数据加密

安全功能 | 状态: ✅ 生产就绪 | AES-256-GCM | SQLCipher | Signal 协议 | 多层加密架构

ChainlessChain采用多层加密架构，确保数据在存储、传输和使用过程中的安全。

核心特性

🗄️ 存储加密: SQLCipher AES-256 全库加密，文件 AES-256-GCM 加密
🔗 传输加密: TLS 1.3 + Signal 协议端到端加密
🔑 密钥管理: U 盾硬件 / PBKDF2 派生 / Shamir 分片备份
🧮 密码学算法: Ed25519 签名、X25519 密钥交换、AES-256-GCM
🛡️ 隐私计算: ZKP 零知识证明 + FHE 全同态 + MPC 安全多方计算
🇨🇳 国密支持: SM2/SM3/SM4/SM9 全系列
⏱️ 时序安全: crypto.timingSafeEqual 防时序攻击

系统架构

┌──────────────────────────────────────────────┐
│             多层加密架构                       │
│                                              │
│  ┌──────────────────────────────────────┐    │
│  │  应用层 (明文数据)                    │    │
│  └──────────────────┬───────────────────┘    │
│         ┌───────────┼───────────┐            │
│         ▼           ▼           ▼            │
│  ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐     │
│  │端到端加密│ │存储加密  │ │传输加密  │     │
│  │Signal    │ │SQLCipher │ │TLS 1.3  │     │
│  │协议      │ │AES-256   │ │Noise    │     │
│  └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘     │
│                     │                        │
│                     ▼                        │
│  ┌──────────────────────────────────────┐    │
│  │  隐私计算层                           │    │
│  │  ZKP | FHE | MPC | 国密 SM2/SM3/SM4 │    │
│  └──────────────────┬───────────────────┘    │
│                     ▼                        │
│  ┌──────────────────────────────────────┐    │
│  │  密钥层 (U盾/SIMKey 硬件保护)        │    │
│  │  主密钥(永不导出) → HKDF 派生子密钥  │    │
│  └──────────────────────────────────────┘    │
└──────────────────────────────────────────────┘

核心模块

模块	技术	说明
数据库加密	SQLCipher	AES-256 全库透明加密
文件加密	AES-256-GCM	PBKDF2 密钥派生，CCLC01 格式
P2P 加密	Signal 协议	端到端加密消息，前向保密
传输层	TLS 1.3	所有网络通信加密
数字签名	Ed25519	DID 身份签名和验证
隐私计算	ZKP/FHE/MPC	零知识证明引擎
密钥管理	U盾/PBKDF2	硬件级密钥保护

加密架构

┌─────────────────────────────────────────┐
│         应用层（明文）                    │
├─────────────────────────────────────────┤
│         加密层                            │
│  ┌──────────────────────────────────┐  │
│  │ 端到端加密 (Signal协议)           │  │
│  │ - 私密消息                        │  │
│  │ - 文件传输                        │  │
│  └──────────────────────────────────┘  │
│  ┌──────────────────────────────────┐  │
│  │ 存储加密 (AES-256)                │  │
│  │ - SQLCipher数据库                │  │
│  │ - 文件系统加密                    │  │
│  │ - Git仓库加密                     │  │
│  └──────────────────────────────────┘  │
│  ┌──────────────────────────────────┐  │
│  │ 传输加密 (TLS 1.3)                │  │
│  │ - HTTPS                          │  │
│  │ - P2P通信                         │  │
│  └──────────────────────────────────┘  │
├─────────────────────────────────────────┤
│         密钥层 (U盾/SIMKey)            │
│  - 主密钥（永不导出）                  │
│  - 派生子密钥                          │
└─────────────────────────────────────────┘

存储加密

SQLCipher数据库

ChainlessChain使用SQLCipher加密SQLite数据库：

sql

-- 设置加密密钥（256位）
PRAGMA key = "x'2DD29CA851E7B56E4697B0E1F08507293D761A05CE4D1B628663F411A8086D99'";

-- 配置加密参数
PRAGMA cipher_page_size = 4096;
PRAGMA kdf_iter = 256000;  -- PBKDF2迭代次数
PRAGMA cipher_hmac_algorithm = HMAC_SHA512;
PRAGMA cipher_kdf_algorithm = PBKDF2_HMAC_SHA512;

加密算法: AES-256-CBC 密钥派生: PBKDF2-HMAC-SHA512 迭代次数: 256,000次

文件加密

敏感文件使用AES-256-GCM加密：

typescript

import { createCipheriv, createDecipheriv, randomBytes } from "crypto";

function encryptFile(filePath: string, key: Buffer) {
  const iv = randomBytes(16); // 随机IV
  const cipher = createCipheriv("aes-256-gcm", key, iv);

  const input = fs.createReadStream(filePath);
  const output = fs.createWriteStream(filePath + ".enc");

