第 10 章：安全考量
本章描述 CAP 協議的威脅模型、已知風險和緩解措施。本章為非規範性內容（不使用 MUST/SHOULD/MAY 等關鍵字），但本章描述的風險和緩解措施 SHOULD 被實作者認真對待。
10.1 威脅模型
CAP 協議的威脅模型基於以下假設和考量。
10.1.1 信任假設
CAP 協議假定以下實體可信：
- Registration_Authority：信任錨，其金鑰分發能力是協議安全性的基礎
- 預置的信任錨金鑰：終端製造或部署時預置的 RA 公鑰
- 終端的安全儲存：用於儲存 Verification_Key 和本地簽章金鑰的硬體/軟體安全模組
CAP 協議不假定以下實體可信：
- Fay 實例：Fay 可能被惡意編寫或被攻擊者控制
- iFay_Runtime：可能存在 bug 或被替換
- 網路通道：可能被監聽、篡改、阻斷
- 未授權的應用程序：終端上的其他程序可能嘗試繞過 CAP 控制
10.1.2 攻擊者能力
考慮以下能力的攻擊者：
| 攻擊者類型 | 能力 |
|---|---|
| 網路攻擊者 | 監聽、篡改、阻斷、重放網路訊息 |
| 流氓 Fay | 持有合法憑證但行為異常 |
| 憑證竊取者 | 透過其他管道取得他人憑證副本 |
| 內部威脅 | Descriptor_Issuer 自身被攻陷 |
| 實體攻擊者 | 實體接觸終端裝置 |
CAP 協議針對前 4 種攻擊者提供保護機制，對實體攻擊者的防護依賴於終端的硬體安全機制（不在協議層面解決）。
10.2 已知風險與緩解
10.2.1 憑證外洩風險
風險：Authorization_Descriptor 檔案被攻擊者竊取後，可在持有憑證的 Fay 之外的實體上提交給終端。
緩解措施：
- Authorization_Descriptor 的
subject_fay_id繫結到具體 Fay，終端在 §3.3.2 第 4 步驗證主體比對 - 攻擊者必須同時控制目標 Fay 的執行時（即攻擊 Fay 自身），憑證外洩本身不足以構成攻擊
- 憑證儲存 MUST 加密（§3.2.3），防止離線提取
- Trusted_Ticket 透過短有效期（最長 7 天）和即時撤銷查詢限制損害視窗
殘餘風險：若攻擊者完全控制 Fay 程序（包括其金鑰），憑證仍可被濫用。本協議不能解決「已被完全攻陷的 Fay」的問題——這是更上層的 Fay 完整性保護問題。
10.2.2 撤銷延遲風險
風險：憑證被撤銷後到撤銷聲明送達終端之間存在延遲視窗，期間被撤銷的憑證仍能通過校驗。
緩解措施：
- 終端持續聯網時，撤銷聲明預設在 1 小時內同步（§3.4.5）
- 使用 Trusted_Ticket 時，終端 MAY 透過即時撤銷查詢消除延遲（§4.3.2 第 5 步）
- 憑證有效期上限（90 天離線 / 7 天線上）限制最長延遲
- 簽發方在高敏感場景 SHOULD 使用更短的有效期（如 1 天）
殘餘風險：長期離線的終端可能在數天甚至更長時間內接受已被撤銷的憑證。這是離線授權機制的固有取捨——在可用性與撤銷時效性之間選擇了可用性優先。
10.2.3 重放攻擊風險
風險：攻擊者擷取合法的協議訊息後重放給終端。
緩解措施：
- AuthRequest 包含
message_id（UUID v7，時間相關），終端 MAY 維護短期已見 ID 快取以拒絕重放 - Heartbeat 的
sequence_number單調遞增，重放被偵測（§5.4.2） - TLS 通道提供基礎的重放保護（每個 TLS 會話獨立）
- 撤銷聲明的
revocation_id唯一，重放無效
殘餘風險：在 TLS 會話內部，攻擊者若已突破 TLS 加密則可重放訊息。這是 TLS 層面的威脅，不是 CAP 協議的範圍。
10.2.4 時鐘攻擊風險
風險：攻擊者透過修改終端時鐘繞過有效期檢查或暴露時鐘相關漏洞。
緩解措施：
- 終端時鐘來源應可信（系統時鐘、NTP 同步）
