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Hacker News 1小时前 · 2026-11-11 04:00:40 · 8 阅读

我删除了所有SSH密钥：基于YubiKey、TPM与Secure Enclave的硬件密钥管理

自 ed25519-sk 密钥支持 YubiKey 以来，我几乎第一时间就开始用了。不过由于一些特定的使用场景（说实话也因为 YubiKey 挺贵的），我手上一直留着几把传统的磁盘密钥，迟早要处理掉。

这篇文章记录了我如何利用各种安全隔离硬件（YubiKey、TPM、Apple Secure Enclave）来存放和加密 SSH 密钥，从而实现磁盘上不留任何未加密密钥的目标。

首先——设置 passphrase 不就够了吗？

大概率是够的。我并不是说这篇文章介绍的方法是使用 SSH 密钥的唯一正确方式。设置 passphrase 后，密钥会用 bcrypt 和 AES 加密，即使磁盘上的密钥文件泄露，也能保持受保护状态。

而且只要 ssh-agent 正常工作，每个会话只需输入一次 passphrase，之后解密后的密钥会保存在内存中。

所以对大多数威胁模型来说，这种“传统”方法应该没问题。但我还是想转向硬件密钥，主要是图个安心和满足感。

关于硬件驻留密钥

我说的“硬件驻留”密钥，是指使用安全隔离硬件或专用设备（如 YubiKeys）来存储或保护密钥材料的密钥。

理论上这样做的好处是：使用密钥必须要有生成该 SSH 密钥的那台硬件。用这种方式生成的密钥，没有任何机制可以让它被泄露或窃取。即使磁盘上存在某些密钥材料，没有对应硬件也无济于事。

目标

我的目标是：

完全改用硬件驻留密钥
尽量用原生方式实现，能不用额外软件就不用
在各种真实场景中测试，比如在 LXC 中运行，或以非交互方式挂载 SSHFS 服务器

硬件

我打算尝试三种不同的硬件方案，应该能满足我的全部需求：

方案一：YubiKey
方案二：TPM
方案三：Apple Secure Enclave

方案一：YubiKey

使用 YubiKey（第 5 代及更新型号）时，可直接将 SSH 密钥注册到设备中，命令使用 ed25519-sk（其中 -sk 代表“Security Key”）。除 OpenSSH 本身外，无需安装其他软件。

要在 YubiKey 中存储新的 SSH 密钥，插入设备并运行以下命令：

ssh-keygen -t ed25519-sk -O resident -O application="ssh:yournamehere" -f ~/.ssh/id_ed25519-sk

命令中设置的 application 标签是任意的，你可以将其设为任何容易记忆的字符串，以便在同一个 YubiKey 上创建多个密钥时进行区分。

如果已安装 ykman，即可查看设备中已注册的凭据列表：

$ ykman fido credentials list
Enter your PIN: 
Credential ID  RP ID             Username  Display name
0f41fb61...    ssh:yournamehere  openssh   openssh

如果 ykman 提示尚未在 YubiKey 上设置 FIDO PIN，可通过 ykman fido access change-pin 完成设置。

需要注意的是，在 YubiKey 中注册或使用 SSH 密钥并不需要 ykman，但它能简化设备管理操作。

密钥创建完成后，可从磁盘获取公钥：

$ cat ~/.ssh/id_ed25519-sk.pub 
sk-ssh-ed25519@openssh.com AAAAGnNrLXNzaC1lZDI1NTE5QG9wZW5zc2guY29tAAAAIA9B+2GGCkQvBzpa4WobQhfC9YU5Su3pKXBmVLSXEqfRAAAAEHNzaDp5b3VybmFtZWhlcmU= alice@hostname

该公钥可像普通 SSH 公钥一样使用——可添加到主机的 authorized_keys 文件，通过 ssh-copy-id 复制，或粘贴到依赖 SSH 的服务（如代码托管平台）中。

磁盘上还会出现 ~/.ssh/id_ed25519-sk 文件（无 .pub 后缀）。尽管该文件看似私钥，实则并不包含密钥材料。它只是一个句柄，用于在硬件设备上定位相应密钥。

为配置该密钥用于身份验证，可像普通密钥一样通过 ssh-add 注册，或直接在 ~/.ssh/config 中指定：

Host blog.infected.systems
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519-sk

