Flutter 从 TextField 安全泄漏问题深入探索文本输入流程

Flutter 的 TextField 相信大家都很熟悉,作为输入控件 TextField 经常出现在需要登录的场景,例如在需要输入密码的 TextField 上配置 obscureText: true ,这时候就会如下图所示,输入框呈现加密显示的状态。

而在登录成功之后,登录页面一般都会随之被销毁,连带着用户的账号和密码数据也应该会被回收,但是事实上有被回收吗?

一、CWE-316

事实上如果你使用 TextField 作用密码输入框,这时候你很可能会在安全合规中遇到类似 CWE-316 的警告,主要原因在于:Flutter 在进行文本输入时,和原生平台通信过程中,会有明文的文本内容残留

复现这个问题很简单,首先我们需要一个能够读取 App 运行时内存数据的工具,这里推荐使用 apk-medit ,具体使用流程为:

  • 下载 apk-medit 的压缩包,解压得到 medit 可执行文件;
  • usb 调试链接上手机,无需 root ,执行 adb push medit /data/local/tmp/medit 将可执行文件传输到手机上;
  • 执行 adb shell 进入手机命令后模式;
  • 执行 run-as <target-package-name> ,其中 target-package-name 就是你的包名;
  • 执行 cp /data/local/tmp/medit ./medit 拷贝可执行文件;
  • 执行 ./medit 进入内存检索模式;

成功之后可以看到如下图所示,进入到了待命的状态:

这时候我们在密码输入框输入 abcd12345 ,然后在终端 find abcd12345 可以看到在 String 类别下找到 7 个相关的内存数据。

之后我们通过 TextFieldcontroller 清空输入文本,销毁当前页面,跳转到空白页面下后,同时在 Flutter devTool 上主动点击 GC 清理数据,最后再回到终端执行 find abcd12345 ,结果如下图所以:

可以看到这时候还有 5 个相关数据存在内存,这里挑选一个地址,如 0x7194a57b 执行 dump 命令: dump 0x7194a500 0x7194a5ff ,结果如下图所示,可以看到此时的密码是以 map 格式存在,并且长时间都不会被回收或者销毁

这个问题目前在 Android、iOS、Linux 等平台都普遍存在,那这个问题是从哪里来的? 这就需要聊到 Flutter 里的文本输入实现流程。

二、文本输入流程

Flutter 作为跨平台框架,它的文本内容输入主要是依赖平台的通道实现,例如在 Android 上就是通过 InputConnection 相关的体系去实现。

在 Android 上,当输入法要和某些 View 进行交互时,系统会通过ViewonCreateInputConnection 方法返回一个 InputConnection 实例给输入法用于交互通信,开发者可以通过 override InputConnection 上的一些方法来进行拦截某些输入或者响应某些 key 逻辑等操作,例如:

Android SDK 里提供的 EditText 控件之所以支持文本输入,也是因为它继承的父类 TextView 实现了对应的 EditableInputConnection ,并复写了ViewonCreateInputConnection 方法。

在 Flutter 上,FlutterView 同样 override 了 onCreateInputConnection 方法,并实现了 InputConnectionAdaptor 作为交互 ,这里先简单介绍一些后面用到的对象:

  • InputConnectionAdaptorInputConnection 的实现,用于输入法和 Flutter 之间的通信交互,内部持有: TextInputChannelListenableEditingStateInputMethodManagerKeyboardManager 等对象;
  • TextInputChannelMethodChannel 的封装对象, 主要和 Dart 进行交互通信,并实现一些逻辑;
  • InputMethodManager :Android 系统的键盘管理对象,例如通过它显示/隐藏键盘,或者配置一些键盘特性;
  • ListenableEditingState:用于保存当前编辑状态,如文本内容、选择范围等等,因为 InputConnection 会需要一个 Editable 接口,而它就是 Editable 接口的子类,Andorid framework 里键盘输入的内容和状态会通过 Editable 接口进行操作;
  • TextInputPlugin : 它的作用类似于 FlutterPlugin 的作用,持有 TextInputChannelInputMethodManager 实现一些输入相关逻辑,同时本身也实现了 ListenableEditingState.EditingStateWatcher 接口,该接口当有文本输入时会被调用

简单介绍完这些对象的作用,我们回到文本输入的流程上,当用键盘输入完内容时,文本输入内容会进入到 InputConnectionAdaptorendBatchEdit ,然后如下图所示:

  • 键盘输入的内容会保存在 ListenableEditingState 里(源码里的 mEditable 参数);
  • 之后会通知到 TextInputPlugin 去格式化数据并传入 TextInputChannel ;
  • 接着通过 TextInputChannel 把数据封装在 Map 格式,然后通过 invoke 到 TextInputClient.updateEditingState 的 dart 方法上;
  • Dart 层面接收到 Map 内容之后,将输入内容更新到 TextEditingValue 上,从而渲染出输入的文本;

可以看到,整个流程主要是:通过 InputConnectionAdaptor 和输入法交互之后得到输入内容和状态,然后将数据封装为 Map 传给 Dart 层,Dart 层解析显示内容

那回到上面的 CWE-316 的问题,可以看到此时内存留残留的明文密码正是 TextInputClient.updateEditingState ,也就是原生平台传给 Dart 层的 Map 数据,这部分数据在传递之后没有被回收,导致残留在内容,出现泄漏。

事实上关于改问题,在 Flutter 的 #84708 issues 上有过讨论,虽然官方将其定义为 P3 的状态,但是从回复上可以看到,意思大概是: CWE-316 问题看起来更多是被误导,因为如果第三方可以随意访问到你的设备数据,那其实无论用什么方式都很难避免所谓的泄漏。

另外从目前的 Dart 设计上看, Dart String 对象是不可变的,一旦明文 String 进入 Dart heap,就无法确保它何时会被清理,而且即使在 String 被 GC 之后,它曾经占用的内存也将保持不变,直到整个区域被清空并交还给操作系统,或在该地址分配了一个新对象,这时候才可能会被完全清除。

另外这里额外补充两个 InputConnectionAdaptor 的知识点:performEditorActionsendKeyEvent

  • performEditorAction : 当输入法上一些特别的 Key 如 IME_ACTION_GOIME_ACTION_SENDIME_ACTION_DONE 这些 Key 被触发是时,会直接通过 TextInputChannel 将 code 发送到 Dart ;
  • sendKeyEvent : 当某些特殊按键输入时会被回调,例如点击退格键时,但是这个取决于输入的不同,例如小米安全键盘输入法的退格键就不会触发,但是小米安全键盘输入法的数字 key 就会触发该回调;

三、最后

所以就目前版本的情况来看,只要是使用了 TextField ,或者说 EditableText ,那么传输过程的 Map 残留问题可能会一直存在

当然,如果你只是使用 String 而不是使用 EditableText ,那么 Dart 上类似 typed data 或者 ffi pointers 的能力,一定程度可以解决此类的问题

如果针对 TextField 的 CWE-316 你还有什么想法,欢迎留言讨论交流~

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