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一、加密錢包的必要性

近年來區(qū)塊鏈技術(shù)的迅速發(fā)展，使得加密資產(chǎn)逐漸走入大眾的視線。目前2000多億美元的加密資產(chǎn)市值，超過2000種的加密資產(chǎn)，側(cè)面反映著全球加密資產(chǎn)規(guī)模正在高速增長。

英國一名早期挖礦者“丟失”7500枚比特幣，如今高達(dá)3億多人民幣。

2009年英國威爾士一名32歲的IT工作者詹姆士?豪威爾斯參與電腦挖比幣。2013年無意間扔掉了硬盤，其宣稱意外丟失的硬盤中存儲著7500枚比特幣私鑰，當(dāng)前市值高達(dá)3億多人民幣，至今尚未尋回。基于早期加密資產(chǎn)沒有適合的存儲方式，導(dǎo)致儲存在硬盤的私鑰也存在丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

加密資產(chǎn)存儲成為加密資產(chǎn)投資者不可忽視的需求。

2018年9月份，人民網(wǎng)轉(zhuǎn)載一篇《加密資產(chǎn)交易平臺再現(xiàn)被盜，安全問題成隱患》文章。近年來，已經(jīng)發(fā)生了眾多的盜幣事件，主要集中在加密資產(chǎn)管理平臺被攻擊、智能合約漏洞、個(gè)人密鑰丟失或竊取等方面。如今個(gè)人密鑰如何保存成為加密資產(chǎn)投資者不可忽視的問題。如果準(zhǔn)備長期投資加密資產(chǎn)，建議投資者將所持幣種存在軟件錢包中，金額較大的，則要準(zhǔn)備硬件錢包，即冷錢包，以防止交易平臺被盜竊而帶來損失。

加密資產(chǎn)的快速發(fā)展激發(fā)了對加密資產(chǎn)的安全存儲需求，加密錢包也應(yīng)運(yùn)而生。為了方便用戶記錄地址和私鑰，官方會同時(shí)發(fā)布全節(jié)點(diǎn)錢包；同時(shí)有些第三方公司為了進(jìn)一步提高用戶體驗(yàn)，相繼開發(fā)了加密錢包軟件，它們并不同步所有的區(qū)塊數(shù)據(jù)，因此稱其為輕錢包。這兩種數(shù)字錢包都屬于熱錢包。

冷錢包也稱為硬件錢包，由于私鑰不接觸網(wǎng)絡(luò)，相對安全性較高。不過由于業(yè)務(wù)場景的快速迭代以及推廣需求，無論熱錢包還是冷錢包都會有一些安全隱患會被忽視。

二、軟件錢包的主要風(fēng)險(xiǎn)

 軟件錢包可理解為下載的錢包APP，并可直接用于轉(zhuǎn)賬加密資產(chǎn)的軟件。一個(gè)加密錢包軟件的使用，包含了以下三點(diǎn)安全要素。

1. 網(wǎng)絡(luò)安全

從軟件啟動到進(jìn)行交易的一套完整的過程，其中涉及業(yè)務(wù)的過程中需要連接網(wǎng)絡(luò)，安全數(shù)據(jù)等都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

2. 軟件功能的核心數(shù)據(jù)安全

傳統(tǒng)軟件的功能如核心代碼未加密，軟件自身無校驗(yàn)，中間人數(shù)據(jù)劫持等。

3. 業(yè)務(wù)場景安全

針對錢包軟件的獨(dú)有業(yè)務(wù)場景，如助記詞的不安全保存，交易密碼設(shè)置弱口令，貨幣價(jià)格走勢數(shù)據(jù)被替換等也將會給用戶在使用錢包的安全上造成很大的危害。

數(shù)據(jù)來源：360安全

由于軟件錢包自身安全性能的不完善，以及頻頻出現(xiàn)黑客攻擊事件。硬件錢包逐步成為了很多加密資產(chǎn)投資者青睞的資產(chǎn)保存產(chǎn)品。

三、硬件錢包的安全性要素

硬件錢包是一種實(shí)體設(shè)備，私鑰儲存在設(shè)備內(nèi)的受保護(hù)區(qū)域中。到目前為止硬件錢包還沒有發(fā)生過重大錢包漏洞或者大規(guī)模資產(chǎn)丟失事件。相對而言，硬件錢包安全系數(shù)比軟件錢包要高。對此，密深科技首席科學(xué)家郭偉基認(rèn)為，一款真正意義上安全的錢包主要包涵了三方面的安全性要素：網(wǎng)絡(luò)隔離，系統(tǒng)完整性保護(hù)，錢包種子保密。

1.網(wǎng)絡(luò)隔離

即是給私鑰創(chuàng)建了一個(gè)隔離環(huán)境?，F(xiàn)有的手機(jī)和電腦與外界通過網(wǎng)絡(luò)連接，私鑰很容易遭到黑客從網(wǎng)絡(luò)發(fā)動的遠(yuǎn)程攻擊，這時(shí)候就需要硬件錢包專門保管私鑰或者錢包種子。