设置完成后，即可像使用普通密钥一样通过 SSH 连接目标主机。执行 SSH 命令时，系统会要求触碰 YubiKey 以确认存在。

无人值守使用 YubiKey

使用上述默认设置创建的 ed25519-sk 密钥时，每次使用密钥都需要物理触摸 YubiKey 来确认你在场。

保持这个默认行为通常是个好主意，但如果你有特定场景需要无人值守地使用密钥，可以按如下方式生成一个 no-touch-required 密钥：

ssh-keygen -t ed25519-sk -O resident -O no-touch-required -O application="ssh:nameyourkey" -f ~/.ssh/id_ed25519-sk

使用 no-touch-required 密钥时，虽然恶意攻击者即使拿到宿主机 root 权限也无法导出密钥本身，但只要有访问权限就能直接使用密钥，无需任何在场检测或人工交互。所以在这样做之前，请务必确认它符合你的风险承受能力。

要用 no-touch-required 密钥对远程服务器进行无人值守认证，需要在目标主机的 authorized_keys 文件中对应条目前加上 no-touch-required，否则 OpenSSH 的默认安全设置会拒绝该密钥。

例如：

$ cat ~/.ssh/authorized_keys 
no-touch-required sk-ssh-ed25519@openssh.com AAAAGnNrLXNzaC1lZDI1NTE5QG9wZW5zc2guY29tAAAAIA9B+2GGCkQvBzpa4WobQhfC9YU5Su3pKXBmVLSXEqfRAAAAEHNzaDp5b3VybmFtZWhlcmU= alice@hostname

方法二：TPM

YubiKey 很好用，但价格不便宜。如果能用主机上已有的 TPM 来保护密钥材料，那就更方便了。事实证明，这是可行的！

不过这需要额外安装软件，好在它是一个非常精简的 Golang 包——ssh-tpm-agent。可以直接用 Go 从 GitHub 安装，Ubuntu 已原生打包，我也正在为 Fedora 做打包。

要创建一个带 PIN 的 TPM 密钥，运行：

ssh-tpm-keygen -N "your-pin"

生成过程会询问密钥的存放位置。之后就和其他方式一样，我们会得到一个带 .pub 文件的密钥对，可以用在 authorized_keys 中，或按需复制到别处。

要使用基于 TPM 的密钥，需要调用由 ssh-tpm-agent 包提供的、支持 TPM 的 SSH agent。如果安装的是原生 Golang 包而非发行版集成的版本，可以按以下方式启用 agent 的 systemd socket 单元：

ssh-tpm-agent --install-user-units && systemctl --user enable --now ssh-tpm-agent.socket

为了确保 shell 会话中运行的 SSH 进程能找到 agent 的 socket，请将以下内容添加到 .bashrc 或你的 shell 等价配置文件中：

export SSH_AUTH_SOCK="$(ssh-tpm-agent --print-socket)"

同样地，我们现在可以像使用传统磁盘密钥一样，用这个密钥向服务器进行身份验证。

无人值守的 TPM 使用

如果你希望该密钥在无人值守模式下可用，或供不使用完整 shell 的服务（如 systemd mount 单元）使用，可以创建一个无需 PIN 的密钥（在 ssh-tpm-keygen 命令中传入 -N ""），并在 ~/.ssh/config 中直接指定 socket 路径，而不是依赖 SSH_AUTH_SOCK（但这要求 socket 地址是可预测的，即你的 UID 是稳定的）：

Host blog.infected.systems
    IdentityAgent /run/user/1000/ssh-tpm-agent.sock
    IdentityFile ~/.ssh/id_ecdsa

请注意，ssh-tpm-agent 并不检查记录系统启动状态（如固件版本等）的 TPM 平台配置寄存器（PCR）值。因此，硬件、固件或操作系统的变更不会导致系统拒绝解封密钥（这与 BitLocker 等产品不同）。因此，在决定使用免 PIN 密钥之前，请确保这符合你的风险模型。

关于 TPM 密钥的注意事项

你会注意到，此时保存在磁盘上的私钥文件使用了 .tpm 扩展名。这里涉及 TPM 方法的一个重要注意事项——与 YubiKey 方案不同，私钥材料实际上确实存储在磁盘上。这是因为 TPM 设备本身不支持注册 SSH 密钥。其工作原理是：私钥材料以加密形式存储在磁盘上，而 TPM 用于解密它。

这仍然是一种绑定设备的凭据——即使密钥文件泄露或被窃取，没有 TPM 设备也无法使用。但与 -sk 这类驻留设备（device-resident）的凭据相比，二者还是有一个值得注意的区别。

