谈谈 iOS 识别虚拟定位调研

前言

最近业务开发中，有遇到我们的项目 app 定位被篡改的情况，在 android 端表现的尤为明显。为了防止这种黑产使用虚拟定位薅羊毛，iOS 也不得不进行虚拟定位的规避。

在做技术调研后，发现在苹果手机上，单凭一部手机，真正要实现虚拟定位，是比较难实现的，但还是有存在的可能性，公司的一个项目 app 的 bugly 记录反馈用户存在使用越狱苹果手机，这就着实让人这种行为实在有大嫌。

本人和公司伙伴的共同努力下，大致调研了以下使用虚拟定位的情况(使用 Xcode 虚拟定位的方式本文忽略)：

第一种：使用越狱手机

一般 app 用户存在使用越狱苹果手机的情况，一般可以推断用户的行为存在薅羊毛的嫌疑(也有 app 被竞品公司做逆向分析的可能)，因为买一部越狱的手机比买一部正常的手机有难度，且在系统升级和 appstore 的使用上，均不如正常手机，本人曾经浅浅的接触皮毛知识通过越狱 iPhone5s 进行的 app 逆向。

识别方式

建议一刀切的方式进行，通过识别手机是否安装了 Cydia.app,如果安装了直接判定为越狱手机，并向后台上报“设备异常”的信息。如果不使用这种方式的方式，请继续看，后面会有其他方式解决。

专业的逆向人员是绝对可以避免 app 开发者对 Cydia 的安装检测的，当然这种情况是 app 在市场上有很大的份量，被竞争对手拿来进行逆向分析，对这种情况，虚拟的识别基本毫无意义。个人建议，直接锁死停掉此手机 app 的接口服务。这里推荐一篇开发者如何识别苹果手机已经越狱[1]的文章。

代码实现

1. /// 判断是否是越狱设备 
2. /// - Returns: true 表示设备越狱 
3. func isBrokenDevice() -> Bool { 
4.      
5.     var isBroken = false 
6.      
7.     let cydiaPath = "/Applications/Cydia.app" 
8.      
9.     let aptPath = "/private/var/lib/apt" 
10.      
11.     if FileManager.default.fileExists(atPath: cydiaPath) { 
12.         isBroken = true 
13.     } 
14.      
15.     if FileManager.default.fileExists(atPath: aptPath) { 
16.         isBroken = true 
17.     } 
18.      
19.     return isBroken 
20. } 

第二种：使用爱思助手

对于使用虚拟定位的场景，大多应该是司机或对接人员打卡了。而在这种场景下，就可能催生了一批专门以使用虚拟定位进行打卡薅羊毛的黑产。对于苹果手机，目前而言，能够很可以的实现的，当数爱思助手的虚拟定位功能了。

使用步骤： 下载爱思助手 mac 客户端，连接苹果手机，工具箱中点击虚拟定位，即可在地图上选定位，然后点击修改虚拟定位即可实现修改地图的定位信息。

原理： 在未越狱的设备上通过电脑和手机进行 USB 连接，电脑通过特殊协议向手机上的 DTSimulateLocation 服务发送模拟的坐标数据来实现虚假定位，目前 Xcode 上内置位置模拟就是借助这个技术来实现的。(文章来源[2])

识别方式

一、通过多次记录爱思助手的虚拟定位的数据发现，其虚拟的定位信息的经纬度的高度是为 0 且经纬度的数据位数也是值得考究的。真实定位和虚拟定位数据如下图：

真实定位

虚拟定位

仔细观察数据，不难发现，如果我们比对获取定位信息的高度，以及对经纬度的 double 位数也进行校验，虚拟定位的黑帽子就会轻易被破了。

那么如果我们比对虚拟定位的高度为 0 时，就认定为虚拟定位，那么就会产生一个疑问，真实海拔就是零的地点，如何解决?这里科普下中国的海拔零度位置，中国水准零点位于青岛市东海中路银海大世界内的“中华人民共和国水准零点”，是国内唯一的水准零点。唯一的水准零点。

同时，因为比对经纬度的 double 位数，发现虚拟定位的位数很明显不对，核对 swift 的 float 和 double 的位数精度发现，虚拟定位的经纬度数据只是敷衍的满足 double 精度位数，swift 的 float 有效位数是 7，double 的有效位数是 15。

当然这个比较的权重是相对高度比较低的，笔者刚刚更新爱思助手版本发现新版本经纬度有更详细，但是还是达不到 double 的有效位数级别。相对于目前的爱思助手的高度比较识别为虚拟定位，已经完全可以做到。