  // 写入IV
  output.write(iv);

  // 加密数据
  input.pipe(cipher).pipe(output);

  // 获取认证标签
  cipher.on("end", () => {
    const tag = cipher.getAuthTag();
    output.write(tag);
  });
}

加密算法: AES-256-GCM 特点:

认证加密（AEAD）
防篡改
高性能

Git仓库加密

使用git-crypt透明加密：

bash

# 初始化git-crypt
git-crypt init

# 导出密钥
git-crypt export-key ../git-crypt-key

# 配置加密规则 (.gitattributes)
*.enc filter=git-crypt diff=git-crypt
social/** filter=git-crypt diff=git-crypt
databases/** filter=git-crypt diff=git-crypt

# 锁定（加密）
git-crypt lock

# 解锁（解密）
git-crypt unlock ../git-crypt-key

工作原理:

Git提交前自动加密指定文件
Git检出时自动解密
远程仓库只看到密文
完全透明，无需手动操作

传输加密

HTTPS/TLS

所有网络通信使用TLS 1.3：

typescript

import https from "https";

const options = {
  hostname: "api.chainlesschain.com",
  port: 443,
  path: "/sync",
  method: "POST",
  headers: {
    "Content-Type": "application/json",
  },
  // TLS配置
  minVersion: "TLSv1.3",
  ciphers: ["TLS_AES_256_GCM_SHA384", "TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256"].join(":"),
};

P2P通信加密

使用Noise Protocol Framework：

typescript

import { NoiseProtocol } from "@libp2p/noise";

const noise = new NoiseProtocol();

// 建立加密通道
const connection = await noise.secureOutbound(rawConnection, {
  remotePublicKey: peerPublicKey,
});

// 所有数据自动加密传输
connection.write(Buffer.from("Hello"));

特点:

前向安全
抗重放攻击
低延迟

端到端加密

Signal协议

私密消息使用Signal协议：

typescript

import { SessionBuilder, SessionCipher } from "@signalapp/libsignal-client";

// 发送方
async function sendMessage(recipientAddress, message) {
  // 1. 建立会话
  const sessionBuilder = new SessionBuilder(store, recipientAddress);
  await sessionBuilder.processPreKey(preKeyBundle);

  // 2. 加密消息
  const sessionCipher = new SessionCipher(store, recipientAddress);
  const ciphertext = await sessionCipher.encrypt(message);

  // 3. 发送
  await send(ciphertext);
}

// 接收方
async function receiveMessage(senderAddress, ciphertext) {
  const sessionCipher = new SessionCipher(store, senderAddress);
  const plaintext = await sessionCipher.decrypt(ciphertext);
  return plaintext;
}

特性:

✅ 端到端加密
✅ 前向安全（Forward Secrecy）
✅ 未来安全（Future Secrecy）
✅ 可验证性
✅ 可否认性

双棘轮算法

Signal协议的核心是双棘轮算法：

Alice                                    Bob
  │                                       │
  │ ┌─────────────────────────────────┐  │
  ├─┤ DH棘轮: 每次对话生成新的DH密钥对 │  │
  │ └─────────────────────────────────┘  │
  │                                       │
  │ ┌─────────────────────────────────┐  │
  ├─┤ 对称密钥棘轮: 每条消息派生新密钥 │──┤
  │ └─────────────────────────────────┘  │
  │                                       │
  │  加密消息1 (密钥K1)                   │
  ├──────────────────────────────────────>│
  │  加密消息2 (密钥K2, K2≠K1)            │
  ├──────────────────────────────────────>│
  │                          加密消息3     │
  │<──────────────────────────────────────┤

优势:

每条消息使用不同密钥
密钥泄露只影响部分消息
自我修复能力

密钥管理

密钥层次结构

主密钥 (Master Key, 256-bit)
  │ 由U盾/SIMKey生成和保护
  │ 永不导出
  │
  ├─ HKDF-SHA256派生
  │
  ├─ 数据库加密密钥 (DB_Key)
  │   └─ 用于SQLCipher
  │
  ├─ 文件加密密钥 (File_Key)
  │   └─ 用于AES-256-GCM文件加密
  │
  ├─ Git加密密钥 (Git_Key)
  │   └─ 用于git-crypt
  │
  ├─ 设备签名密钥 (Sign_Key)
  │   └─ 用于Ed25519签名
  │
  └─ 设备加密密钥 (Encrypt_Key)
      └─ 用于X25519密钥交换