方法三：Apple Secure Enclave

从 macOS Sequoia 开始，macOS 内置的 Smart Card Auth 系统已经能够原生支持将 SSH 密钥作为身份凭据。

我们可以这样生成一个密钥：

sc_auth create-ctk-identity -l "ssh-labelyourkey" -k p-256-ne -t bio

上面各参数的含义：

-l 给密钥打标签。这里建议起一个独特且易识别的名字，因为之后需要在磁盘上据此找到对应的密钥句柄文件。
-k p-256-ne 创建一个不可导出（-ne）的密钥。这一点很重要，能确保密钥真正驻留在安全隔区中。
-t bio 要求使用 TouchID 才能调用该密钥。

接着可以列出这个密钥：

% sc_auth list-ctk-identities

Key Type Public Key Hash                          Prot Label            Common Name      Email Address Valid To          Valid 
p-256-ne B15235464F87EC7C8DEE89BFA06399FFD6678E99 bio  ssh-labelyourkey ssh-labelyourkey               04/11/2027, 09:29 YES

要把一个句柄导出到磁盘，以便 OpenSSH 使用安全隔区中的密钥，可以执行：

(cd ~/.ssh && ssh-keygen -w /usr/lib/ssh-keychain.dylib -K -N "")

导出过程中如果提示输入 pin，直接留空即可，这里用不到它。执行后会在 ~/.ssh 目录下生成一个公钥文件和一个私钥句柄文件。

注意，上面的命令会导出所有已录入 Secure Enclave 的 SSH 密钥的句柄（如果需要，可以重复上述步骤创建多个密钥）。我没找到只导出单个密钥句柄的办法，尽管 Apple 的文档说可以通过 KEYCHAIN_CERTIFICATES 实现。最稳妥的做法是创建密钥时用 -l 参数取一个清晰的标签名，这样密钥句柄导出到磁盘后就很容易找到。

拿到公钥和句柄文件后，后续流程就和往常一样——把公钥复制到远程主机的 authorized_keys 文件里，或者添加到你偏好的任何服务中。

要使用 Secure Enclave 中的 SSH 密钥，需要在 Shell 中设置 SSH_SK_PROVIDER。可以将其加入 ~/.zshrc：

export SSH_SK_PROVIDER=/usr/lib/ssh-keychain.dylib

重启 Shell 后，密钥即可像其他密钥一样正常工作。不过你可能需要手动指定密钥路径，因为在我所处的情况下，macOS 的 SSH agent 未能自动发现该密钥：

Host blog.infected.systems
    IdentityFile ~/.ssh/id_ecdsa_sk_rk_ssh-labelyourkey

让 Mac 以“合盖模式”运行

如果你让 Mac 以苹果所称的“合盖模式”（即笔记本电脑合上盖子）运行，初始的 create-ctk-identity 命令会失败并抛出如下错误：

Error: Error Domain=com.apple.LocalAuthentication Code=-4 "Touch ID is not available in closed clamshell mode." UserInfo={BiometryType=1, Subcode=10, NSDebugDescription=Touch ID is not available in closed clamshell mode., NSLocalizedDescription=Authentication canceled.}

遗憾的是，使用 -t bio 创建的密钥在生成或使用时必须调用完整的 Touch ID 功能——这与解锁 Safari Keychain 或使用 Apple Pay 不同，后者在合盖模式下可以回退到用户密码验证。

也有选项使用 -t none 创建完全禁用存在性确认的密钥。这与我之前在讨论无人值守使用 YubiKey 时提到的风险相同，你需要自行判断这是否符合你的风控模型。

如果像我一样，几乎全程让机器处于合盖模式，这里有几个仍能保留存在性检测的替代方案：

你可以购买 Apple 的一款昂贵的带 Touch ID 的蓝牙键盘。expensive bluetooth keyboards with Touch ID
或者，YubiKey 5C Nano 体积小巧，可以几乎平整地插入合盖 MacBook 的侧面，并能配合方法 1 使用，同时支持存在性检测。

最后的话

综合运用这三种方法，我终于把所有环境里的本地密钥都淘汰掉了。

希望这篇文章里的信息对大家有帮助！这些内容网上其实都能找到，我只是为了自己方便整理到了一处。

关于硬件密钥，主要要记住的一点是：密钥确实存在于硬件里。硬件故障、丢失或更换都可能导致密钥无法使用。所以最好至少准备多个密钥。别忘了，authorized_keys 里想放多少个密钥都可以，做好冗余才是上策。

原始来源： Hacker News