iphone的推送(PUSH)功能原理浅析

第一部分：Push原理(以下绝大多数内容参考自、图片来自iPhoneOSReferenceLibrary)机制简介Push的工作机制可以简单的概括为下图图中，Provider是指某个iPhone软件的Push服务器。APNS是ApplePushNotificationService（ApplePush服务器）的缩写，下文统一使用该缩写。因此，整个过程可以分为三个阶段，下面用大家常用的聊天客户端BeejiveIM来说明。（BeejiveIM是一款支持多账户登录的支持Push的iPhone聊天客户端，支持MSN、GoogleTalk等）此时Provider为BeejiveIM服务器，我们在BeejiveIM上登陆MSN,其实软件是先把登录信息发送到BeejiveIM服务器，再通过其服务器来登陆MSN。因此，当我关闭了BeejiveIM，BeejiveIM服务器会继续为我登陆MSN，此时如果有人对我的MSN账户发送了消息，那么就会触发Push。此时：第一阶段：BeejiveIM服务器把要发送的消息、目的iPhone的标识打包，发给APNS。第二阶段：APNS在自身的已注册Push服务的iPhone列表中，查找有相应标识的iPhone，并把消息发到iPhone。第三阶段：iPhone把发来的消息传递给相应的应用程序，并且按照设定弹出Push通知。Push认证许多朋友说Push不能用。其中一大部分，就是在认证阶段就出了问题。想了解原因？请细看：这里所说的认证机制，实际上包含两层。一层是物理连接上的认证，另一层则才是涉及到iPhone设备令牌的认证。物理连接上的认证：SSL/TLS链接（如果你了解TLS，那么这里我几乎无需介绍。）iPhone在开启Push的时候，会连接APNS建立一条TLS加密链接。每一台正常的iPhone都有一个独有的设备证书，而APNS也有一个服务器证书。两者建立的时候，会验证彼此的证书有效性。TLS链接一旦建立，在没有数据的情况下，只需要每隔15分钟进行一次保活的握手，因此几乎不占流量。而一旦因为意外原因导致链接中断，iPhone会不断重新尝试建立TLS链接，直到成功。更高一层次：基于token(令牌)的认证在机制简介里，我提到过APNS判断Push推送消息该发给哪台iPhone的依据是一个“目的iPhone的标识”，这个标识就是devicetoken(设备令牌)。设备令牌是怎么生成的呢？是每次建立TLS连接时，APNS通过前一层次(TLS层)里我们提到的每台正常的iPhone唯一的设备证书(uniquedevicecertificate)，并用令牌密钥(tokenkey)加密生成的。在令牌生成了之后，APNS会把设备令牌(devicetoken)返回给iPhone，而对应的Push应用程序（如BeejiveIM），则把返回来的设备令牌(devicetoken)直接发送给Provider（如BeejiveIM服务器）。这样，当Provider有Push消息要发送时，就会把对应帐号的设备令牌(devicetoken)和消息一起发送给APNS，而APNS再依据设备令牌(devicetoken)，找到相应TLS链接的iPhone，并发送相应的Push消息。以上复杂的流程可以归纳为下面这幅图：图中，ClientApp是iPhone上的Push应用程序。（图中缺了一条（当有Push消息时）由Provider到APNS的链接）最重要的部分——每台iPhone独有的设备证书和密钥的来历正常的iPhone刷系统之后，是没有设备证书和密钥的。这就是为什么iPhone会需要连接到iTunes上进行激活——激活过程中，Apple会分配给每台iPhone独一无二的设备证书(devicecertificate)和密钥(key)。以上我仅仅介绍了从iPhone到APNS的链接建立。其实从Provider到APNS也有一条TLS链接，但是与本文关系不大，所以不多加介绍了。我的PUSH问题出在哪里？相信许多同学都抱有这样的疑问。正如上文提到的，iPhone的Push需要APNS生成对应iPhone的设备令牌，但生成这个令牌又需要iPhone上的有效的设备证书(devicecertificate)和密钥(key)，但是：iPhoneOS3.X使用blacksn0w进行解锁的过程，是不经过iTunes的，而blacksn0w本身又不生成对应的设备证书(devicecertificate)和密钥(key)，因此这样解锁完的iPhone根本不可能与APNS建立任何的TLS链接，Push自然废了。有关各种pushfix补丁要修补这个问题，唯一的办法就是重新生成唯一且有效的设备证书(devicecertificate)和密钥(key)。但是要知道，证书是需要机构签发的，自己一个人随便弄的一个证书，只会被APNS认为是无效证书。（SSL证书一个多少钱大家可以去查查）并且对应的文件似乎还和iPhone本机的一些内容相关，不是直接制作好的文件放进去就可以的。于是，最早，devteam推出了一个测试版补丁，Pushfixbydevteam（通过他们的twitter发布的，因此官网没有消息）。这个补丁初期很有效。但是仅在iPhone2G上比较正常。