为什么不可变固件是你加密资产最安全的选择

固件是嵌入在硬件钱包芯片中的基础软件，负责管理每一项关键操作：私钥的生成、存储与交易签名等。由于固件直接运行在设备底层，并可直接访问存放私钥的安全元件，其完整性至关重要。一旦固件被攻破，后果往往极其严重且不可逆转。

本文将全面解析硬件钱包固件的两种主流模式：可更新与不可变（不可更新）固件。我们将梳理已知漏洞，分析新兴攻击方式，并针对近期业内关于不可变固件局限性的观点做出回应。

硬件钱包中的固件是什么？

固件是直接写入硬件钱包芯片的专用低层软件，相当于设备的操作系统，但其功能远比计算机或智能手机上的软件更受限制。固件掌控所有安全关键环节：私钥生成、密钥存储、交易签名及与配套应用的通信。

与普通应用不同，固件直接运行在硬件上，能即时访问安全元件——也就是存放私钥的防篡改芯片。这一特殊地位决定了固件完整性的重要性。一旦固件被攻破，攻击者就有可能获取钱包中最敏感的信息。

硬件钱包厂商在固件管理上有两种截然不同的策略：

• 可更新固件： 厂商可发布新固件版本，用户下载并安装到设备上。
   

• 不可变（不可更新）固件： 固件在生产阶段一次性写入芯片，之后无论厂商还是外部人员都无法更改。Tangem 采用的正是这种模式。

表面上看，可更新固件似乎有明显优势：可以修补漏洞、增加新功能、应对新威胁。但实际上，更新机制本身带来了巨大的安全风险，这些风险远超其带来的好处。

不可变固件能防护哪些威胁

任何安全架构都始于威胁建模：明确系统要防御哪些攻击、接受哪些风险，以及各层级的责任划分。
 

可更新固件为设备提供了一个持续的代码传输通道，即使设备已售出，这一通道依然存在。虽然初衷是用于合法升级，但也为恶意攻击者提供了持久的攻击面，贯穿设备整个生命周期。

不可变固件是终端用户安全设备的唯一主流方案。没有任何银行卡或电子护照允许现场空中固件升级。YubiKey 这类硬件安全密钥（支持二次/多重身份验证）同样采用不可变固件，因为相关安全风险始终过高。

