钱包基础设施与安全模型
行业背景
钱包系统通常依赖一种或多种基础密码学方法来保护私钥。了解这些方式有助于理解本文档所述的安全模型。
Shamir's Secret Sharing (SSS)
SSS 将私钥拆分为多份份额，需要达到最低门槛才能重建原始密钥。它提供完美保密性——低于门槛的任意数量份额都不会泄露关于密钥的任何信息。SSS 成熟、工具链完善且速度快（签名 20–40 ms）。代价是私钥必须完全重组才能签名，在重组瞬间形成单点故障。
Threshold Signature Schemes (TSS)
TSS（通常称为 MPC）允许多方共同生成签名，而无需重组私钥。这消除了 SSS 的重组风险。代价是成熟度——首个高效的两方 ECDSA 协议直到 2017 年才出现——以及性能：每次签名都涉及网络往返，可能带来数秒级延迟。
Trusted Execution Environments (TEE)
TEE 在硬件 enclave 内执行密码学运算，确保密钥材料永不暴露且仅运行授权代码。客户端可通过 attestations 验证运算。TEE 扩展性好，且避免 TSS 的往返延迟，但其安全性依赖 enclave 完整性，历史上曾易受侧信道攻击。
WebAuthn PRF 扩展
WebAuthn PRF（Pseudo-Random Function）扩展从用户的 passkey 硬件——Apple 设备上的 Secure Enclave、Windows 上的 TPM、Android 上的 Titan chip——派生确定性密钥。该密钥绑定设备与用户的生物识别或 PIN，在认证过程中于设备上计算，且永不传输。它使一类钱包设计成为可能：密钥材料可用服务器从未见过的密钥加密。
三方密钥保护
概述
本系统中的私钥从不以完整形式存储——不在用户设备上，不在我们的服务器上，不在任何地方。相反，密钥材料通过 3-of-3 secret sharing 方案在三个独立方之间进行密码学拆分。三方必须协作才能重建密钥。少于三方在数学上不会泄露关于私钥的任何信息。
这是一种混合模型：将基于 passkey 的客户端加密（PRF-as-KEK）、secret sharing 与隔离的服务器端 enclave 结合为单一架构。由此得到的构造与 Shamir's Secret Sharing 具有相同的信息论安全保证——低于门槛的任意子集都无法获得关于密钥的信息——同时将一份份额绑定到用户的物理 authenticator 硬件，使仅服务器端被攻破无法重建密钥。
这是所有现代设备（iOS、macOS、Android 与 Windows 上的主流浏览器）的默认安全模型。
三方
第一方 — 用户的 Authenticator
用户的 passkey 硬件计算与设备及用户生物识别或 PIN 绑定的确定性密钥。该输出称为 PRF output，在认证过程中于设备上生成，不会传输到任何地方。不存储。不记录。仅在签名操作期间存在于内存中。
该密钥是用户参与密钥重建的贡献。没有它，另外两方无法单独生成可用的私钥。
第二方 — API
API 存储用户密钥材料的加密副本。该副本使用用户的 PRF 派生密钥加密，而 API 从未见过该密钥。API 控制访问——仅向出示由用户已注册 passkey 签名的有效 WebAuthn assertion 的请求释放该加密载荷。但 API 本身无法解密该载荷。
API 充当经认证的交付机制，而非密钥托管方。
第三方 — Crypto Enclave
独立于 API 运行、拥有自身加密密钥与基础设施的隔离系统持有服务器端密钥份额。该份额在静态存储时使用仅 enclave 知晓的密钥加密。enclave 仅在请求通过 assertion 验证后释放解密后的份额，且仅用于在最终签名步骤中与用户份额合并。
enclave 永远看不到用户的 PRF output、用户的密钥份额或组装后的私钥。
安全属性
无单点故障
| 场景 | 后果 |
|---|---|
