作為orb公司區(qū)塊鏈項目的安全顧問，我從客戶那里聽到的一個反復(fù)出現(xiàn)的問題是如何保護他們冷熱錢包中的私鑰。

硬件安全模塊（hardware security module， HSM）是一種管理數(shù)字密鑰的傳統(tǒng)安全解決方案，廣泛應(yīng)用于PKI環(huán)境和金融領(lǐng)域中。

乍一看，使用HSM可能是區(qū)塊鏈的完美解決方案。HSM生成密鑰對，具有安全存儲，并且可以從整個系統(tǒng)卸載加密操作。

在一系列的故事中，我將嘗試通過描述真實的用例、市場提供的分析、代碼示例和對未來的預(yù)測來回答這個假設(shè)。

何謂HSM？

HSM是一種保護和管理數(shù)字密鑰的物理設(shè)備或云服務(wù)——促進加密、解密、簽名和驗證。HSM背后的動機是提供一個與私鑰交互的安全環(huán)境。沒有這個環(huán)境，關(guān)鍵就有暴露的危險。這些模塊通常以插件卡或直接連接到計算機或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的外部設(shè)備的形式出現(xiàn)。

HSM是一種負責(zé)管理私鑰的整個生命周期的密碼學(xué)設(shè)備。這個生命周期包括生成、分布、旋轉(zhuǎn)、存儲、銷毀和歸檔。它是專門設(shè)計和構(gòu)建的，目的是為快速和安全的加密操作創(chuàng)建一個抗篡改的安全環(huán)境。

它們現(xiàn)在是如何使用的？

如今，HSM設(shè)備主要用于零售銀行業(yè)，為磁條和EMV芯片卡發(fā)行過程中使用的密鑰和客戶PIN提供高水平的保護，以及對隨后的信用卡和借記卡支付交易進行處理。

人們通常關(guān)注熱錢包的私鑰，因為它們具有在線實時交互功能。對區(qū)塊鏈項目來說，公開私鑰可能意味著末日的到來。當(dāng)威脅行動者能夠訪問私鑰時，游戲通常就結(jié)束了。這可能是一個專業(yè)黑客，一個腳本小子，甚至是一個可能濫用組織資金的內(nèi)部人員。在這些情況下，HSM對于私鑰管理來說是一個非常棒的安全同盟——區(qū)塊鏈社區(qū)的每個人都在考慮使用HSM。

HSM構(gòu)建在專門的硬件之上，并且有一個以安全為中心的操作系統(tǒng)。它具有有限的監(jiān)視訪問通道，并為設(shè)備的操作和管理實現(xiàn)了角色分離機制。主要支持的加密操作有真隨機數(shù)生成（TRNG）、對稱和非對稱密鑰生成、哈希函數(shù)計算、加密和解密以及簽名和簽名驗證。HSM生成密鑰對，具有安全存儲，并且可以從整個系統(tǒng)卸載加密操作。

他們?nèi)绾伪Ｗo區(qū)塊鏈錢包？

區(qū)塊鏈中的帳戶地址通常來自公鑰的值。這個公鑰有一個對應(yīng)的私鑰，這個密鑰對應(yīng)用區(qū)塊鏈指定的規(guī)則，如長度和編碼模式。這種密鑰對的生成應(yīng)該考慮幾個基本的方面，如真實隨機性源、生成算法與環(huán)境、分布過程等。

區(qū)塊鏈解決方案通常將熱錢包的私鑰存儲在數(shù)據(jù)庫、本地文件中，這些私鑰通常是加密的，但有時也以明文形式存儲，甚至以明文形式存儲在公共Github存儲庫中——但這是一個非常糟糕的主意。在這些體系結(jié)構(gòu)中，安全漏洞或開發(fā)人員的錯誤都可能會導(dǎo)致私鑰的公開。

如何使用HSM提高區(qū)塊鏈安全性？

在區(qū)塊鏈中使用HSM設(shè)備的方法有很多。畢竟，這個新興行業(yè)需要更多更好的解決方案來保護貨幣，降低盜竊、黑客攻擊或安全漏洞的風(fēng)險。

下面，我將概述HSM硬件在區(qū)塊鏈中促進安全性的六種潛在用途：

1. 生成私鑰和公鑰對：HSM需要支持區(qū)塊鏈特定的橢圓曲線，比特幣和以太坊區(qū)塊鏈使用Secp256k1，Stellar使用Ed25519。

2. 私有密鑰的安全存儲：你的私鑰必須保持安全與私密——就像你要保護信用卡的密碼一樣。不這樣做可能會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。你的私鑰可以解鎖你的東西。在使用生物認證時，保護您的私鑰相當(dāng)于保護您的指紋。

3. 簽名和驗證事務(wù)：通過簽名將有效的事務(wù)發(fā)送到區(qū)塊鏈，并在需要時驗證事務(wù)。這是銀行業(yè)中HSM的常見用例，人們將設(shè)備連接到自己的帳戶以批準交易。

4. 分層確定錢包：根據(jù)bip32，在安全環(huán)境中從單個密鑰主密鑰對派生密鑰對的能力。

5. 加密、解密和使用密鑰數(shù)據(jù)庫中的密鑰記錄：維護大量密鑰的解決方案需要使用密鑰數(shù)據(jù)庫來存儲這些密鑰。

HSM可以接收加密密鑰并在安全環(huán)境中使用它。

6. 日志記錄：以一種比普通日志記錄更健壯的方式跟蹤鍵的使用。能夠?qū)徲嫼捅O(jiān)視如何以及何時使用密鑰可以提供額外的安全層。

在區(qū)塊鏈空間中存在許多安全漏洞，并且隨著行業(yè)的發(fā)展，對更好和更安全的方式與區(qū)塊鏈交互的需求也在增長。從安全的加密傳輸?shù)焦蚕頇C密的公司數(shù)據(jù)，安全將始終處于議程的首位。

數(shù)十年來，銀行和其他機構(gòu)一直在努力應(yīng)對這類挑戰(zhàn)，區(qū)塊鏈社區(qū)接受HSM等經(jīng)過考驗的解決方案是非常重要的，HSM可能對區(qū)塊鏈的發(fā)展和成熟至關(guān)重要。