VMax MVP 密钥生命周期

1. 状态与原则

本文定义密钥从生成、使用、轮换、备份到失效的设计约束。它不冻结具体协议、数据库、备份 KDF 或 Secure Enclave API；这些分别依赖 ADR-001、ADR-002、ADR-005 和 ADR-007。

原则：

• 私钥和会话秘密只在客户端生成和使用；服务端只持有公开材料与撤销状态。
• 口令只用于派生验证/解封材料，不直接充当数据库密钥。
• 每个 Profile 和 Real/Decoy 空间使用独立命名空间与随机主密钥。
• 删除优先删除“解封能力”，但不得把 Keychain 删除或内存清零描述成物理擦除。
• 所有轮换、删除和恢复均版本化、可测试，并保留必要但最小的安全事件。

2. 来源分类

v1.1 MUST

• 身份/设备私钥本机安全生成，不明文上传或写日志。
• 本地数据库随机主密钥由 Keychain 中受保护材料解封；主/假密码不能直接作为数据库密钥。
• 主/假密码使用不同随机盐与内存困难 KDF。
• 格式化先删除真实 Profile 的数据库密钥、身份/设备私钥封装材料和会话关键材料，再清理文件。
• 身份密钥变化触发联系人警告和验证降级。

建议方案

• 签名预密钥 7 天或 1000 次轮换、PQ 材料 50 条/24 小时注入等参数来自说明书建议，仍须审计和测量。
• Keychain + Secure Enclave 封装是平台候选；可用算法、访问控制、备份/迁移语义待 iOS 实证。

当前已验证事实

• 当前仓库没有生产密钥实现，未验证 Keychain 访问组、Secure Enclave 封装、SQLCipher、备份恢复或内存清零行为。

3. 密钥层级候选

用户本地凭据
  ├─ 主密码 --KDF(独立盐/参数/域)--> 主槽验证与解封材料
  └─ 假密码 --KDF(独立盐/参数/域)--> 假槽验证与 Decoy 路由材料

设备保护根（平台受保护私钥或等价机制）
  └─ 封装随机 Profile Data Master Key（每个 Profile 独立）
       ├─ 数据库密钥封装/派生
       ├─ 身份与设备私钥封装
       ├─ 会话状态封装
       └─ 附件/缓存子密钥（带域分离）

最终方案不得让单一 KDF 输出在验证、数据库加密、备份和网络协议之间复用。域分离标签须包含用途、Profile 稳定标识和格式版本。

4. 生命周期清单

密钥/材料	生成	持久化	使用	轮换/失效	删除验证
实例长期签名私钥	实例受控环境	服务端秘密管理/HSM 候选	签名实例配置	运维事件；需签名过渡方案	旧公钥吊销与客户端阻断测试；本任务仅提约束
身份私钥	客户端安全随机源	由 Profile 主密钥封装	授权设备/预密钥、身份证明	仅新身份或恢复冲突	旧联系人立即降级；旧封装不可解封
设备认证私钥	客户端安全随机源	独立封装/Keychain	challenge 签名	主动轮换、恢复、安全事件	服务端拒绝撤销设备；本地旧材料不可用
签名预密钥私钥	客户端安全随机源	加密持久化	异步握手	周期/使用数，参数待审计	过渡窗口后拒绝旧 key id
一次性预密钥私钥	客户端批量生成	加密持久化	单次异步握手	使用即消费	并发和重放下至多一次成功
会话根/链密钥	握手及 ratchet 派生	加密会话状态	派生后续密钥	每步推进	旧状态不能被回滚加载
消息密钥	链密钥单次派生	原则上不持久化；跳跃缓存例外	单条 AEAD	使用/过期后删除	重放和恢复测试；内存清零仅尽力而为
附件密钥	每附件安全随机生成	仅经 E2EE 消息传递；上传端临时加密保存	分片 AEAD	附件完成/删除	对象存储仅见密文；MVP 附件为 P1
Profile Data Master Key	Profile 创建/恢复时随机生成	仅保存封装形式	解封数据库及子密钥	恢复、安全重置、格式化后重建	删除关键封装后旧库无法打开
Decoy Data Master Key	Decoy 初始化时独立随机生成	独立命名空间	仅 Decoy 数据	重置 Decoy	不影响 Real；反向亦然
备份内容密钥	每次备份随机生成	由备份密码 KDF 产生的 KEK 封装	加密备份包	每次备份新建	错误密码/篡改在恢复前失败

