WWDC-2013-Session-708
BlackHat-US-2014-“It Just (Net)works”
Understanding Multipeer Connectivity Framework in iOS 7 - Part 1 & 2
MCDemo.zip: https://dl.dropboxusercontent.com/u/2857188/MCDemo.zip
多点连接简单说就是将设备两两进行连接,从而组成一个网络,见下图:
多点连接可以基于如下两种通道建立:
即:蓝牙与WiFi,
且“只具有蓝牙的设备”可以与“只具有WiF的设备”通信,
这一切都是透明的,开发者根本不需要关心:
个人感觉它的能力还是比较强大的。
既然能力这么强大,它可以用来做什么呢?
MC只是提供了一种数据通道,具体用途还是要看业务、看大家的想象力,
下面列几个比较常见的用途:
传文件
聊天室
一台设备作为数据采集外设(比如:摄像头),将实时数据导到另一台设备上
网络数据转发
...
可以看到基于MC可以做到电脑与手机的通信。
了解了其能力与SDK相关信息后,下面我们看看工作流程:
使设备可被发现--->浏览设备,建立连接--->传输数据 。
关于使用大家可以看看参考资源与 MCDemo,
这里只是做一个代码导读。
1、初始化 MCPeerID 及 MCSession,
MCPeerID 用来唯一的标识设备,
MCSession 是通信的基础:
-(void)setupPeerAndSessionWithDisplayName:(NSString *)displayName{
_peerID = [[MCPeerID alloc] initWithDisplayName:displayName];
_session = [[MCSession alloc] initWithPeer:_peerID];
_session.delegate = self;
}
2、广播设备,使设备可以被发现:
-(void)advertiseSelf:(BOOL)shouldAdvertise{
if (shouldAdvertise) {
_advertiser = [[MCAdvertiserAssistant alloc] initWithServiceType:@"chat-files"
discoveryInfo:nil
session:_session];
[_advertiser start];
}
else{
[_advertiser stop];
_advertiser = nil;
}
}
3、浏览“局域网”中的设备,并建立连接:
-(void)setupMCBrowser{
_browser = [[MCBrowserViewController alloc] initWithServiceType:@"chat-files" session:_session];
}
MCBrowserViewController实例化后,直接弹出,这个类内部会负责查找设备并建立连接。
对于有界面定制化需求的,也可以通过相关接口实现类似的功能。
4、发送消息:
-(void)sendMyMessage{
NSData *dataToSend = [_txtMessage.text dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
NSArray *allPeers = _appDelegate.mcManager.session.connectedPeers;
NSError *error;
[_appDelegate.mcManager.session sendData:dataToSend
toPeers:allPeers
withMode:MCSessionSendDataReliable
error:&error];
if (error) {
NSLog(@"%@", [error localizedDescription]);
}
[_tvChat setText:[_tvChat.text stringByAppendingString:[NSString stringWithFormat:@"I wrote:\n%@\n\n", _txtMessage.text]]];
[_txtMessage setText:@""];
[_txtMessage resignFirstResponder];
}
发送消息时有个选项:MCSessionSendDataReliable,MCSessionSendDataUnreliable
但是不管是可靠还是不可靠,数据都是基于 UDP 进行传输的。
5、接收消息:
-(void)session:(MCSession *)session didReceiveData:(NSData *)data fromPeer:(MCPeerID *)peerID{
NSDictionary *dict = @{@"data": data,
@"peerID": peerID
};
[[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:@"MCDidReceiveDataNotification"
object:nil
userInfo:dict];
}
消息的接收是通过 MCSession 的回调方法进行的。
MCSession的回调方法非常重要,
设备状态的改变、消息的接收、资源的接收、流的接收都是通过这个回调进行通知的。
6、发送资源,资源可以是本地的URL,也可以是 Http 链接:
-(void)actionSheet:(UIActionSheet *)actionSheet clickedButtonAtIndex:(NSInteger)buttonIndex{
if (buttonIndex != [[_appDelegate.mcManager.session connectedPeers] count]) {
NSString *filePath = [_documentsDirectory stringByAppendingPathComponent:_selectedFile];
NSString *modifiedName = [NSString stringWithFormat:@"%@_%@", _appDelegate.mcManager.peerID.displayName, _selectedFile];
NSURL *resourceURL = [NSURL fileURLWithPath:filePath];
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
NSProgress *progress = [_appDelegate.mcManager.session sendResourceAtURL:resourceURL
withName:modifiedName
toPeer:[[_appDelegate.mcManager.session connectedPeers] objectAtIndex:buttonIndex]
withCompletionHandler:^(NSError *error) {
if (error) {
NSLog(@"Error: %@", [error localizedDescription]);
}
else{
UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"MCDemo"
message:@"File was successfully sent."