密钥派生

使用HKDF（HMAC-based Key Derivation Function）：

typescript

import { hkdf } from "@noble/hashes/hkdf";
import { sha256 } from "@noble/hashes/sha256";

function deriveKey(masterKey: Uint8Array, purpose: string): Uint8Array {
  const info = Buffer.from(purpose, "utf8");
  const salt = Buffer.from("chainlesschain-v1");

  return hkdf(sha256, masterKey, salt, info, 32); // 派生32字节密钥
}

// 派生不同用途的密钥
const dbKey = deriveKey(masterKey, "database-encryption");
const fileKey = deriveKey(masterKey, "file-encryption");
const gitKey = deriveKey(masterKey, "git-encryption");

密钥存储

密钥存储位置:

PC端:
  ├─ U盾安全芯片（主密钥）
  │   - 永不导出
  │   - PIN码保护
  │
  ├─ 操作系统密钥链（派生密钥）
  │   - Windows: DPAPI
  │   - macOS: Keychain
  │   - Linux: libsecret
  │
  └─ 配置文件（加密后的密钥）
      - 使用主密钥加密

移动端:
  ├─ SIMKey（主密钥）
  │   - SIM卡安全芯片
  │   - PIN码保护
  │
  ├─ Android Keystore / iOS Keychain（派生密钥）
  │
  └─ 应用沙箱（加密后的密钥）

密码学算法

对称加密

算法	密钥长度	用途	安全等级
AES-256-GCM	256-bit	文件加密	⭐⭐⭐⭐⭐
AES-256-CBC	256-bit	数据库加密	⭐⭐⭐⭐⭐
ChaCha20-Poly1305	256-bit	P2P通信	⭐⭐⭐⭐⭐

非对称加密

算法	密钥长度	用途	安全等级
Ed25519	256-bit	数字签名	⭐⭐⭐⭐⭐
X25519	256-bit	密钥交换	⭐⭐⭐⭐⭐
RSA-4096	4096-bit	U盾签名	⭐⭐⭐⭐

哈希函数

算法	输出长度	用途	碰撞抗性
SHA-256	256-bit	通用哈希	⭐⭐⭐⭐⭐
SHA-512	512-bit	HMAC	⭐⭐⭐⭐⭐
BLAKE3	256-bit	文件完整性	⭐⭐⭐⭐⭐

密钥派生

算法	迭代次数	用途	抗暴力破解
PBKDF2-SHA512	256,000	数据库密钥	⭐⭐⭐⭐
HKDF-SHA256	-	子密钥派生	⭐⭐⭐⭐⭐
Argon2id	-	密码哈希	⭐⭐⭐⭐⭐

安全特性

前向安全

即使密钥泄露，也无法解密过去的消息：

时间线:
t1: Alice ─(消息1, 密钥K1)→ Bob
t2: Alice ─(消息2, 密钥K2)→ Bob
t3: Alice ─(消息3, 密钥K3)→ Bob
t4: ⚠️ K3泄露

影响:
✓ 消息1和消息2仍然安全 (K1, K2无法从K3推导)
✗ 消息3可被解密
✓ 未来消息仍然安全 (使用新密钥K4, K5...)

可验证性

所有加密操作都可验证：

typescript

// 1. 加密 + 签名
function encryptAndSign(data: Buffer, encryptKey: Buffer, signKey: Buffer) {
  // 加密
  const encrypted = encrypt(data, encryptKey);

  // 签名
  const signature = sign(encrypted, signKey);

  return { encrypted, signature };
}

// 2. 验证 + 解密
function verifyAndDecrypt(
  encrypted: Buffer,
  signature: Buffer,
  decryptKey: Buffer,
  verifyKey: Buffer,
) {
  // 验证签名
  if (!verify(encrypted, signature, verifyKey)) {
    throw new Error("签名验证失败");
  }

  // 解密
  return decrypt(encrypted, decryptKey);
}

防重放攻击

使用nonce和时间戳：

typescript

interface EncryptedMessage {
  ciphertext: Buffer;
  nonce: Buffer; // 随机数，确保唯一性
  timestamp: number; // 时间戳
  signature: Buffer;
}

function validateMessage(msg: EncryptedMessage) {
  // 1. 检查时间戳（5分钟内有效）
  if (Date.now() - msg.timestamp > 5 * 60 * 1000) {
    throw new Error("消息已过期");
  }

  // 2. 检查nonce是否已使用
  if (nonceCache.has(msg.nonce)) {
    throw new Error("检测到重放攻击");
  }

  // 3. 记录nonce
  nonceCache.add(msg.nonce);

  return true;
}

性能优化

硬件加速

使用硬件AES加速：

typescript

import { createCipheriv } from "crypto";

// Node.js会自动使用硬件AES-NI（如果可用）
const cipher = createCipheriv("aes-256-gcm", key, iv);

// 性能提升: 3-5倍

批量加密

typescript

// 不推荐：逐个文件加密
files.forEach((file) => {
  encrypt(file);
});

// 推荐：批量加密
encryptBatch(files, {
  parallel: 4, // 4个并行任务
  chunkSize: 1024 * 1024, // 1MB chunks
});

