通过硬件驻留凭证消除磁盘上的 SSH 密钥

通过将 SSH 密钥材料移入安全的硬件 enclave，用户可以确保即使主机的文件系统遭到破坏，私钥也无法在没有物理硬件存在的情况下被窃取或使用。这种转变解决了“传统”磁盘密钥的漏洞，因为任何获得本地机器 root 权限的攻击者都可以访问这些密钥。

向硬件驻留密钥的转变

传统的 SSH 密钥通常作为文件存储在磁盘上，仅受密码短语保护。虽然密码短语使用 bcrypt 和 AES 对密钥进行加密，但如果攻击者在主机上获得足够的权限，解密后的材料仍然是脆弱的。硬件驻留密钥将这种保护转移到安全 enclave 或像 YubiKey 这样的专用设备上。

主要的安全性优势在于，生成密钥所使用的硬件是使用该密钥的必要条件。由于没有泄露内部密钥材料的机制，窃取磁盘镜像或获得远程 root 权限的攻击者在没有物理持有硬件的情况下无法复制该密钥。

“这里的理论优势是，生成 SSH 密钥所使用的硬件是使用该密钥所必需的。”

— I deleted all my SSH keys

实现方法：YubiKey、TPM 和 Secure Enclave

YubiKey 方法利用 ed25519-sk（Security Key）格式。当密钥以驻留选项注册时，YubiKey 会在内部存储材料。主机磁盘上的文件变成了一个指向硬件设备的单纯“句柄”。用户可以配置这些密钥，要求每次身份验证尝试时进行物理触摸，提供高水平的存在检测。

此截图展示了将密钥注册到 YubiKey 内部内存的特定命令行方法。

对于希望利用现有硬件的用户，可以通过 ssh-tpm-agent 使用 TPM（Trusted Platform Module）。与 YubiKey 不同，TPM 不原生支持注册 SSH 密钥；相反，私钥材料以加密形式存储在磁盘上，并使用 TPM 进行解密。这使密钥与特定机器的硬件绑定。

此视觉效果展示了使用 ssh-tpm-agent 实现的 TPM 支持密钥。

在 macOS 上，Smart Card Auth 系统可以在 Apple Secure Enclave 内创建不可导出的身份。在创建过程中使用 -ne（不可导出）标志，可强制密钥留在 enclave 内。这些身份可以作为句柄导出到磁盘，OpenSSH 随后可以通过 ssh-keychain.dylib 提供程序来使用它们。

此截图显示了在 macOS 上创建不可导出身份的过程。

操作权衡与限制

转向硬件驻留密钥会引入特定的操作限制。例如，Apple Secure Enclave 密钥在“合盖模式”（笔记本盖子关闭）下可能会失败，因为 TouchID 不可用，这要求用户要么使用带有 TouchID 的蓝牙键盘，要么使用 YubiKey 进行存在检测。此外，硬件故障或丢失可能导致密钥永久无法使用，因此跨多个设备的冗余备份至关重要。

对于无人值守的身份验证存在重大限制。虽然 YubiKeys 支持“无需触摸”标志，但必须在服务器端通过在 authorized_keys 文件中添加密钥来明确允许。此要求可能不被所有第三方服务支持，例如 GitHub 或 BitBucket，它们可能会限制这些密钥用于自动化工作流。