delegate:self
cancelButtonTitle:nil
otherButtonTitles:@"Great!", nil];
[alert performSelectorOnMainThread:@selector(show) withObject:nil waitUntilDone:NO];
[_arrFiles replaceObjectAtIndex:_selectedRow withObject:_selectedFile];
[_tblFiles performSelectorOnMainThread:@selector(reloadData)
withObject:nil
waitUntilDone:NO];
}
}];
//NSLog(@"*** %f", progress.fractionCompleted);
[progress addObserver:self
forKeyPath:@"fractionCompleted"
options:NSKeyValueObservingOptionNew
context:nil];
});
}
}
可以通过 NSProgress查询相关状态。
7、接收资源:
-(void)session:(MCSession *)session didStartReceivingResourceWithName:(NSString *)resourceName fromPeer:(MCPeerID *)peerID withProgress:(NSProgress *)progress{
NSDictionary *dict = @{@"resourceName" : resourceName,
@"peerID" : peerID,
@"progress" : progress
};
[[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:@"MCDidStartReceivingResourceNotification"
object:nil
userInfo:dict];
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
[progress addObserver:self
forKeyPath:@"fractionCompleted"
options:NSKeyValueObservingOptionNew
context:nil];
});
}
协议分析时,我们是基于WiFi进行分析,因为这样便于抓包。
抓到的数据包如下图:
可以看到主要是基于如下几个协议:
Bonjour在法语中是 Hello 的意思,即:主要用来做服务发现。
STUN主要用来做端口映射,便于两台设备直接建立连接。
剩下的两个协议未知:一个基于TCP,一个基于UDP。
基于 TCP 的,我们看下TCP Stream:
注意下图中红框部分:
这是某种握手机制,首先是交换设备ID,然后会基于Binary Plist 交换信息。
首先提取plist, 提取plist时要参考 tcp stream 中的起始字节与结束字节,
将 plist 提出来后,
会看到一共交换了三个plist:
plist-1:
MCNearbyServiceInviteIDKey:MCEncryptionOption—>1, MCEncryptionNone—>0;
MCNearbyServiceMessageIDKey:序号
MCNearbyServiceRecipientPeerIDKey:接收者的PeerID
MCNearbyServiceSenderPeerIDKey:发送者的PeerID
plist-2:
MCNearbyServiceAcceptInviteKey:是否接收连接
MCNearbyServiceConnectionDataKey
plist-3:
MCNearbyServiceConnectionDataKey
如上只是说了plist的内容,
但是在 tcp stream 中我们还看到了设备ID,
设备ID是如何生成的呢?
通过代码逆向可以得到一个大概的结论:
设备ID在 -[MCPeerIDInternal initWithIDString:pid64:displayName:] 中实现,
基本策略是:
设备间交换ID时需要进行序列化,
序列化的方法为:-[MCPeerID serializedRepresentation]
总结起来就是:PeerID = 基于pid64生成前 9 byte + displayName
附反编译结果:
void * -[MCPeerID initWithDisplayName:](void * self, void * _cmd, void * arg2) {
STK33 = r5;
STK35 = r7;
sp = sp - 0x28;
r5 = arg2;
arg_20 = self;
arg_24 = *0x568f0;
r6 = [[&arg_20 super] init];
if (r6 != 0x0) {
if ((r5 == 0x0) || ([r5 length] == 0x0)) {
r0 = [r6 class];
r0 = NSStringFromClass(r0);
var_0 = r0;
[NSException raise:*_NSInvalidArgumentException format:@"Invalid displayName passed to %@"];
}
else {
if ([r5 lengthOfBytesUsingEncoding:0x4] >= 0x40) {
r0 = [r6 class];
r0 = NSStringFromClass(r0);
var_0 = r0;
[NSException raise:*_NSInvalidArgumentException format:@"Invalid displayName passed to %@"];
}
}
arg_8 = r6;
arg_C = r5;
r8 = CFUUIDCreate(*_kCFAllocatorDefault);
CFUUIDGetUUIDBytes(&arg_10);
r11 = (arg_1C ^ arg_14) << 0x18 | (arg_1C ^ arg_14) & 0xff00 | 0xff00 & (arg_1C ^ arg_14) | arg_1C ^ arg_14;
r10 = 0xff00 & (arg_10 ^ arg_18) | ((arg_10 ^ arg_18) & 0xff00) << 0x8 | arg_10 ^ arg_18 | arg_10 ^ arg_18;
r5 = _makebase36string(r11, r10);
if (*_gVRTraceErrorLogLevel < 0x6) {
asm{ strd r4, r5, [sp] };
VRTracePrint_();
}
else {
if (*(int8_t *)_gVRTraceModuleFilterEnabled != 0x0) {
