区块链/等级 IV · 深入协议/4.3 托管与隐私/课程 2

硬件钱包

物理隔离、安全元件，以及永不离开设备的密钥

材料硬件钱包设备配套的软件钱包（例如 Electrum 或 Sparrow）USB数据线或二维码扫描器

好奇

设备如何在不向所连接的计算机泄露私钥的情况下签署交易？
安全元件芯片能防范什么？开源固件又能让外界核查什么？
当硬件钱包被持有专业设备的攻击者实际夺取时，会发生什么？

探索

硬件钱包是一种专用设备，它将私钥存储在隔离的硬件中，签署交易时不会让私钥暴露在联网的计算机上。在确认之前，设备会在自己的屏幕上显示目标地址以供核对。这种隔离可以防止所连接主机上的恶意软件窃取机密或篡改交易细节。早期产品包括 Trezor（SatoshiLabs，2014年）、Ledger Nano S（2016年）和 Coldcard（Coinkite，2018年）。
设计上分为安全元件芯片和通用微控制器两类。安全元件芯片能抵御物理提取，但其内部是封闭的；通用微控制器可被完全审查，却更容易遭受物理攻击。有些设备（例如 Coldcard、BitBox02 和 Trezor Safe）将安全元件与开源或源码公开的固件结合在一起。2020年，Kraken Security Labs 演示了通过物理接触设备电路提取 Trezor 种子的过程。这一权衡决定了当前的安全取向：透明度与防篡改能力之间的取舍。
许多签名流程使用部分签名比特币交易（PSBT）。配套的软件钱包构建一笔未签名交易，并通过 USB、NFC 或二维码将其传送到硬件设备。用户在设备显示屏上核对细节并确认。签名在设备内部使用 secp256k1 ECDSA 或 Schnorr 算法生成后返回。私钥始终不会离开安全边界。
物理隔离设备不与计算机直接连线。Coldcard 等设备通过 SD 卡签名，另一些设备则使用二维码传输交易数据。SD 卡或二维码仍然是数据通道，因此被攻破的计算机仍可能篡改请求；在设备自身屏幕上核对细节，正是发现此类篡改的方法。将网络暴露与密钥存储物理分离，依然是长期托管的核心安全模型。
尽管有硬件隔离，供应链风险和数据库风险依然存在。来自非官方卖家的被篡改设备可能含有后门。2020年，Ledger 的客户数据库遭到泄露，助长了钓鱼攻击，攻击者针对用户的是社会工程学手段，而非密码学破解。2023年围绕 Ledger Recover 的争议凸显了便利性与非托管原则之间的矛盾，因为这项可选服务会将种子的加密分片交由第三方公司备份。
硬件钱包用于不常访问的长期存储，有别于日常消费所用的手机钱包或交易所钱包。许多用户就是这样分配资金的：大部分放在硬件设备上，少量放在手机钱包里。自托管也意味着，没有任何客服能撤销失误或找回被盗的种子。