XcodeGhost、iBackDoor、AFNetworking等等，先通过分析样本来制定静态检测规则，多数通过关键字符串即可检测出，而对于AFNetworking SSL中间人漏洞，笔者是采用检测漏洞相关的ARM指令。
图4：BIN静态审计功能
下面是AFNetworking某个漏洞版本的ARM指令【图5】，不同版本会有一定差异，所以还是需要对比多个不同版本，提取通用的检测规则（单纯检测下图标红的ARM指令会误报）。除此之外，还要对比修复版本的代码，避免误报。
图5：AFNetworking SSL 中间人漏洞代码
由于iOS应用为了兼容性，都会包含32位与64位程序，很少会单纯只使用64位编译的应用，所以检测时可以暂不用考虑64位问题。
除图4上的应用漏洞之外，还支持自定义审计功能【图6】，主要是为了在应急时，可以及时即时制定规则进行批量扫描【图7】，我们也专门针对公司业务情况添加了一些规则，此处就不赘述了。
图6：自定义审计规则示例（非实际运用规则）
图7：应用批量扫描
上面【图6】只是一份示例的规则，并非在系统上实际运用的，只是作为演示，它支持二进制、数据库及文件的扫描，里面可以使用linux命令去辅助检测，当然你也可以笑称它为“后门”。
另外，数据存储安全和网络传输安全都在动态审计部分完成，审计规则在自定义规则里面定义的。其中网络实时检测功能主要是基于Hook实现的，针对发包函数进行监控，比如NSURLConnection:sendSynchronousRequest 或者UIApplication:openURL等等【图8】。
图8：通过Hook网络相关API实现监听
程序会实时监听HTTP、HTTPS甚至是自定义伪协议的请求，而且为方便后续测试会记录cookie值，然后完整地输出到报告上【图9】，后续也可以把它导入扫描器作WEB漏洞扫描。
图9：网络请求实时监控
由于著名第三方库AFNetwork经常被使用，因此也增加了对它的网络监控。
UI界面遍历
为了触发更多地程序逻辑，增加代码覆盖率，在动态检测时，就需要去遍历各个UI界面。对于这种情况，我们选用appcrawler工具进行UI遍历，它同时支持Android与iOS应用，而在其提供的config.json配置文件里面，可根据自身需要去灵活配置，比如遍历的深度，匹配文本框关键字进行输入（如登录帐号），这些规则需要自己多测试应用去完善它。【图10】是遍历微信UI的部分截图效果，由于只遍历了10分钟，所以截图相对较少一些，整体效果还是不错的。
图10：遍历微信UI的部分截图
SSL中间人检测
在移动APP中，无论是Android还是iOS平台，SSL中间人攻击都是一种常见漏洞，经常是由于证书校验不严谨导致的。虽然是中间人攻击，但在一定场景下还可以造成很大的危害，尤其是金融场景下的公共WiFi。
针对SSL中间人漏洞，如果采用静态代码检测，可能误报率会比较高，笔者在此处是通过Hook做静态检测，在运行时注入证书异常站点的请求，然后再去检测是否访问成功【图11】。
图11：SSL中间人动态检测原理
以QQ浏览器HD为例，注入异常站点后会弹出【图12】中的提示，说明不会自动连接此站点，因此不存在SSL中间人漏洞。
图12：检测效果
不过对于使用第三方SSL库的应用可能会漏报，另一种替代方案是使用证书替换的检测方式，不过这会导致访问异常，最终可能导致应用无法正常使用，后续的审计动作也将被中止。各有各的弊端，可以暂时两者分开地使用，如果各位同仁有更好的检测方法，也欢迎在下面回复讨论。
私有API检测
虽说调用私有API不算漏洞，但因为苹果严格的审计机制，一经发现调用私有API会直接下架应用，对业务影响也是很大。
另外从安全角度看，如果应用的漏洞修复版本需要发布，但多次因为调用私有API也被苹果官方拒绝上架，就会导致漏洞无法得到及时的修复。