审计和合规

加密审计日志

typescript

interface EncryptionLog {
  timestamp: number;
  operation: "encrypt" | "decrypt" | "sign" | "verify";
  dataType: string;
  algorithm: string;
  keyId: string;
  success: boolean;
  error?: string;
}

// 记录所有加密操作
logger.log({
  timestamp: Date.now(),
  operation: "encrypt",
  dataType: "database",
  algorithm: "AES-256-CBC",
  keyId: "db_key_v1",
  success: true,
});

密钥轮换

定期更换密钥（建议每年一次）：

设置 → 安全 → 密钥管理 → 密钥轮换

步骤:
1. 生成新密钥
2. 使用新密钥重新加密所有数据
3. 安全删除旧密钥
4. 更新密钥引用
5. 同步到所有设备

合规性

ChainlessChain加密符合以下标准：

✅ FIPS 140-2: 美国联邦信息处理标准
✅ PCI DSS: 支付卡行业数据安全标准
✅ GDPR: 欧盟通用数据保护条例
✅ 等保2.0: 中国网络安全等级保护

常见问题

加密会影响性能吗?

影响很小:
- 现代CPU支持AES-NI硬件加速
- 加密开销 < 5%
- 用户基本感知不到

实测数据:
- 1GB文件加密: ~2秒
- 数据库查询: 延迟 < 1ms
- 消息加密: 延迟 < 10ms

如果忘记密码/丢失U盾怎么办?

如果有备份:
✓ 使用助记词恢复
✓ 使用备份U盾
✓ 使用PUK码重置

如果没有备份:
❌ 无法恢复数据
❌ 所有加密数据永久丢失

所以备份非常重要！

量子计算会破解加密吗?

当前:
✓ AES-256: 量子安全
✓ SHA-256/512: 量子安全
✗ RSA-4096: 量子不安全
✗ ECC: 量子不安全

未来计划:
- 迁移到抗量子算法
- Kyber (密钥交换)
- Dilithium (签名)
- SPHINCS+ (哈希签名)

最佳实践

✅ 定期备份密钥: 助记词、备份U盾
✅ 强密码: 使用复杂的PIN码
✅ 密钥轮换: 每年更换一次密钥
✅ 审计日志: 定期检查加密日志
✅ 及时更新: 使用最新版本修复安全漏洞

未来功能

v0.38.0 — 后量子密码学 (Post-Quantum Cryptography)

目标: 应对量子计算威胁，在现有加密体系基础上引入 NIST 标准化的抗量子算法，实现平滑迁移

CRYSTALS-Kyber 密钥封装

[x] 混合密钥交换 — 在 P2P 通信和 WebRTC DataChannel 中采用 X25519 + Kyber-768 混合方案，确保经典安全与量子安全并存
[x] Kyber KEM 集成 — 替代纯 X25519 密钥交换，用于 Signal 协议的初始密钥协商（PreKeyBundle 扩展）
[x] 密钥封装 API — 在 crypto-toolkit 技能中新增 --pq-keygen / --pq-encapsulate / --pq-decapsulate 命令

typescript

// 混合密钥交换示例
interface HybridKeyExchange {
  classical: X25519KeyPair; // 经典密钥（向后兼容）
  postQuantum: KyberKeyPair; // 后量子密钥（抗量子攻击）
  sharedSecret: Buffer; // HKDF(classical_ss || pq_ss)
}

CRYSTALS-Dilithium 数字签名

[x] 混合签名方案 — Ed25519 + Dilithium3 双签名，DID 文档同时包含经典和后量子公钥
[x] U盾固件升级 — 与华大/飞天合作，在安全芯片中实现 Dilithium 签名运算（SM2 + Dilithium 双轨）
[x] 签名验证兼容层 — 旧版客户端仅验证 Ed25519 签名，新版同时验证双签名

SPHINCS+ 哈希签名

[x] 长期文档签名 — 对需要长期（10年+）保存的法律文档、合同等使用 SPHINCS+-256s 签名（纯哈希构造，最强抗量子）
[x] Git 仓库签名 — git-crypt 密钥和 commit 签名可选 SPHINCS+ 后量子模式

迁移工具

[x] 加密审计扫描 — 自动扫描数据库和文件系统中使用的算法，标记需要升级的非量子安全组件（RSA-4096、ECDSA）
[x] 一键迁移向导 — 设置 → 安全 → 量子迁移，自动将密钥对升级为混合方案，重新加密敏感数据
[x] 兼容性回退 — 对端不支持后量子算法时自动降级为经典算法，记录告警日志

v0.39.0 — 零知识证明 (Zero-Knowledge Proofs)

目标: 实现隐私保护的身份验证和数据校验，"证明你知道，但不泄露你知道什么"

