在 iOS 和 iPadOS 生态系统中，强制性代码签名是确保操作系统和应用程序安全性的核心机制。此机制通过使用 Apple 颁发的证书对所有可执行代码进行签名，确保代码的来源可靠且未被篡改。本文将详细探讨强制性代码签名的工作原理、实施过程以及其在维护设备安全中的作用。
1. 强制性代码签名的概念
1.1 强制性代码签名的定义
强制性代码签名是指操作系统要求所有可执行代码在运行前必须使用有效的数字签名进行验证。这种签名由受信任的证书颁发机构（Apple）签发，确保代码的完整性和来源的可信性。强制性代码签名旨在防止未经授权的代码执行，降低恶意软件和代码篡改的风险。
1.2 信任链的概念
信任链是强制性代码签名的核心理念之一。在 iOS 和 iPadOS 中，信任链从操作系统扩展到应用程序，形成一个完整的验证链条：
- 操作系统级签名：操作系统核心组件和系统应用程序（如“邮件”和 Safari 浏览器）由 Apple 签名。
- 应用程序签名：第三方应用程序必须使用 Apple 颁发的证书进行签名，以确保它们在安装和运行时的合法性和完整性。
2. 代码签名的实施
2.1 代码签名的要求
iOS 和 iPadOS 强制要求所有可执行代码在运行前必须经过签名，具体包括：
- 应用程序二进制文件：应用程序的主可执行文件。
- 嵌入的动态库和框架：应用程序中使用的所有动态库和框架。
- 插件和扩展：应用程序中的插件和扩展模块。
2.2 签名的过程
2.2.1 证书的获取
开发者需要从 Apple 获取有效的开发证书或发布证书。证书的获取包括：
- 加入 Apple 开发者计划：企业和个人开发者需加入 Apple 开发者计划，并通过验证过程。
- 申请证书：生成证书签名请求 (CSR)，并将其提交给 Apple，以获取开发证书或发布证书。
2.2.2 应用程序签名
签名过程包括以下步骤：
- 生成应用程序包：创建应用程序的二进制文件和相关资源。
- 应用程序签名：使用
codesign工具或 Xcode 对应用程序进行签名。此过程涉及将证书与应用程序二进制文件和资源进行绑定，生成数字签名。 - 生成签名验证文件：将签名信息嵌入到应用程序包中。
2.3 强制性代码签名的验证
在应用程序安装和运行时，iOS 和 iPadOS 会进行签名验证：
- 安装验证：在应用程序安装时，系统会验证签名是否有效。如果签名无效，应用程序将无法安装。
- 运行时验证：在应用程序运行时，系统会检查所有动态库和框架的签名是否匹配。如果发现任何篡改或签名无效，系统将阻止应用程序运行。
3. 强制性代码签名的安全性
3.1 防止恶意软件和篡改
强制性代码签名的主要目标是防止恶意软件的安装和运行：
- 防止恶意代码注入：通过验证应用程序及其嵌入的库和框架的签名，确保不加载未经授权的代码。
- 防止代码篡改：签名的验证可以检测到代码是否被篡改，从而防止应用程序在传输或存储过程中被恶意修改。
3.2 确保应用程序的完整性
签名机制确保应用程序在从开发者到最终用户的整个过程中保持完整性：
- 完整性校验：每次应用程序运行时，系统都会校验应用程序及其组件的完整性。
- 来源验证：签名确认应用程序来自受信任的开发者或组织，减少假冒应用程序的风险。
4. 强制性代码签名的实际应用
4.1 开发者的实践
开发者在签名应用程序时应遵循最佳实践：
- 使用最新的证书：确保使用有效的证书进行签名，定期更新证书。
- 测试签名过程：在应用程序发布前，充分测试应用程序的签名和验证过程，以确保签名无误。
4.2 用户的安全
用户可以通过以下方式增强应用程序的安全性：
- 安装可信应用程序：仅从 App Store 或受信任的企业分发渠道安装应用程序。
- 监控应用程序权限：定期检查已安装应用程序的权限，确保没有未经授权的访问。
5. 结论
强制性代码签名是 iOS 和 iPadOS 中确保应用程序安全性和完整性的关键机制。通过强制要求所有可执行代码使用 Apple 颁发的证书进行签名，并在安装和运行时进行验证，iOS 和 iPadOS 保护了用户免受恶意软件和代码篡改的威胁。理解和实施强制性代码签名不仅能提高应用程序的安全性，还能增强用户对应用程序的信任。