2.系統(tǒng)完整性保護(hù)

指的是硬件錢包系統(tǒng)能夠保護(hù)自身關(guān)鍵部件不受非法篡改。任何系統(tǒng)都存在被攻擊的可能性，在攻擊發(fā)生的時(shí)候，具備系統(tǒng)完整性保護(hù)能力的硬件錢包能夠發(fā)現(xiàn)攻擊并作出相應(yīng)的安全響應(yīng)。

目前針對系統(tǒng)完整性保護(hù)缺失的攻擊主要有供應(yīng)鏈攻擊和邪惡女傭攻擊。所謂供應(yīng)鏈攻擊，指的是硬件錢包在生產(chǎn)或者運(yùn)輸過程中被他人修改過，植入惡意軟件或者篡改系統(tǒng)邏輯。舉個(gè)例子，如果一款基于安卓系統(tǒng)的錢包使用了安卓提供的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，而該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器被更換為黑客可以預(yù)測的偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，那么該錢包產(chǎn)生的全部種子、私鑰都是黑客可以預(yù)測的。而黑客要完成收割，甚至都不需要受害人的錢包聯(lián)網(wǎng)。如果缺乏系統(tǒng)完整性保護(hù)，不能發(fā)現(xiàn)此類攻擊，用戶的資金就有被完全收割的風(fēng)險(xiǎn)。

邪惡女傭攻擊，英文叫做Evil Maid Attack，主要指的是錢包設(shè)備可能短暫被他人控制。如果設(shè)備缺乏系統(tǒng)完整性保護(hù)，那么這段時(shí)間就有可能被利用來植入惡意軟件，例如底層邏輯被替換掉，實(shí)際轉(zhuǎn)賬地址變?yōu)楹诳椭付ǖ牡刂?，或者在收到某些指令后顯示錢包種子的助記詞，等等。

3.錢包種子保密

網(wǎng)絡(luò)隔離和系統(tǒng)完整性保護(hù)提供的安全很重要，但仍然是不夠的。如果攻擊者拿到了物理設(shè)備，還要保證攻擊者無法從設(shè)備里提取錢包種子信息，而一般的軟件錢包或者類軟件錢包很難保障這一點(diǎn)。

這三個(gè)安全性能都是相對普遍適用的，不管什么樣的錢包系統(tǒng)，都可以用這三條標(biāo)準(zhǔn)去衡量其安全性。軟件錢包由于其先天限制，很難滿足這些要求。相比之下，硬件錢包則具備比較好的應(yīng)用基礎(chǔ)。

 四、硬件錢包的分類和安全性分析

硬件錢包的種類也是五花八門，并不是所有的硬件錢包都能很好地滿足全部三條標(biāo)準(zhǔn)。我們可以從硬件設(shè)備自身特點(diǎn)入手給硬件錢包做個(gè)分類并分析其安全性。

首先我們可以把硬件錢包分為安卓硬件錢包和芯片硬件錢包。安卓硬件錢包顧名思義，可以理解為一個(gè)安卓手機(jī)，去掉不必要的部件，加以軟件改造后專門服務(wù)于錢包用途。芯片硬件錢包則是國外市場的主流產(chǎn)品，主要是在芯片系統(tǒng)上直接編程錢包核心邏輯，以把錢包種子保管在芯片內(nèi)部作為其安全特色。

1.安卓硬件錢包安全性分析

硬件錢包一般都能做到網(wǎng)絡(luò)隔離，但是安卓不具備系統(tǒng)完整性保護(hù)，這就使得它很容易遭受供應(yīng)鏈攻擊以及邪惡女傭攻擊。另外，安卓系統(tǒng)本身如果沒有做安全性加固，也會出問題。

例如在今年七月的看雪安全峰會上，某款安卓硬件錢包就慘遭破解。該錢包硬件基于MTK方案，使用安卓6.0系統(tǒng)。MTK系統(tǒng)有一個(gè)已知的USB漏洞在該錢包中沒有修復(fù)，安全研究人員就從USB接口攻入系統(tǒng)，提升權(quán)限，修改系統(tǒng)部件，實(shí)際上等于破解了這款安卓硬件錢包，因?yàn)楹竺婺茏龅氖虑榫秃芏嗔耍喊梢孕薷碾S機(jī)數(shù)產(chǎn)生器，提取錢包種子文件并實(shí)行彩虹攻擊或者字典攻擊，修改底層轉(zhuǎn)賬地址等等。由于缺乏系統(tǒng)完整性保護(hù)，這些修改很難被發(fā)現(xiàn)，不知情的受害者繼續(xù)使用的話就會遭受損失。