之后某人士发布pushfix1.0了。由于使用了不同的生成方法，因此在新版本iPhone上也正常工作了。于是风靡一时。然而，以上两个补丁都有严重的隐患——他们使用了一个固定的证书作为设备证书(devicecertificate)。因此在不同iPhone上的区别仅仅在于生成的密钥(key)不同。（待确认）上面提到过，APNS依靠每台iPhone独一无二的设备证书(devicecertificate)和密钥(key)来生成独一无二的设备令牌(devicetoken)，用来标识每台iPhone。但当多个iPhone的设备证书(devicecertificate)完全一致时，就存在一定几率使得多个iPhone获得相同的设备令牌(devicetoken)而随着这两个补丁的使用人数不断增加，使得出现获得相同设备令牌(devicetoken)的iPhone数量大大增加了。当这些相同设备令牌(devicetoken)的iPhone上启用了同一个应用程序的Push的时候，就极有可能出现彼此间的Push串发的现象。——如某论坛目前N多人抱怨QQ的Push到别人iPhone上的情况就是如此。之后，Pushfix的作者，声称自己可以为每台iPhone手工制作唯一的设备证书(devicecertificate)和密钥(key)，并且开始提供了付费服务，并且最终推出了付费的Pushfix2.0——其通过cydia安装的原理是，在安装的时候在线连接到pushfix站点检查对应iPhone的imei确定是否付费再自动下载对应的证书。虽然不知道他是怎么制作这些证书的。但是经过晓晓的验证，他制作的证书确实是有效的。Push问题确实修复了。在这之后，某论坛上出现了一个叫做Pushfix_D的补丁，声称无需付费也能直接修复问题。然而，——考虑到一些情况，我决定把对Pushfix_D的判断用英文发出来。当然，制作者肯定很清楚下面写的东西：）itcontainsthesamereleasedpushkeysfrombackinJuly2009.Everybodygetsthesamekey,soitisgoingtohaveallthesameproblemsofALLthefreepushfixes.Pushisn'tgoingtoworkverylonganditisgoingtodrainyourbattery.其他出错的情况我的iPhone在cmwap下无法push？！对的，这完全正常。在wap网内，TLS链接几乎无法建立成功。我的iPhone在Wi-Fi下无法push？！实际上这得说是iPhone与某些无线路由器的不兼容。如果无线路由器开启了DNS转发功能，那么很有可能你的iPhone无法成功与APNS服务器建立TLS链接。解决方法：关闭无线路由器的DNS转发功能，手动为iPhone的Wi-Fi连接设置DNS为8.8.8.8补充，实际上，这也就是为什么iPhone连接到Wi-Fi上而又不能收到Push的时候，会变得发热且非常耗电。因为iPhone会不断尝试建立TLS链接。如何得知我的Push是否破解成功？一个简单的方法就是安装TwitbirdPro版本。在其Accounts页面，会显示当前软件的Push注册状况。或者你可以用WinSCP之类的软件查看iPhone上的/var/mobile/Library/Preferences/com.apple.apsd.plist文件状态。如果其大小为119字节，则说明该iPhone已经成功取得了设备令牌(devicetoken)，并保存在该文件中。如果小于该大小，则说明该iPhone已经和APNS链接过，但是未能取得设备令牌(devicetoken)。如果没有该文件，那说明该iPhone根本没能成功连接到APNS。其他一些值得注意的问题iPodTouch与iPhone的Push机制不完全相同，锁屏后15分钟方检查一次。故请勿与上文对号入座。APNS在发送Push消息时，如果发现对应的iPhone链接中断，则会延后几分钟再发送。超过一个时间后，Push消息会被删除。因此请注意你的网络状况是否影响Push正常工作。如上文所说，每台iPhone的设备令牌(devicetoken)储存在/var/mobile/Library/Preferences/com.apple.apsd.plist文件中。这就是为什么每次需要重装Push补丁时，建议删除push程序并删除该文件。使用sbsettings的EDGE开关关闭EDGE，却不关闭Push的话，会导致iPhone不断尝试建立TLS连接，最终耗尽电量。因此，如果你不打算或不能用Push，请关闭Push选项。对软件的Push服务器(Provider)而言，Wi-Fi与手机网络是一样的，在Push处理上不会有任何区别。虽然已经解释的很清楚，但还是明说一句，只要TLS连接正常，Push服务就是实时的，速度仅取决于Provider而已。题外话，iPhone上的邮件推送为PushMail技术，与本文所说的Push完全不同。请查阅ExchangeDirectPush相关内容。福利一句话，如果你觉得Push没什么用，那只能说明你见识太少。在以下页面可以查看一些支持Push的优秀软件。内容参考：iPhoneOSReferenceLibrary