| 用户设备被盗 | 攻击者无法复现生物识别/PIN；无法获得 PRF output |
| API 完全被攻破 | 攻击者仅获得用其从未见过的密钥加密的密文 |
| Enclave 完全被攻破 | 攻击者获得密钥的一份份额；另一份不在任何被攻破的系统上 |
| API 与 Enclave 同时被攻破 | 攻击者获得加密用户载荷与服务器份额——但仍无法在物理 authenticator 提供 PRF output 的情况下解密用户载荷 |
最后一项是关键。即使全部服务器端基础设施被完全攻破，仍不足以重建私钥。用户的 authenticator 是任何服务器端入侵都无法绕过的密码学关卡。
信息论安全
混合模型继承与 Shamir's Secret Sharing 相同类别的安全保证：密钥拆分不仅是计算安全性——而是信息论安全。持有三方中任意两方材料的攻击者，即使拥有无限计算能力，也无法获得关于私钥的信息。仅凭两方数据，无论时间与多少硬件，都不存在能推导出密钥的算法。这与 one-time pad 提供的保证相同。
非托管设计
我们同时运营 API 与 enclave。尽管如此，我们无法单方面访问用户资金。用户的 PRF output 是缺失的一环——它在用户硬件内生成且永不传输。我们无法访问资金并非政策或服务条款承诺——而是不受内部访问控制、监管压力或基础设施被攻破影响的数学约束。
交易如何签名
所有签名均在用户设备上进行。私钥从未在任何服务器上组装。
- 用户在应用中批准交易。设备通过生物识别或 PIN 认证用户。
- 设备在本地计算硬件绑定的 PRF 密钥。该密钥永不离开设备。
- 应用从 API 获取加密用户载荷，从 enclave 获取服务器份额。二者单独均不可用。
- 在用户设备上的内存中：硬件密钥解密用户载荷，得到用户密钥份额。两份份额合并为完整私钥。
- 私钥对交易签名——完全在设备上完成。
- 私钥立即从内存清除。不缓存、不持久化、不记录。
完整私钥仅存在毫秒级，仅存在于用户设备上，且仅在签名期间。任何服务器都看不到它。
私钥导出
若用户选择导出私钥——例如迁移到其他钱包——同样原则适用。密钥完全在用户设备上重建并交付。 服务器提供加密份额，但解密与组装在本地完成。导出过程中私钥不会经过任何服务器，也不会对任何服务器可见。
Passkey 同步与跨设备访问
现代平台——Apple 上的 iCloud Keychain、Android 上的 Google Password Manager——会在用户设备间同步 passkey。用于密钥重建的硬件绑定密钥属于同步的 passkey 材料的一部分，意味着同一 PRF output 可在用户同步组内的任意设备上复现。这跨设备保持三方安全模型：任意同步设备均可参与签名，无需服务器端架构变更。
用户会获知 passkey 是否已同步到其云账户，从而始终了解钱包的可恢复性。
PRF 支持在 iOS 18+、macOS Sequoia 15.4+、Android 14+ 与 YubiKey 5 系列上可用。不支持 PRF 的平台使用服务器端签名回退。
与传统钱包安全对比
| 模型 | 私钥位置 | 谁能访问资金 |
|---|---|---|
| 标准自托管（助记词） | 由用户保存 | 持有助记词的任何人 |
| 交易所 / 热钱包托管 | 由运营方保存 | 运营方（以及攻破运营方的任何人） |
| 硬件钱包 | 保存在设备上 | 持有物理设备 + PIN 的任何人 |
| 本系统 | 从不完整存储 | 需要用户实时 authenticator 与服务器基础设施同时参与 |
摘要
本混合模型——结合基于 PRF 的客户端加密、secret sharing 与隔离 enclave——将信任分布于三个真正独立的方，使任意两方子集无法重建私钥，并与 Shamir's Secret Sharing 具有相同的信息论安全保证。用户生物识别绑定的硬件密钥是整个系统的密码学锚点。无论服务器端基础设施被攻破到何种程度，没有用户的物理参与都无法产生有效签名。