asm{ strd r4, r5, [sp] };
VRTracePrint_();
}
}
r4 = [NSString stringWithUTF8String:r5];
free(r5);
CFRelease(r8);
r0 = [MCPeerIDInternal alloc];
var_0 = r10;
arg_4 = arg_C;
r0 = [r0 initWithIDString:r4 pid64:r11 displayName:STK-1];
r6 = arg_8;
r6->_internal = r0;
}
r0 = r6;
Pop();
Pop();
Pop();
return r0;
}
[[MCPeerIDInternal alloc] initWithIDString:_makebase36string(...) pid64:r11 displayName:STK-1]
前面的 plist 中有 Data Key,我们没有做过多说明,
接下来我们大概看看 Data Key 的生成:
在初始化一个多点连接的 Session 时,我们可以指定加密方式,
这个加密方式是个枚举类型:
MCEncryptionOptional = 0
MCEncryptionRequired = 1
MCEncryptionNone = 2
从上图可以看出加密方式会影响Data Key,
但是完全通过抓包来分析 Data Key 是比较耗时的,
而且很可能会有遗漏。
通过代码逆向,我们找到负责 Data Key 生成的类:
这里可以作为分析 Data Key 的起点,
有需要的兄弟可以进行深入分析。
上面我们都是在说基于 TCP 的未知协议,
接下来我们看看基于 UDP 的未知协议。
UDP数据流:
具体一个UDP数据包:
可以看出它是在 DTLS 之上做了封装,
我们只要抛弃到 0xd0 就可以让 Wireshark 进行识别分析。
这里需要说下 BH-US 大会上没有公布具体的工具与方法,
我处理的方法是写一个 Custom Protocol Dissector:
-- Apple Mutipeer Connectivity Custom DTLS Protocl
-- cache globals to local for speed.
local format = string.format
local tostring = tostring
local tonumber = tonumber
local sqrt = math.sqrt
local pairs = pairs
-- wireshark API globals
local Pref = Pref
local Proto = Proto
local ProtoField = ProtoField
local DissectorTable = DissectorTable
local Dissector = Dissector
local ByteArray = ByteArray
local PI_MALFORMED = PI_MALFORMED
local PI_ERROR = PI_ERROR
-- dissectors
local dtls_dissector = Dissector.get("dtls")
apple_mcdtls_proto = Proto("apple_mcDTLS", "Apple Multipeer Connectivity DTLS", "Apple Multipeer Connectivity DTLS Protocol")
function apple_mcdtls_proto.dissector(buffer, pinfo, tree)
local mctype = buffer(0, 1):uint()
if mctype == 208 then
pinfo.cols.protocol = "AppleMCDTLS"
pinfo.cols.info = "Apple MC DTLS Payload Data"
local subtree = tree:add(apple_mcdtls_proto, buffer(), "Apple MC DTLS Protocol")
subtree:add(buffer(0, 1),"Type: " .. buffer(0, 1):uint())
local size = buffer:len()
subtree:add(buffer(1, size - 1), "Data: " .. tostring(buffer))
dtls_dissector:call(buffer(1):tvb(), pinfo, tree)
end
end
local function unregister_udp_port_range(start_port, end_port)
if not start_port or start_port <= 0 or not end_port or end_port <= 0 then
return
end
udp_port_table = DissectorTable.get("udp.port")
for port = start_port,end_port do
udp_port_table:remove(port, apple_mcdtls_proto)
end
end
local function register_udp_port_range(start_port, end_port)
if not start_port or start_port <= 0 or not end_port or end_port <= 0 then
return
end
udp_port_table = DissectorTable.get("udp.port")
for port = start_port,end_port do
udp_port_table:add(port, apple_mcdtls_proto)
end
end
register_udp_port_range(16400, 16499)
在 Wireshark 中使用自定义协议进行处理后:
这里识别出协议后,我们不做继续分析,
但是评估安全性时,比如在手机上 kill 调 ssl 后,
可以在 DTLS 的 Payload 中看到明文数据。
前文中也提到了,安全性的控制是在初始化 MCSession 时控制的,
默认是使用 MCEncryptionOptional,
但是当有一方是 MCEncryptionNone 时会发生降级,即:通信不加密。
但是当双方都是 MCEncryptionOptional,通信也是不安全的,
可能发生中间人攻击:
实施中间人攻击首先要识别出基于 TCP 一些数据包,
如上图中的浅色部分,数据包都是有特点的,
因此是可以识别的。
但是没有演示中间人攻击的原因是,
plist文件中的数据貌似是有关联关系,简单的将0改为1,
并不会将 false 改成 true,会造成 plist 无效,
因此实施中间人攻击时可能需要将整个 plist 都截获后,
修改,再发送。