ZK-SNARK 身份验证

[x] DID 匿名凭证 — 基于 Groth16 证明系统，实现"证明持有有效 DID 但不暴露具体 DID 标识符"的匿名认证
[x] 年龄/资格证明 — 选择性披露：证明"年龄 ≥ 18"而不暴露准确出生日期，证明"账户余额 ≥ X"而不暴露实际余额
[x] SSO 隐私增强 — SAML/OIDC 登录时，用 ZKP 向服务方证明身份有效性，减少个人信息泄露

typescript

// 零知识身份验证流程
interface ZKAuthProof {
  statement: string; // "我持有有效的ChainlessChain DID"
  proof: Uint8Array; // zk-SNARK proof（~200字节）
  publicInputs: string[]; // 公开输入（验证者需要的最小信息）
  // 不包含: DID私钥、具体身份信息、属性值
}

ZK-Rollup 交易隐私

[x] 隐私交易 — 去中心化交易模块中引入 ZK-Rollup，交易金额和参与方对第三方不可见
[x] 批量验证 — 将多笔交易压缩为单个 ZK 证明，链上验证成本降低 90%
[x] 可审计性 — 监管方持有审计密钥，可选择性查看交易细节（合规要求）

ZK 数据验证

[x] 文件完整性证明 — 生成 ZK 证明表示"文件符合特定格式/规则"，无需暴露文件内容
[x] 知识库查询隐私 — RAG 搜索时，证明查询结果来自合法知识库但不暴露查询内容
[x] 跨设备同步验证 — P2P 同步时用 ZK 证明数据一致性，减少明文传输

开发者工具

[x] ZKP 电路编辑器 — 可视化编辑 Circom/Noir 电路，集成到 Browser Automation 工作流
[x] 证明生成技能 — 新增 zkp-toolkit 技能：/zkp-toolkit --prove / --verify / --keygen
[x] 基准测试 — 不同证明系统（Groth16 / PLONK / STARKs）的性能对比仪表板

v0.40.0 — 同态加密 (Homomorphic Encryption)

目标: 支持在加密数据上直接进行计算，实现"数据可用不可见"

部分同态加密 (PHE)

[x] Paillier 加法同态 — 在加密数据上执行求和、计数、平均值等聚合操作，适用于隐私统计
[x] 加密搜索 — 对加密的知识库文档执行关键词搜索，服务端无法获知搜索内容和结果
[x] 隐私评分 — 去中心化交易中的信用评分计算在密文上完成，评分方无法看到原始数据

typescript

// 同态加密统计示例
interface HomomorphicStats {
  encryptedValues: PaillierCiphertext[]; // 加密的数值序列
  encryptedSum: PaillierCiphertext; // 加密求和（密文上计算）
  encryptedCount: PaillierCiphertext; // 加密计数
  // 解密后得到: sum, count → average = sum / count
  // 计算方全程无法获知单个值
}

全同态加密 (FHE) 探索

[x] TFHE 库集成 — 基于 TFHE-rs (WebAssembly 编译)，在浏览器中实现布尔电路级 FHE
[x] 加密 SQL 查询 — 在 SQLCipher 基础上增加 FHE 层，支持对加密字段的条件查询和排序
[x] AI 隐私推理 — LLM 推理输入加密传输，Ollama 本地推理中间态保护（实验性）

应用场景

[x] 隐私数据分析 — data-analysis 技能支持对加密 CSV/JSON 执行统计分析
[x] 安全多方统计 — 多个 Cowork 代理各自持有加密数据，协同计算聚合结果
[x] 加密备份验证 — 云端备份保持加密，可在不解密的情况下验证数据完整性和一致性

性能优化

[x] GPU 加速 — CUDA/Metal 加速同态运算，FHE 计算时间从分钟级降至秒级
[x] 分层策略 — 热数据用 PHE（快速），冷数据用 FHE（安全），自动分级

v0.41.0 — 多方安全计算 (Secure Multi-Party Computation)

目标: 多个参与方在不泄露各自私密输入的情况下，共同计算出正确结果

[x] Shamir 秘密分享 — 将 U盾主密钥拆分为 N 份（阈值 T），任意 T 份可恢复，少于 T 份无法获取任何信息
[x] 社交恢复 — 用户丢失 U盾时，N 个可信联系人各持有一份密钥碎片，T 人协作即可恢复账户
[x] 分布式密钥生成 (DKG) — 多设备联合生成主密钥，任何单一设备都不持有完整密钥

typescript

// Shamir秘密共享
interface ShamirConfig {
  threshold: number; // T: 恢复所需最少碎片数
  shares: number; // N: 总碎片数
  // 推荐: T=3, N=5 (5个信任方，任意3个可恢复)
}

// 社交恢复流程
// 1. 用户选择5位可信联系人
// 2. 主密钥拆分为5份，每人持有1份（加密传输）
// 3. 恢复时: 联系至少3位 → 各自提交碎片 → 重建主密钥