代码实现

1. if location.altitude == 0.0 { 
2.     print("虚拟定位") 
3. } 
4.  
5. //位数作为判定的权重比，如果位数小于12(假定值,目前爱思助手的虚拟定位的此数据的位数是9)，判断为虚拟定位， 
6. //危险慎用，但是作为小权重的异常数据记录还是可以的 
7. let longitude = location.coordinate.longitude 
8. let longitudeStr = "\(longitude)".components(separatedBy: ".").last ?? "" 
9.  
10. print("经度的有效位数：\(longitudeStr.count)") 
11. if longitudeStr.count < 12 { 
12.  
13.     print("虚拟定位") 
14. } 

二、把定位后的数据的经纬度上传给后台，后台再根据收到的经纬度获取详细的经纬度信息，对司机的除经纬度以外的地理信息进行深度比较，优先比较 altitude、horizontalAccuracy、verticalAccuracy 值，根据值是否相等进行权衡后，确定。

三、

(一)通过获取公网 ip，大概再通过接口根据 ip 地址可获取大概的位置，但误差范围有点大。

1. //获取公网ip地址 
2. var ipAddress: String? { 
3.  
4.     let ipUrl = URL(string: "https://ipof.in/txt")! 
5.     let ip = try? String.init(contentsOf: ipUrl, encoding: .utf8) 
6.  
7.     return ip 
8. } 

(二)通过 Wi-Fi 热点来读取 app 位置[3]

(三)利用 CLCircularRegion 设定区域中心的指定经纬度和可设定半径范围，进行监听。

代码简略实现：

1. manager = CLLocationManager() 
2. //设置定位服务管理器代理 
3. manager?.delegate = self 
4. //设置定位模式 
5. manager?.desiredAccuracy = kCLLocationAccuracyBest 
6. //更新距离 
7. manager?.distanceFilter = 100 
8. //发送授权申请 
9. manager?.requestWhenInUseAuthorization() 
10.  
11. let latitude = 115.47560123242931 
12. let longitude = 29.9757535600194 
13. let centerCoordinate = CLLocationCoordinate2D(latitude: latitude, longitude: longitude) 
14. let locationIDStr = "" 
15. let clRegion = CLCircularRegion(center: centerCoordinate, radius: 100, identifier: locationIDStr) 
16. manager?.startMonitoring(for: clRegion) 
17.  
18. 代理方法 
19.  
20.  func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didEnterRegion region: CLRegion) { 
21.  
22. } 
23.  
24. func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didExitRegion region: CLRegion) { 
25.  
26. } 

(四)通过 IBeacon 技术，使用 CoreBluetooth 框架下的 CBPeripheralManager 建立一个蓝牙基站。这种定位直接是端对端的直接定位，省去了 GPS 的卫星和蜂窝数据的基站通信。

代码简略实现：

1. func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didRangeBeacons beacons: [CLBeacon], in region: CLBeaconRegion) { 
2.  
3.     for beacon in beacons { 
4.         var proximityStr: String = "" 
5.         switch beacon.proximity { 
6.         case .far: 
7.             proximityStr = "Unknown" 
8.         case .immediate: 
9.             proximityStr = "Immediate" 
10.         case .near: 
11.             proximityStr = "Near" 
12.         case .unknown: 
13.             proximityStr = "Unknown" 
14.         } 
15.  
16.         var beaconStr = "信号：" + beacon.proximityUUID.uuidString + "major:" + beacon.major.stringValue + "minor:" + beacon.minor.stringValue + "距离：" + beacon.accuracy + "信号：" + "\(Int64(beacon.rssi))" + "接近度：" + proximityStr 
17.  
18.         print("beacon信息: \(beaconStr)") 
19.     } 
20.  
21. } 
22.  
23. func locationManager(_ manager: CLLocationManager, rangingBeaconsDidFailFor region: CLBeaconRegion, withError error: Error) { 
24.  
25. } 
26.      
27. ---------------------------------------------------------------------------------- 
28.  
29. //不能单独创建一个类遵守CBPeripheralManagerDelegate协议，需要先遵守NSObjectProtocol协议，这里直接继承NSObject 
30. class CoreBluetoothManager:NSObject, CBPeripheralManagerDelegate {  
31.      
32.     //建立一个蓝牙基站。 
33.     lazy var peripheralManager: CBPeripheralManager =  CBPeripheralManager(delegate: self, queue: DispatchQueue.main, options: nil) 
34.              
35.     lazy var region: CLBeaconRegion = { 
36.          
37.         guard let uuid = UUID(uuidString: "xxx") else { 
38.             return CLBeaconRegion() 
39.         } 
40.         let major: CLBeaconMajorValue = 1 
41.         let minor: CLBeaconMajorValue = 1 
42.         let id = "创建的蓝牙基站的名称" 
43.         let region = CLBeaconRegion(proximityUUID: uuid, major: major, minor: minor, identifier: id) 
44.         return region 
45.     }() 
46.      
47.     func peripheralManagerDidUpdateState(_ peripheral: CBPeripheralManager) { 
48.          
49.         switch peripheral.state { 
50.         case CBManagerState.poweredOn: 
51.              
52.             if let data = self.region.peripheralData(withMeasuredPower: nil) as? [String : Any] { 
53.                  
54.                 self.peripheralManager.startAdvertising(data) 
55.             } 
56.              
57.         case CBManagerState.poweredOff, 
58.              CBManagerState.resetting, 
59.              CBManagerState.unauthorized, 
60.              CBManagerState.unsupported, 
61.              CBManagerState.unknown: 
62.              
63.             break 
64.         } 
65.     } 
66.     
67.     func peripheralManagerDidStartAdvertising(_ peripheral: CBPeripheralManager, error: Error?) { 
68.          
69.     } 
70.          
71. } 