下面逐一分析这些威胁：

1. 内部人员威胁

凡是能推送固件更新的机构，必然有员工能修改控制用户私钥的代码。恶意内部人员，无论出于利益、理念还是外部胁迫，都可能在更新中植入后门或漏洞。

整个网络安全行业都记录了过去十年内部威胁事件的持续增长。硬件钱包领域，一条被攻破的代码路径就可能影响数百万美元资金，这一风险尤为严重。

2. 社会工程攻击

固件更新通道本身就是社会工程攻击的高价值目标。攻击者可能诱骗员工修改代码、泄露凭证、或通过钓鱼、冒充、伪造紧急情况等手段批准恶意更改。

这一威胁正在急剧升级：2025 年第一季度，深度伪造语音钓鱼攻击激增 1600% 以上。任何维护更新机制的公司都必须持续应对不断变化的攻击手段。

3. 政府强制与监管压力

部分司法辖区的法律允许政府机构强制科技公司实现远程访问或监控能力。

如果硬件钱包支持固件更新，政府可要求厂商推送带后门的更新，从而访问用户资金。

员工也可能直接遭受国家、犯罪组织或监管机构的压力。更新机制正是此类胁迫的实现路径。没有这一机制，相关要求根本无法落地。

4. 质量保障不足

并非所有固件漏洞都源于恶意。开发周期紧张、代码评审不充分、测试不足，都可能导致更新意外引入新的安全缺陷。

厂商频繁发布更新（无论是小补丁、功能新增还是界面调整），每一次发布都增加了引入漏洞的概率。

5. 审计空档

固件审计是由独立第三方安全公司对源代码、架构和开发流程进行的全面评估，旨在确认无后门、加密实现质量达标，并符合行业安全标准。

彻底审计成本高昂、周期长，往往需要数十万美元和数月时间。每次固件发布都做独立审计，对大多数厂商来说经济和操作上都不现实。

6. 供应链风险

固件更新流程本身就是一条复杂的供应链：代码编写、评审、编译、加密签名、服务器分发，最终安装到用户设备。

每一环节都可能被攻破。攻击者可针对构建环境、分发通道或签名密钥下手。若有内部协作，攻击者甚至可在传输过程中篡改更新，让被篡改的固件通过所有常规校验。

7. 用户被动承压

可更新钱包厂商通常要求用户及时更新以保证与配套软件兼容。拒绝更新的用户可能会遇到功能受限甚至无法使用。

这种模式迫使用户“凭信任”接受每一次更新，哪怕未经过独立验证。不可变固件彻底消除了这一依赖。设备自始至终保持出厂状态，无需依赖未来代码变更。

更新机制如何带来攻击面

允许修补固件漏洞的机制本身，就是设备生命周期内持续存在的攻击面。

设备若要接受固件更新，必须：

• 通过通信通道（USB、蓝牙）接收外部代码，
   
• 用加密签名校验代码真实性，
   
• 将新代码写入安全元件内存，覆盖或替换现有固件。

如果更新协议存在缺陷，配套应用与设备引导程序之间的通信通道就可能被中间人攻击（如 USB 或蓝牙层劫持或伪造）。

若签名密钥被窃取，或校验流程被故障注入（如电压干扰）绕过，则签名校验也可能失效。

写入操作本身还易受 TOCTOU（检查到使用时差）攻击：在校验和实际写入之间，已验证固件被替换为恶意代码。

没有这些能力的设备，自然不存在这些攻击面。

可更新固件的已知风险案例

多起案例已证明固件漏洞可直接威胁硬件钱包安全：

1. Ledger Nano S MCU 固件替换漏洞（2018 年）
   安全研究员 Saleem Rashid 演示了攻击者如何替换 Ledger Nano S 固件，用恶意版本窃取私钥。他成功上传了被篡改的固件，设备下次使用时会暴露用户私钥。
   他还指出，通过在受害者电脑上安装恶意软件，诱导其更新“故障”固件，也可远程上传恶意固件。Ledger 随后发布 1.4.1 版固件修复该漏洞。
2. Ledger Recover 争议（2023 年）
   Ledger 固件 2.2.1 版引入了新恢复功能，可从安全元件中提取助记词数据并传输给第三方。服务上线时披露了 Ledger 固件具备提取和传输助记词的技术能力。
   
   无论用户是否订阅该服务，所有运行新版固件的设备都具备此能力。用户指出，这与 Ledger 先前宣称“固件无法从安全元件提取私钥”直接矛盾。
3. Blockstream Jade 固件钓鱼攻击（2025 年）
   Blockstream 发布紧急安全警报，警告有钓鱼邮件冒充官方，诱导 Jade 钱包用户点击恶意链接下载固件更新。伪造固件一旦安装，资金极可能被转移至攻击者地址。
4. Ledger Nano X 钱包供应链攻击
   Kraken Security Labs 发现攻击者可控制连接 Ledger Nano X 的电脑并植入恶意软件，导致资金丢失或被盗。在此场景下，非安全处理器的固件被调试协议修改，使其变为输入设备（如键盘），可向主机发送恶意按键。
   
   Ledger Nano X 出厂时非安全处理器的调试功能默认开启，首次安装应用（如 Bitcoin 应用）后才会禁用。但在安装任何应用前，设备可被刷入恶意固件，进而威胁主机，类似“BadUSB”和“Rubber Ducky”攻击。

Dark Skippy：固件攻击案例分析

2024 年 8 月披露的 Dark Skippy 攻击，是迄今技术最复杂的固件威胁之一，充分说明固件被攻破对硬件钱包用户的严重危害。

技术原理

Dark Skippy 针对交易签名过程中的随机数（nonce）生成。正常情况下，每次签名，硬件钱包都会生成一个随机数，确保签名方案安全。攻击分为四步：

1. 固件被攻破：通过篡改更新、供应链攻击或物理接触，恶意固件被安装到设备。

2. Nonce 操控：被攻破的固件不再生成真正的随机数，而是用用户助记词片段生成可预测 nonce。

3. 数据外泄：用户签名交易时，助记词片段被嵌入签名并广播到区块链。

4. 助记词重建：攻击者监控区块链，利用 Pollard’s Kangaroo 算法，通过公开的 nonce 数据还原原始助记词。

影响分析

早期的 nonce 外泄攻击需要签名数十次才能泄露足够信息，Dark Skippy 最少只需两笔签名交易即可完整提取助记词。只要用一次被攻破的设备，钱包资金就可能被全部盗空。
 

此攻击极难被发现。被篡改的签名对用户来说与正常签名无异，无任何报错、异常或可见迹象，资金被盗时才会察觉。

披露该攻击的研究团队（Frostsnap 的 Lloyd Fournier 和 Nick Farrow 及 ZeroSync 的 Robin Linus）已于 2024 年 3 月私下通知 15 家以上硬件钱包厂商。目前尚无野外案例，但 PoC 已完全公开，演示代码可用。

开源固件的风险

开源意味着源代码对外公开，理论上可让更多人发现漏洞。这在操作系统、加密库、网络协议等领域确实带来了安全收益。

但开源审查是自愿且无保障的，没人规定必须有人检查某段代码。
 

许多知名开源项目（如 OpenSSL 的 Heartbleed）曾多年存在严重漏洞，即使代码被广泛“审查”。源代码公开并不等于被专业人员彻底检查，尤其是安全元件固件这种高度专业领域。

此外，公开硬件钱包固件源码也带来新风险：攻击者可获得系统内部细节，从而针对性发起攻击。

因此 Tangem 采用“纵深防御”：固件为闭源，由权威机构正式评估，配套应用和 SDK 则完全开源，托管于 GitHub。

Tangem 不可变固件架构

Tangem 的固件在生产阶段写入安全元件，之后无法再被修改或替换。没有更新机制、没有固件刷写 USB 接口，也没有无线空中升级通道。安全元件架构上会拒绝任何后续写入新代码的尝试。