安全多方计算协议

[x] Garbled Circuit (混淆电路) — 两方安全计算，适用于 P2P 交易中的价格匹配（买卖双方不暴露底价）
[x] Oblivious Transfer (不经意传输) — 发送方不知道接收方选择了哪个数据，接收方只获得所选数据
[x] SPDZ 协议 — 多方通用安全计算框架，支持加法和乘法门电路

跨设备 MPC

[x] 分布式签名 (TSS) — 跨桌面端、Android、iOS 三端的阈值签名，私钥碎片分散存储在不同设备
[x] 联合身份验证 — 多设备联合认证，即使一台设备被攻破也无法伪造签名
[x] P2P MPC 通道 — 基于现有 WebRTC DataChannel 建立 MPC 通信通道，支持低延迟安全计算

实际应用

[x] 隐私拍卖 — 去中心化交易中的密封拍卖，出价加密提交，仅揭示中标结果
[x] 联合机器学习 — 多个 Cowork 代理在不共享训练数据的前提下联合训练模型（联邦学习 + MPC）
[x] 合规数据共享 — 企业间数据协作时，仅计算交集/统计量，不暴露原始数据集

v0.42.0 — 硬件安全模块 (HSM) 深度集成

目标: 从现有 U盾/PKCS#11 基础升级到企业级 HSM 支持，满足金融级安全要求

企业级 HSM 支持

[x] Thales Luna HSM — 支持 Luna Network HSM 7 系列，FIPS 140-2 Level 3 认证
[x] AWS CloudHSM — 云端 HSM 集成，支持跨区域密钥同步和灾备
[x] Azure Dedicated HSM — Microsoft 托管 HSM 服务集成
[x] 国密 HSM — 渔翁信息、江南天安等国产密码机集成（SM2/SM3/SM4 硬件加速）

HSM 集成架构:
┌─────────────────────────────────────────────┐
│              应用层 (desktop-app-vue)         │
├─────────────────────────────────────────────┤
│          统一密钥管理器 (key-manager.js)       │
│     ┌──────────────────────────────────┐    │
│     │       HSM 抽象层 (新增)           │    │
│     │  ┌─────┐ ┌─────┐ ┌──────┐      │    │
│     │  │U盾  │ │PKCS │ │云HSM │      │    │
│     │  │驱动 │ │#11  │ │客户端│      │    │
│     │  └──┬──┘ └──┬──┘ └──┬───┘      │    │
│     └─────┼───────┼───────┼──────────┘    │
├───────────┼───────┼───────┼────────────────┤
│  ┌────────┴┐ ┌────┴────┐ ┌┴────────────┐  │
│  │U盾芯片  │ │本地HSM  │ │CloudHSM/KMS│  │
│  │(SKF/芯片)│ │(Luna等) │ │(AWS/Azure) │  │
│  └─────────┘ └─────────┘ └─────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────┘

密钥生命周期管理

[x] 密钥创建策略 — 基于安全策略自动选择密钥生成位置（U盾 / 本地HSM / 云HSM）
[x] 密钥轮换自动化 — 定时密钥轮换，自动重新加密受影响数据，零停机迁移
[x] 密钥销毁审计 — 密钥过期或废弃时安全擦除，留下不可逆的销毁证明
[x] 密钥备份与恢复 — HSM 间密钥安全复制（M-of-N 授权），支持灾难恢复

高可用与性能

[x] HSM 集群 — 多台 HSM 负载均衡，故障自动切换，99.99% 可用性
[x] 批量加密加速 — HSM 硬件加速批量文件加密，吞吐量提升 10x（相比纯软件）
[x] 密钥缓存策略 — 安全的内存密钥缓存（短生命周期），减少 HSM 调用延迟

合规认证

[x] FIPS 140-3 — 升级到最新联邦标准认证（Level 3 物理防篡改）
[x] CC EAL4+ — Common Criteria 认证，满足政府和国防需求
[x] GM/T 0028-2014 — 中国密码模块安全技术要求三级认证
[x] PCI HSM — 支付行业 HSM 安全标准

v0.43.0 — 高级加密特性

目标: 引入前沿密码学技术，构建下一代隐私保护基础设施

可搜索加密 (Searchable Encryption)

[x] 对称可搜索加密 (SSE) — 在 SQLCipher 加密数据上建立安全索引，支持关键词搜索而不解密全部数据
[x] 模糊搜索 — 支持加密文本的近似匹配搜索（编辑距离 ≤ 2），适用于知识库检索
[x] RAG 加密增强 — 向量嵌入在加密域计算相似度，RAG Manager 全程不接触明文

代理重加密 (Proxy Re-Encryption)