四(待完善)、 iOS防黑产虚假定位检测技术 文章的末尾附的解法本人有尝试过，一层一层通过 kvc 读取 CLLocation 的 _internal 的 fLocation，只能读取到到此。再通过 kvc 读取会报以下错误：

1. Expression can't be run, because there is no JIT compiled function 

深入研究，在苹果的官方开发文档上发现了这个解释[4]，也有说设置 debug+ 优化策略的，但 iOS 默认 bug 环境就是 -Onone 级别的。其实主要原因貌似因为 JIT 的设置是在开发 mac 客户端的时候，才能在 Signing&Capabilities 的 Hardened Runtime 中找到。关于 Allow Execution of JIT-compiled Code 的设置(官方文章[5])。最终只能卡到这里，若有大神能通过其他方式读取 CLLocation 的真实定位(这是极其完美的解决方案)，还请不吝赐教。

附：

CLLocation 对象私有变量 _internal 实例对象的官方定义[6]：

1. @interface CLLocationInternal : NSObject { 
2.     struct { 
3.         int suitability; 
4.         struct { 
5.             double latitude; 
6.             double longitude; 
7.         } coordinate; 
8.         double horizontalAccuracy; 
9.         double altitude; 
10.         double verticalAccuracy; 
11.         double speed; 
12.         double speedAccuracy; 
13.         double course; 
14.         double courseAccuracy; 
15.         double timestamp; 
16.         int confidence; 
17.         double lifespan; 
18.         int type; 
19.         struct { 
20.             double latitude; 
21.             double longitude; 
22.         } rawCoordinate; 
23.         double rawCourse; 
24.         int floor; 
25.         unsigned int integrity; 
26.         int referenceFrame; 
27.         int rawReferenceFrame; 
28.     }  fLocation; 
29.     CLLocationMatchInfo * fMatchInfo; 
30.     double  fTrustedTimestamp; 
31. } 

1. @class NSData; 
2.  
3. @interface CLLocationMatchInfo : NSObject <NSCopying, NSSecureCoding> { 
4.  
5.     id _internal; 
6. } 
7. @property (nonatomic,readonly) long long matchQuality; 
8. @property (nonatomic,readonly) CLLocationCoordinate2D matchCoordinate; 
9. @property (nonatomic,readonly) double matchCourse; 
10. @property (nonatomic,readonly) int matchFormOfWay; 
11. @property (nonatomic,readonly) int matchRoadClass; 
12. @property (getter=isMatchShifted,nonatomic,readonly) BOOL matchShifted; 
13. @property (nonatomic,copy,readonly) NSData * matchDataArray; 

参考资料

[1]用代码判断 iOS 系统是否越狱的方法: https://www.huaweicloud.com/articles/7c6b8027253c4a97196d359840f638d9.html

[2]iOS 防黑产虚假定位检测技术: https://cloud.tencent.com/developer/article/1800531

[3]Wifi 定位原理及 iOS Wifi 列表获取: http://www.caojiarun.com/2017/01/iOS_Wifilist/

[4]Allow Execution of JIT-compiled Code Entitlement: https://developer.apple.com/documentation/bundleresources/entitlements/com_apple_security_cs_allow-jit

[5]Hardened Runtime: https://developer.apple.com/documentation/security/hardened_runtime

[6]_internal 实例对象的官方定义: https://github.com/nst/iOS-Runtime-Headers/blob/master/Frameworks/CoreLocation.framework/CLLocationInternal.h

原文地址：https://mp.weixin.qq.com/s/ZbZ4pFzzyfrQifmLewrxsw