YuerKey

深色模式

OpenPGP 智能卡 ​

如果你需要给邮件加密、给代码提交签名，或者用密钥登录服务器，OpenPGP 是一套久经考验的解决方案。而把 OpenPGP 密钥存储在硬件安全密钥中，能让安全性更上一层楼。

什么是 PGP / GPG ​

一段简短的历史 ​

1991 年，美国程序员 Phil Zimmermann 发布了 PGP（Pretty Good Privacy，"还不错的隐私"）——一款让普通人也能使用强加密的软件。在那个时代，强加密技术被美国政府视为"军火"，Zimmermann 因此遭到了长达三年的刑事调查。

PGP 后来成为商业软件，但它的协议被标准化为 OpenPGP——一个开放标准（RFC 4880）。任何人都可以基于这个标准开发兼容软件。

GnuPG（GNU Privacy Guard，简称 GPG）是 OpenPGP 标准最著名的开源实现，也是目前最广泛使用的版本。当人们提到"PGP 密钥"或"GPG 密钥"时，通常指的是同一个东西。

GPG 能做什么 ​

GPG 在日常工作中有三个核心用途：

  • 加密邮件和文件：只有指定的收件人才能解开内容，任何中间人都无法窥探
  • 数字签名：证明一封邮件、一个文件、一段代码确实是你本人发出的，且没有被篡改
  • Git 提交签名：在 GitHub、GitLab 上给你的代码提交加上"已验证"标记，证明代码确实出自你手

三种密钥用途 ​

一套完整的 OpenPGP 密钥包含三种子密钥，各有不同的职责：

签名密钥（Signing Key） ​

用来证明"这是我写的"。

当你用签名密钥签署一封邮件或一个 Git 提交时，任何人都可以用你的公钥验证这个签名。如果内容被篡改了哪怕一个字节，签名验证就会失败。

实际场景：你在 GitHub 上提交代码，签名后会显示一个绿色的"Verified"标记，表示这个提交确实来自你的密钥。

加密密钥（Encryption Key） ​

用来确保"只有我能解开"。

别人用你的公钥加密一段信息发给你。只有你的私钥才能解密——即使是加密者自己也无法解开。

实际场景：同事给你发一封加密邮件，讨论敏感的商业信息。邮件在传输和存储过程中始终是加密的，只有你的私钥能解开它。

认证密钥（Authentication Key） ​

用来证明"我是我"，最典型的用途是 SSH 登录。

传统的 SSH 登录使用存储在电脑上的密钥文件。认证密钥让你可以把 SSH 密钥存储在硬件设备中，登录服务器时由设备完成认证。

实际场景：你 SSH 登录公司服务器时，不需要电脑上有任何密钥文件——插入 YuerKey，GPG 代理会自动使用设备中的密钥完成认证。

为什么需要智能卡 ​

软件密钥的风险 ​

传统方式是将 GPG 私钥存储在电脑的硬盘上（通常在 ~/.gnupg/ 目录中）。这带来了明显的安全隐患：

  • 恶意软件窃取：如果电脑感染了木马或后门程序，攻击者可以悄悄复制你的私钥文件
  • 硬盘被盗：笔记本电脑丢失或被盗，硬盘上的私钥可能被提取
  • 远程入侵：如果有人通过漏洞远程控制了你的电脑，私钥文件就暴露了
  • 密钥泄露无感知：最可怕的是，即使私钥被复制了，你可能完全不知道——因为复制不会留下痕迹

智能卡的解决方案 ​

OpenPGP 智能卡彻底改变了这个局面。当密钥存储在像 YuerKey 这样的硬件设备中时：

  • 私钥永远不离开设备：电脑只能"请求设备签名"或"请求设备解密"，而不能"把私钥复制出来"
  • 物理操作确认：每次使用密钥时，需要在设备上确认——恶意软件无法在后台偷偷使用
  • 拔出即断：当你拔出设备，私钥就完全不可访问——不存在"被远程使用"的可能

用一个比喻来理解：传统方式就像把保险箱的钥匙放在门口的花盆底下——方便，但不安全。智能卡就像你把钥匙随身带着，而且这把钥匙还有一个特殊的机关：它只能在锁孔里转动（签名），但绝不能被复制。

keytocard 工作流 ​

将 GPG 密钥导入硬件设备的推荐流程如下：

第 1 步：在电脑上生成完整密钥 ​

首先在电脑上用 GnuPG 生成一套完整的密钥，包括主密钥和三个子密钥（签名、加密、认证）。

gpg --full-generate-key

第 2 步：备份主密钥 ​

在导入设备之前，先把主密钥（master key）导出并备份到离线存储介质上，比如加密的 U 盘。主密钥可以用来签发新的子密钥，非常重要。

gpg --export-secret-keys --armor YOUR_KEY_ID > master-key-backup.asc

将备份文件存放在安全的物理位置（如保险箱），平时不要连接到任何电脑。

第 3 步：将子密钥导入设备 ​

使用 GnuPG 的 keytocard 命令，将三个子密钥分别导入 YuerKey 的三个密钥槽：

gpg --edit-key YOUR_KEY_ID
gpg> key 1          # 选择签名子密钥
gpg> keytocard      # 导入到设备的签名槽
gpg> key 2          # 选择加密子密钥
gpg> keytocard      # 导入到设备的加密槽
gpg> key 3          # 选择认证子密钥
gpg> keytocard      # 导入到设备的认证槽
gpg> save

注意：keytocard 是一个移动操作。执行后，子密钥会从电脑上删除，只保留在设备中。这正是我们想要的效果——确保私钥只存在于硬件设备中。

第 4 步：删除电脑上残留的私钥 ​

导入完成后，删除电脑上残留的私钥材料：

gpg --delete-secret-keys YOUR_KEY_ID

然后重新导入公钥（公钥仍然需要保留在电脑上），GnuPG 会自动检测到私钥在智能卡上，并标记为"卡上密钥"。

完成后的使用体验 ​

从此以后，每当你需要签名、加密或 SSH 登录时：

  1. GnuPG 检测到私钥在智能卡上
  2. 提示你插入 YuerKey
  3. 你在设备上确认操作
  4. 设备内部完成密码学运算，返回结果

私钥自始至终没有离开设备。

YuerKey 的 OpenPGP 支持 ​

协议版本 ​

YuerKey 实现了 OpenPGP Card 3.4 规范，与 GnuPG 2.2+ 完全兼容。

支持的算法 ​

算法类型支持的算法说明
RSARSA-2048, RSA-3072, RSA-4096传统算法，兼容性最广
NIST 椭圆曲线P-256 (secp256r1), P-384 (secp384r1)NIST 标准曲线
现代椭圆曲线Ed25519 (签名), X25519 (加密)高性能，推荐使用

重要说明 ​

  • 暂不支持卡上生成密钥：出于安全考虑，YuerKey 目前只支持通过 keytocard 从电脑导入密钥，不支持在设备上直接生成密钥。这确保你始终有主密钥的离线备份。
  • GnuPG 完整兼容：支持 GnuPG 的所有标准智能卡操作，包括 PIN 管理、密钥信息查询、重置等
  • CCID 协议通信：通过 USB CCID（Chip Card Interface Device）协议与电脑通信，操作系统原生支持，无需安装额外驱动