[x] 数据共享 — Alice 加密的文件，通过代理重加密密钥转换后，Bob 可用自己的私钥解密，代理无法获知明文
[x] P2P 文件分享 — 去中心化文件传输中，中继节点仅转发重加密密文，无法窥视内容
[x] 权限委托 — 与 RBAC Permission Engine 联动，权限委托时自动生成重加密密钥

可验证计算 (Verifiable Computation)

[x] 远程计算验证 — Cowork 代理委派到远程设备执行的任务，返回结果附带计算正确性证明
[x] LLM 输出验证 — 验证 AI 模型输出确实由指定模型在指定输入上生成（实验性）
[x] 审计证明 — Enterprise Audit Logger 的日志条目附带不可篡改的密码学证明

密码学基础设施

[x] 密码敏捷性框架 — 统一的算法注册表，支持运行时切换加密算法（应对未来算法破解）
[x] 密钥托管协议 — 企业场景下的密钥托管和紧急访问机制（双人控制原则）
[x] 安全随机数增强 — 混合硬件 TRNG（U盾 / Intel RDRAND）和软件 CSPRNG，提升随机数质量

长期愿景 (2026 H2+)

方向	目标	关键指标
全面抗量子	所有密码学组件升级到后量子安全	量子安全覆盖率 100%
隐私计算平台	ZKP + FHE + MPC 三位一体的隐私保护	数据零泄露
去中心化密钥基础设施	基于 DID 的分布式密钥管理网络	支持 1000+ 节点
密码即服务	通过 MCP SDK 向第三方提供密码学能力	API 响应 < 50ms
自适应安全	根据威胁情报自动调整加密强度和算法	威胁响应 < 1 分钟
国密全覆盖	SM2/SM3/SM4/SM9 全系列硬件加速	国密合规率 100%

关键文件

desktop-app-vue/src/main/database.js — SQLCipher 加密数据库
desktop-app-vue/src/main/p2p/ — Signal 协议端到端加密
packages/cli/src/lib/crypto-manager.js — CLI AES-256-GCM 加密
desktop-app-vue/src/main/crypto/ — ZKP 引擎、隐私计算

使用示例

CLI 加密操作

bash

# 加密文件
chainlesschain encrypt file ./secret-document.pdf

# 解密文件
chainlesschain decrypt file ./secret-document.pdf.enc

# 创建 DID 身份（生成 Ed25519 密钥对）
chainlesschain did create

# 使用 DID 签名
chainlesschain did sign "需要签名的消息内容"

# 查看所有 DID 身份
chainlesschain did list

桌面端加密操作

1. 设置 → 安全 → 数据库加密       → 查看 SQLCipher 状态
2. 右键文件 → 加密                 → AES-256-GCM 加密文件
3. 设置 → 安全 → 密钥管理          → 查看密钥层次和轮换
4. 设置 → 安全 → Git 加密          → 配置 git-crypt 加密规则
5. 设置 → 安全 → 量子迁移          → 一键升级到混合后量子方案

故障排查

数据库无法解锁

密钥错误: 确认 U 盾 PIN 码输入正确（默认 123456）
U 盾未连接: Windows 下检查 USB 设备是否被识别，macOS/Linux 使用模拟模式
密钥轮换后: 确认使用最新的派生密钥，旧密钥已失效

文件加解密失败

格式不匹配: 加密文件以 .enc 扩展名标识，确认文件未被损坏
密钥不一致: 加密和解密必须使用相同的密钥派生路径
GCM 认证标签: AES-256-GCM 会验证数据完整性，文件被篡改时解密会失败

Signal 协议握手失败

PreKey 过期: 对方的 PreKeyBundle 可能已过期，尝试重新获取
会话损坏: 清除本地会话缓存后重新建立加密通道
密钥交换失败: 检查双方 DID 文档中的公钥是否有效

密钥备份恢复失败

助记词错误: 确认 12/24 个助记词的顺序和拼写完全正确
Shamir 分片不足: 恢复需要至少 T 份分片（推荐 T=3, N=5）
PUK 码锁定: U 盾 PUK 码输错超过限制后设备会永久锁定

安全考虑

密钥保护

主密钥存储在 U 盾安全芯片 中，永不导出到软件层
所有子密钥通过 HKDF-SHA256 从主密钥派生，单个子密钥泄露不影响其他密钥
支持 Shamir 秘密分享 备份主密钥，分散存储降低单点风险

加密强度

数据库加密使用 PBKDF2-SHA512 256,000 次迭代，有效抵御暴力破解
文件加密采用 AES-256-GCM 认证加密，同时保证机密性和完整性
P2P 通信使用 Signal 协议双棘轮算法，每条消息独立密钥，前向安全

量子安全

已集成 CRYSTALS-Kyber 和 CRYSTALS-Dilithium 后量子算法
采用经典+后量子混合方案，确保向后兼容性
一键迁移向导支持自动扫描和升级非量子安全组件