5. 生成要求

• 只使用操作系统认可的密码学随机源；测试固定随机源必须与生产构建物理/配置隔离。
• 生成失败必须失败关闭，不能回退到时间戳、UUID、进程随机或可预测种子。
• key id 是非秘密引用，不能由私钥明文或可逆材料直接派生。
• 每种密钥记录算法、版本、创建原因和状态，但日志不记录原始密钥、完整地址或口令槽命中。

6. 使用与内存边界

• 解封动作集中在密码会话/安全存储边界，UI 只接收验证后的领域结果。
• 不让秘密类型实现默认字符串化、序列化、镜像反射或可随意复制的调试描述。
• 尽量缩短 Swift 与 FFI 两侧的秘密缓冲生命周期；避免不可控的 String 保存口令。
• 内存清零是尽力控制复制和驻留的防护，不可声称已清除编译器、系统交换、崩溃转储或操作系统持有的所有副本。
• 后台、锁屏、Profile 切换和 Decoy 路由时，关闭网络任务并销毁内存会话对象；持久化状态仍保持加密。

7. 轮换与并发

待总控决策 01 预密钥和 PQ 注入周期

选项：

• 使用说明书建议值（签名预密钥 7 天/1000 次；PQ 50 条/24 小时）。优点是有初始基线；缺点是没有负载、耗电和审计证据。
• 由协议规范固定单一参数。优点是互操作稳定；缺点是未来调整需版本迁移。
• 由签名策略下发有界参数。优点是可运维；缺点是扩大降级与配置攻击面。

推荐：安全下限写入协议版本，只允许实例签名策略在审计过的范围内更频繁轮换；最终值待审计和真机测量。

并发要求：

• 会话状态由单一串行所有者管理；数据库写入带旧版本条件或事务锁。
• 同一一次性预密钥的领取/消费具有唯一状态转移；重复响应不生成不同会话。
• 同一消息重试复用逻辑消息标识，但是否复用密文必须由最终协议明确，不能临时决定。

8. 备份与恢复

• 备份包必须版本化、认证加密并在解密任何秘密前验证外层结构、KDF 参数上限和完整性。
• 备份 KDF 与 App Lock KDF 使用独立盐、域和参数；参数防止攻击者提交导致内存耗尽的备份。
• 恢复不得静默覆盖本机身份；冲突必须创建明确的恢复事务，并触发旧设备风险提示。
• 恢复后重新生成本机数据库主密钥和封装；不得继续把备份内容密钥当作运行时数据库密钥。
• 是否恢复会话状态需由 ADR-007 决定；恢复旧 ratchet 状态可能导致密钥/序号回退，默认应谨慎关闭或强制新会话。

9. 格式化与删除

• 先建立已验证的格式化意图和可恢复状态标记，再停止 Real Profile 的全部访问。
• 删除 Profile Data Master Key 的所有有效封装、身份/设备私钥封装和会话关键材料。
• 重新尝试解封，必须失败；若删除接口失败，保持锁定并继续收敛，不加载 Real。
• 再删除数据库、WAL/SHM、附件、草稿、缓存、临时文件、诊断日志和本地通知。
• 外部 .vmaxbak、系统/用户已经复制的文件、服务器 TTL 内密文不在本地删除保证内。
• Keychain 删除和文件删除不证明 NAND 物理覆写；产品只能称“本地格式化/密码学擦除”。

详细状态机见 docs/security/本地格式化与密码学擦除.md。

10. 验证清单

• 对每类密钥记录生成源、命名空间、可访问条件、备份属性、迁移属性和删除 API 实测结果。
• 真机覆盖冷启动、设备锁定、Face ID 失败、系统终止、升级、恢复、磁盘满和 Keychain 故障。
• 数据库快照、WAL/SHM、崩溃包、日志、通知、剪贴板和诊断导出做残留扫描。
• 格式化每一步 kill/relaunch，结果只能是完整可用或不可解封；不得出现旧状态回退。
• 独立审计确认 KDF 校准、域分离、Secure Enclave 假设、密钥复制和删除语义。

11. 待决问题

• Secure Enclave 能否以目标 iOS 版本的公开 API 完成所需封装及访问控制，还是需要 Keychain 保存由设备保护密钥包装的材料？
• App Lock KDF 参数如何按设备校准并避免验证时序暴露主/假槽？
• 备份是否包含会话恢复材料；若包含，如何阻止 ratchet 回滚？
• 身份恢复与旧设备撤销如何在 MVP 单设备边界内表达？
• 上游协议实现是否自行管理密钥持久化，VMax 能否满足其线程、备份和删除约束？