回应 Ledger 的观点

Ledger 多次公开评论 Tangem，其安全团队也对我们做过深入研究。以下是针对业界关于 Tangem 的相关说法的回应。
 

观点：“冻结系统不是保护用户，而是保护攻击者。”

此说法暗示不可变只是“无为”，让静态系统看起来更不安全，实际上这正是主流做法。正如前文所述，信用卡、护照、YubiKey 等都采用不可变固件。不可变系统切断了攻击者最强的远程手段——通过更新注入恶意代码。

Ledger 的做法反而非常少见且风险更高，每一次固件更新都为攻击者提供了新机会。

观点：“Tangem 的审计空档导致多年缺乏外部评估。”

Ledger 认为 Tangem 两次审计（2018 年 Kudelski，2023 年 Riscure）之间存在审计空白。对于不可变固件，这一论点并不成立。可更新固件在审计间隔期运行的是未经评估的新代码，而不可变固件运行的始终是已被审计过的同一份代码。

观点：“Tangem 无法适配新加密曲线或区块链协议。”

Ledger 曾表示，不可变固件无法支持新加密曲线，可能导致设备淘汰。实际上，这混淆了不同架构层级。

Tangem 固件实现了主流区块链广泛采用的核心加密算法（ECDSA 和 EdDSA）。

对新链、代币标准和协议的支持都在配套应用层实现，而非固件层。Tangem 目前已支持 85+ 条区块链和 16,000+ 代币，持续通过应用更新扩展网络，无需更改卡片固件。

观点：“Tangem 固件一旦发现问题无法修复。”

不可变固件中未修补漏洞的风险，需要与更新机制本身带来的持续风险权衡。正如本文所述，更新通道本身就是持久威胁。
关键问题不是不可变固件是否毫无代价，而是整体安全性是否更优。事实充分证明答案是肯定的。

独立审计时间线

安全评估的透明度是用户信任的基础。Tangem 完整独立审计历史，彰显我们对未来持续评估的承诺。
 

常见问题解答

如果 Tangem 不可变固件被发现漏洞会怎样？

这种情况极为罕见。Tangem 固件已由两家顶级安全公司（Kudelski Security 和 Riscure）独立审计，大大降低了重大漏洞未被发现的概率。

攻击者能否在 Tangem 卡片上安装恶意固件？

不能。安全元件芯片架构上禁止出厂后任何固件写入操作。没有任何接口或机制可传递新代码。即使持有实体卡片，攻击者也无法修改固件。

什么是 Dark Skippy？它会影响 Tangem 吗？

Dark Skippy 是 2024 年披露的一种固件攻击，可通过两笔签名交易提取完整助记词。其原理是用助记词片段生成可预测 nonce，替代正常随机数。
Dark Skippy 必须设备已被刷入恶意固件。Tangem 固件不可变，出厂后无法更改，因此该攻击方式不适用。

不可变固件只是为了省事不做更新吗？

不是。这是有意为之的安全架构决策，直接消除了内部威胁、社会工程、监管胁迫、供应链攻击及频繁固件发布带来的审计空档等风险。

不可变固件有哪些局限？

主要限制是固件出厂后无法增加新功能。但绝大多数功能优化、新链支持、用户体验提升都通过 Tangem 配套移动应用实现，该应用持续更新且完全开源。

EAL6+ 认证意味着什么？

EAL6+（增强型评估保证等级 6）是 Common Criteria 国际标准（ISO/IEC 15408）下最高级别安全认证之一。
代表芯片已通过半形式化验证，并针对复杂物理与侧信道攻击进行严格测试。国际护照、国家身份证、高安全支付系统同样要求此级别认证。Tangem 安全架构详见安全特性文档。

为什么 Tangem 固件是闭源的，而应用是开源的？

固件运行在认证安全元件内，仅执行少量加密操作。配套应用负责用户交互和区块链通信，广泛接受社区审查并完全开源。这样分层能针对不同风险采用最优验证方式。

参考资料

• Dark Skippy 官方披露——安全研究团队原始论文及技术 FAQ：darkskippy.com
   
• Merkle Science：Dark Skippy 威胁分析——详细技术解读及对硬件钱包安全影响：www.merklescience.com
   
• Common Criteria Portal（ISO/IEC 15408）——硬件安全元件 EAL 认证国际标准：www.commoncriteriaportal.org
   
• Cointelegraph：可更新固件的隐藏风险——硬件钱包固件更新机制的安全报道：cointelegraph.com
   
• CryptoSlate：Dark Skippy 技术报道——PoC 及披露时间线：cryptoslate.com
   
• Saleem Rashid：破解 Ledger 安全模型——2018 年 Ledger Nano S MCU 固件替换原始研究：saleemrashid.com