检测私有API的难点主要在于苹果未公开这份私有API列表，因此在检测时只能自己提取，但也导致会因此存在一定的漏报和误报的情况。
网络上有个提取私有API的公式：
私有的api ＝ (class-dump Framework下的库生成的头文件中的api - (Framework下的头文件里的api = 有文档的api + 没有文档的api)) + PrivateFramework下的api
其实这是不完全正确的，如果你单纯按照这种方法提取，会出现很高的误报和漏报情况。因为私有类里面有公有API，公有类里面有私有API。但上面的公式是提取私有API的第一步，之后就需要再做很多提取规则逐步完善，比如一些纯小写字母的api，大多是一些c库函数，可以再过滤一大批。
这种没有什么特别好的方法，只能多扫应用，根据结果多优化规则。
Github上面也有用于检测私有API的开源项目，但基本上没有一个可以满足测试需求的，误报率和漏报率太高，而且支持iOS版本较低。iOS9 SDK以上版本，也不能直接使用classdump去提取头文件，因为应用的符号表已经被去掉这些信息，笔者是采用nm去解决的。
最初笔者是打算把动态检测私有API也做了，但后面考虑审计系统主要是面向公司内部，因此不存在那种恶意绕过私有API检测的行为，然后就把写了一半的动态检测功能给注释掉。
如果读者要做动态检测私有API，那么误报和性能就是首要考虑的问题。hook太深，则消息过多，时耗过多，而且有些是系统自身调用的私有API，就无法正确区分是应用还是系统调用的；hook太浅，又达不到效果，没法监测到私有API的行为。这里抛张动态检测的半成品截图【图13】，大家可以继续发挥。
图13：动态检测私有API时的Hook日志（半成品）
为了提高静态检测的准确率，笔者就把静态拼接API字符串的情况也支持【图14】，因为正常情况下，两个字符串都是相邻的，组合起来再与私有API库作比较即可。
图14：字符串拼接绕过私有API检测
好了，说了这么多，直接上一张实战图。下面【图15】是针对去年曝光的一款iOS病毒TinyV做的检测（感谢ClaudXiao分享的样本），可以看到它调用LSApplicationWorkspace和MobileInstallation中的私有API去查看安装程序列表，安装和卸载应用。
图15：iOS病毒TinyV的私有API检测结果
第三方库检测
有时外界会曝光一些第三方开源库的漏洞，影响经常是跨平台的，包括iOS应用。因此我们专门收集上百个常用第三方库信息作为检测内容，在日常审计应用时，能够维护一份哪些公司产品使用到哪些第三方库的信息【图16】，在外部曝光漏洞后，我们可以快速定位受影响的产品及危害范围。
不过目前缺乏相应的版本信息，因为有些库编译出来后是不带版本字符串，需要针对不同版本作指纹库检测，也是个不少工程量，如果业界有好心人愿意造福群众的话，可以试试做个第三方库的指纹库出来。
图16：第三方库检测
开放端口检测
之所以做开放端口检测这个功能，主要是基于此前曝光的“WormHole”漏洞，此类因开放端口导致的安全漏洞，在Android应用上已经有过不少案例，搜索乌云就能找到。
检测开放端口其实一条命令就足够了，然后定期轮循即可：
lsof -i | grep '"+appname+"' | awk '{print $1,$8,$9,$10}'
直接上效果图，如【图17】所示：
图17：开放端口审计
审计效果
我们随机抽取了公司60款iOS应用，审计后共发现10款产品存在中高危漏洞【图18】，其中主要是SSL中间人漏洞和授权密钥泄露漏洞居多。
图18：审计结果
后记
本文主要针对笔者在开发iOS应用自动审计系统时运用的一些技术作个分享，希望能起到抛砖引玉的作用。系统本身也还有一些有待完善的地方，欢迎各位业界同仁共同交流探讨。
正文到此结束
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