另外，這款安卓硬件錢包的錢包種子保密性也成問題。安卓的文件系統(tǒng)其實(shí)是開放的，在技術(shù)人員手里，拆開設(shè)備，取得內(nèi)置存儲器就可以加載文件系統(tǒng)，提取存儲錢包種子的文件。雖然這個(gè)文件一般會加密，但是很多用戶不會選擇復(fù)雜的密碼，可能就是4位或者6位數(shù)字，很容易在普通計(jì)算機(jī)上完成窮舉破解，這個(gè)弱點(diǎn)導(dǎo)致這款錢包無法抵抗邪惡女傭攻擊。

所以我們單單用之前的三條安全標(biāo)準(zhǔn)衡量的話，這款安卓硬件錢包僅僅做到了網(wǎng)絡(luò)隔離，但可以通過對安卓硬件錢包做一些修改，以增加其錢包的安全性。

這就是所謂的芯片安卓硬件錢包，即把專用芯片放進(jìn)安卓錢包設(shè)備里面，用于保管錢包種子，這樣提高了錢包種子的保密性，就算他人拿到設(shè)備也不能直接獲得種子。通過這種方式可以滿足錢包種子加密的安全標(biāo)準(zhǔn)，但即系統(tǒng)完整性保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)則仍然沒有達(dá)到。這主要是由于安卓系統(tǒng)的先天不足，短期內(nèi)很難修正。

在這種情況下，芯片安卓硬件錢包的安全性就依賴于郭偉基提出的的“系統(tǒng)攻防假設(shè)”。假設(shè)錢包系統(tǒng)具備極強(qiáng)的抗攻擊性能，無法被攻擊或者破解。具體到安卓硬件錢包，就是說雖然欠缺系統(tǒng)完整性保護(hù)，但是假設(shè)安全防護(hù)做得足夠好，攻擊者便無法篡改系統(tǒng)。

那么這個(gè)假設(shè)到底有多可靠呢？看個(gè)案例就明白了。

網(wǎng)絡(luò)安全大佬John McAfee發(fā)布了Bitfi硬件錢包。該錢包也是基于安卓系統(tǒng)。McAfee自信滿滿，認(rèn)為以自己的安全攻防實(shí)力，可保Bitfi無虞，“固若金湯”，并在2018年7月25日懸賞10萬美金“尋求”黑客攻擊。

結(jié)果不到一周，就被一位名叫OverSoft的荷蘭安全研究人員獲得Bitfi錢包的的根訪問權(quán)限；并被名為Saleem Rashid的15歲少年在錢包上玩上了《DOOM》游戲。后來又有安全專家成功發(fā)送簽名交易，等于是遭到了完全的破解。

以McAfee在安全江湖的地位，這基本上宣告了所有以系統(tǒng)攻防假設(shè)替代系統(tǒng)完整性保護(hù)的錢包系統(tǒng)的安全性缺陷。

2.芯片硬件錢包的安全性分析

芯片硬件錢包擁有獨(dú)立的SOC芯片，所有的硬件系統(tǒng)都在SOC芯片上運(yùn)作。外觀一般只有屏幕和簡單的按鈕。屏幕顯示的保證是展示數(shù)據(jù)是真實(shí)的，簡單按鈕確認(rèn)交易操作。

內(nèi)部系統(tǒng)中裝載了引導(dǎo)固件和業(yè)務(wù)固件。引導(dǎo)固件是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，出廠時(shí)已經(jīng)定好，不能篡改，負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)固件的完整性檢查以及升級；業(yè)務(wù)固件負(fù)責(zé)具體的業(yè)務(wù)邏輯，可以升級以支持更多幣種或者修復(fù)安全隱患，修改需要簽名確認(rèn)。

在其安全性分析當(dāng)中可以看到：

第一條，網(wǎng)絡(luò)隔離。這條一般都能滿足，問題不大。

第二條，系統(tǒng)完整性保護(hù)。這條通過對業(yè)務(wù)固件進(jìn)行數(shù)字簽名驗(yàn)證完成。引導(dǎo)固件可以檢查簽名以決定是否加載運(yùn)行業(yè)務(wù)固件，任何篡改都會被發(fā)現(xiàn)。

第三條，錢包種子保密。芯片硬件錢包一般把種子存放在芯片內(nèi)部的閃存區(qū)域，常規(guī)手段無法讀取。在使用的時(shí)候，私鑰可能會在內(nèi)存中短暫地出現(xiàn)，但是用完一般都會立刻刪除并且用隨機(jī)數(shù)據(jù)覆蓋掉，這就提供了比較好的保密性?；谶@三條標(biāo)準(zhǔn)，芯片硬件錢包相比軟件錢包和安卓硬件錢包都有更高的安全性。

總結(jié)來看，錢包系統(tǒng)的安全性可以歸結(jié)為“三有一無”，三有即必須具備網(wǎng)絡(luò)隔離、系統(tǒng)完整性保護(hù)、錢包種子保密這三條安全特性。一無，就是“無系統(tǒng)攻防假設(shè)”，特意指出錢包系統(tǒng)的安全性不能建立在系統(tǒng)攻防假設(shè)上，尤其不能以系統(tǒng)攻防假設(shè)替代系統(tǒng)完整性保護(hù)。