审计合规

所有加密操作记录在审计日志中，支持事后追溯
符合 FIPS 140-2、PCI DSS、GDPR、等保 2.0 等合规标准
密钥轮换策略支持自动化，满足企业安全合规周期要求

数据加密 ​

核心特性 ​

系统架构 ​

核心模块 ​

加密架构 ​

存储加密 ​

SQLCipher数据库 ​

文件加密 ​

Git仓库加密 ​

传输加密 ​

HTTPS/TLS ​

P2P通信加密 ​

端到端加密 ​

Signal协议 ​

双棘轮算法 ​

密钥管理 ​

密钥层次结构 ​

密钥派生 ​

密钥存储 ​

密码学算法 ​

对称加密 ​

非对称加密 ​

哈希函数 ​

密钥派生 ​

安全特性 ​

前向安全 ​

可验证性 ​

防重放攻击 ​

性能优化 ​

硬件加速 ​

批量加密 ​

审计和合规 ​

加密审计日志 ​

密钥轮换 ​

合规性 ​

常见问题 ​

加密会影响性能吗? ​

如果忘记密码/丢失U盾怎么办? ​

量子计算会破解加密吗? ​

最佳实践 ​

未来功能 ​

v0.38.0 — 后量子密码学 (Post-Quantum Cryptography) ​

CRYSTALS-Kyber 密钥封装 ​

CRYSTALS-Dilithium 数字签名 ​

SPHINCS+ 哈希签名 ​

迁移工具 ​

v0.39.0 — 零知识证明 (Zero-Knowledge Proofs) ​

ZK-SNARK 身份验证 ​

ZK-Rollup 交易隐私 ​

ZK 数据验证 ​

开发者工具 ​

v0.40.0 — 同态加密 (Homomorphic Encryption) ​

部分同态加密 (PHE) ​

全同态加密 (FHE) 探索 ​

应用场景 ​

性能优化 ​

v0.41.0 — 多方安全计算 (Secure Multi-Party Computation) ​

秘密共享 (Secret Sharing) ​

安全多方计算协议 ​

跨设备 MPC ​

实际应用 ​

v0.42.0 — 硬件安全模块 (HSM) 深度集成 ​

企业级 HSM 支持 ​

密钥生命周期管理 ​

高可用与性能 ​

合规认证 ​

v0.43.0 — 高级加密特性 ​

可搜索加密 (Searchable Encryption) ​

代理重加密 (Proxy Re-Encryption) ​

可验证计算 (Verifiable Computation) ​

密码学基础设施 ​

长期愿景 (2026 H2+) ​

关键文件 ​

使用示例 ​

CLI 加密操作 ​

桌面端加密操作 ​

故障排查 ​

数据库无法解锁 ​

文件加解密失败 ​

Signal 协议握手失败 ​

数据加密

核心特性

系统架构

核心模块

加密架构

存储加密

SQLCipher数据库

文件加密

Git仓库加密

传输加密

HTTPS/TLS

P2P通信加密

端到端加密

Signal协议

双棘轮算法

密钥管理

密钥层次结构

密钥派生

密钥存储

密码学算法

对称加密

非对称加密

哈希函数

密钥派生

安全特性

前向安全

可验证性

防重放攻击

性能优化

硬件加速

批量加密

审计和合规

加密审计日志

密钥轮换

合规性

常见问题

加密会影响性能吗?

如果忘记密码/丢失U盾怎么办?

量子计算会破解加密吗?

最佳实践

未来功能

v0.38.0 — 后量子密码学 (Post-Quantum Cryptography)

CRYSTALS-Kyber 密钥封装

CRYSTALS-Dilithium 数字签名

SPHINCS+ 哈希签名

迁移工具

v0.39.0 — 零知识证明 (Zero-Knowledge Proofs)

ZK-SNARK 身份验证

ZK-Rollup 交易隐私

ZK 数据验证

开发者工具

v0.40.0 — 同态加密 (Homomorphic Encryption)

部分同态加密 (PHE)

全同态加密 (FHE) 探索

应用场景

性能优化

v0.41.0 — 多方安全计算 (Secure Multi-Party Computation)

秘密共享 (Secret Sharing)

安全多方计算协议

跨设备 MPC

实际应用

v0.42.0 — 硬件安全模块 (HSM) 深度集成

企业级 HSM 支持

密钥生命周期管理

高可用与性能

合规认证

v0.43.0 — 高级加密特性

可搜索加密 (Searchable Encryption)

代理重加密 (Proxy Re-Encryption)

可验证计算 (Verifiable Computation)

密码学基础设施

长期愿景 (2026 H2+)

关键文件

使用示例

CLI 加密操作

桌面端加密操作

故障排查

数据库无法解锁

文件加解密失败

Signal 协议握手失败