服务器信任质询

NSURLSession 与 NSURLAuthenticationMethodServerTrust —— 从零开始的“服务器信任质询”全流程

目标读者：刚接触 iOS 网络开发、准备理解 HTTPS 与证书校验细节的同学
出发点：搞清楚为什么会有“质询”、质询的触发时机、以及在 delegate 里怎么正确地处理它。

1. 质询到底是什么？

当 URLSession 发现需要某种额外凭据（credential）才能继续网络交互时，会暂停请求并向你抛出 authentication challenge。对 HTTPS 来说，最常见的触发类型就是 NSURLAuthenticationMethodServerTrust：

1. 服务器把 X.509 证书链塞进 TLS 握手。

2. 客户端（iOS TLS 实现 + ATS 默认策略）检查：

   • 证书是否在有效期、是否被吊销；
   • 证书链是否能追溯到系统或配置的受信根 CA；
   • 证书的 CN/SAN 是否与请求的 host 完全匹配。

3. 如果 全部 检查都能自动通过，URLSession 不会打扰你——直接走默认证书校验并继续请求。

4. 只要 你实现了 session-level delegate 方法
   urlSession(_:didReceive:completionHandler:)，系统就会把步骤 2 的工作“交卷”给你——即使校验本来能自动通过。

🚩 所以：不实现该 delegate == 自动信任系统 CA + ATS 默认策略；实现 delegate == 你必须亲自裁定是否信任。

2. 质询出现的典型场景

3. 基础实现（Swift 5+）

/// 在创建 URLSession 时指定 delegate，而不是用 URLSession.shared
let session = URLSession(configuration: .default,
                         delegate: self,
                         delegateQueue: nil)

extension YourNetworkManager: URLSessionDelegate {

    /// 系统对“服务器信任”发起的质询都会走到这里
    func urlSession(_ session: URLSession,
                    didReceive challenge: URLAuthenticationChallenge,
                    completionHandler: @escaping (URLSession.AuthChallengeDisposition, URLCredential?) -> Void) {

        guard challenge.protectionSpace.authenticationMethod == NSURLAuthenticationMethodServerTrust,
              let serverTrust = challenge.protectionSpace.serverTrust else {
            // 交给系统默认处理（例如 HTTP Basic、客户端证书等）
            completionHandler(.performDefaultHandling, nil)
            return
        }

        // 1️⃣ 让系统再跑一次标准评估
        if SecTrustEvaluateWithError(serverTrust, nil) {
            let credential = URLCredential(trust: serverTrust)
            completionHandler(.useCredential, credential)   // 继续请求
        } else {
            completionHandler(.cancelAuthenticationChallenge, nil) // 终止
        }
    }
}

iOS 13- 及更早版本用 SecTrustEvaluate；iOS 13+ 强烈建议改用 SecTrustEvaluateWithError 以拿到 CFError 信息并避免阻塞 main thread。

Objective-C 版本（简化）

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
        didReceiveChallenge:(NSURLAuthenticationChallenge *)challenge
          completionHandler:(void (^)(NSURLSessionAuthChallengeDisposition, NSURLCredential * _Nullable))completionHandler {

    if ([challenge.protectionSpace.authenticationMethod isEqualToString:NSURLAuthenticationMethodServerTrust]) {
        SecTrustRef trust = challenge.protectionSpace.serverTrust;
        if (SecTrustEvaluateWithError(trust, NULL)) {
            NSURLCredential *cred = [NSURLCredential credentialForTrust:trust];
            completionHandler(NSURLSessionAuthChallengeUseCredential, cred);
        } else {
            completionHandler(NSURLSessionAuthChallengeCancelAuthenticationChallenge, nil);
        }
        return;
    }
    completionHandler(NSURLSessionAuthChallengePerformDefaultHandling, nil);
}

4. 深入：自签名证书与 SSL Pinning

4.1 只信任 Bundle 中的根证书

if let certPath = Bundle.main.path(forResource: "myRootCA", ofType: "cer"),
   let certData = try? Data(contentsOf: URL(fileURLWithPath: certPath)),
   let rootCert = SecCertificateCreateWithData(nil, certData as CFData) {

    SecTrustSetAnchorCertificates(serverTrust, [rootCert] as CFArray)
    SecTrustSetAnchorCertificatesOnly(serverTrust, true)

    if SecTrustEvaluateWithError(serverTrust, nil) {
        completionHandler(.useCredential, URLCredential(trust: serverTrust))
    } else {
        completionHandler(.cancelAuthenticationChallenge, nil)
    }
}

SecTrustSetAnchorCertificatesOnly=true 的效果是“把系统根 CA 全部踢出，仅信任我给定的这一束证书”。

4.2 公钥 Pinning（效率更高，证书续期更灵活）

guard let serverTrust = challenge.protectionSpace.serverTrust else { ... }
guard SecTrustEvaluateWithError(serverTrust, nil) else { ... }

let serverPublicKey = SecTrustCopyKey(serverTrust)!
let serverKeyData   = SecKeyCopyExternalRepresentation(serverPublicKey, nil)! as Data
let serverKeyHash   = SHA256(serverKeyData) // 自己写或 CryptoKit

if pinnedHashes.contains(serverKeyHash) {
    completionHandler(.useCredential, URLCredential(trust: serverTrust))
} else {
    completionHandler(.cancelAuthenticationChallenge, nil)
}

5. 典型错误排查清单

6. 最佳实践速览

• 不做弱校验。切勿直接 .useCredential 而不跑 SecTrustEvaluateWithError，那等同于“信任一切”，上线会被审核拒绝。
• Pin 公钥而非整张证书，减少因证书续期频繁发版。
• 按需配置 ATS。绝大多数生产 HTTPS 服务都可以满足 ATS 默认要求：TLS 1.2+、至少 RSA 2048 或 ECC 256 、SHA-256 签名。
• 调试与上线严格隔离。把抓包例外、测试根证书全部写在 #if DEBUG ... #endif 分支中。

结语

NSURLAuthenticationMethodServerTrust 看似只是“系统多问一句，你到底信不信任这台服务器？”，但背后承载的是 PKI、TLS 乃至你 App 用户的数据安全。真正的安全措施都在“默认正确”与“最小权限”：

默认让系统校验一切，只有当你非常确定要改时才介入，并且介入后要保证比系统 更严格 而不是更松。

掌握这些基础，你就能轻松向自签环境、抓包调试甚至 SSL Pinning 过渡，也能对任何“为什么连接被取消？”作出快速诊断。愿你写出的每一行网络代码都能经得起安全审计与真实攻击的考验。