- §3.6 定義時鐘漂移偵測：顯著時鐘跳變時拒絕校驗
- 離線時長過久的終端 SHOULD 提示使用者重新同步時鐘
殘餘風險：實體控制終端的攻擊者可能能夠操縱時鐘。實體安全是終端硬體的責任。
10.2.5 Descriptor_Issuer 攻陷風險
風險：Descriptor_Issuer 被攻擊者完全控制，可簽發任意憑證。
緩解措施：
- §8.6.2 定義緊急金鑰撤銷機制
- Registration_Authority 可透過撤銷 Descriptor_Issuer 的 Verification_Key 使其所有簽發憑證失效
- 終端在收到 Verification_Key 撤銷後立即終止相關 Session（§5.5）
- 信任根（Registration_Authority）的安全性是關鍵——其攻陷將導致整個信任鏈崩潰
殘餘風險：在 Verification_Key 撤銷前已經簽發的憑證可能被濫用。撤銷視窗期不可避免。
10.2.6 資源耗盡攻擊風險
風險：惡意 Fay 透過大量請求耗盡終端資源（連線數、Session 數、儲存）。
緩解措施：
- §5.8 定義 Session 數量限制
- §3.2.3 定義憑證儲存上限
- 心跳逾時回收失效 Session 釋放資源
- 終端 SHOULD 實施基於 fay_id 的速率限制（在 §7.4.2 頻率約束之外）
殘餘風險：合法簽發的多個憑證可能合謀耗盡資源。終端策略應限制單一 Fay 的總配額。
10.2.7 交接競態風險
風險：攻擊者利用交接流程的中間狀態（如 §6.5.1 [T2] 的「無活躍 Session」狀態）搶佔資源。
緩解措施：
- 交接過程中資源處於預佔狀態（
handover_pending），不接受其他 Session 請求（§6.5.3） - 即使 [T2] 與 [T3] 之間出現失敗，資源也明確進入「空閒」狀態，由後續請求公平競爭（§6.5.2）
- 交接逾時使資源不會長期處於 pending 狀態
殘餘風險：在 [T3]–[T4] 失敗的極端情況下，原 Fay 的會話已不可恢復——需要重新發起 AuthRequest。這是必要的代價，避免引入「自動恢復」帶來的更複雜的安全分析。
10.2.8 降級攻擊風險
風險：攻擊者透過阻斷終端與 Ticket_Issuer 的連線，迫使終端進入降級模式（§4.5），從而繞過即時撤銷檢查。
緩解措施：
- 終端在降級模式下預設拒絕接受新的 Trusted_Ticket
- 已轉換為本地 Authorization_Descriptor 的票據的有效期短（最長 7 天）
- 終端 SHOULD 提示 iFay_Runtime 目前處於降級模式，使敏感操作可主動拒絕
殘餘風險：降級期間已轉換的本地憑證仍可被使用。這是離線優先設計的固有取捨。
10.2.9 側通道攻擊風險
風險：透過觀察 CAP 協議回應時間或錯誤碼細節推斷敏感資訊（如有效憑證存在性）。
緩解措施：
- 錯誤碼不暴露內部細節（§9.9）
- 實作 SHOULD 在校驗失敗的不同分支保持相近的回應時間
- 不在錯誤回應中洩露金鑰指紋、內部 ID 等
殘餘風險：完全消除側通道攻擊是極困難的。本協議層面提供基礎措施，深度防禦依賴實作品質。
10.3 部署安全建議
實作 CAP 協議的部署者應考慮以下安全實務：
10.3.1 金鑰管理
- 私鑰儲存使用硬體安全模組（HSM、TPM、Secure Enclave）
- 金鑰輪替週期不長於 90 天（終端本地金鑰）/ 365 天（Issuer 金鑰）
- 建立金鑰外洩應急回應流程
- 關鍵簽章操作要求多人審批或硬體 PIN
10.3.2 監控與稽核
- 記錄所有授權校驗失敗事件並警示
- 監控異常的撤銷請求頻率（可能指示 Descriptor_Issuer 被攻陷）
- 稽核日誌使用單獨的持久化儲存，防篡改
- 對高敏感資源（configure 模式、
require_human_confirmation約束）的所有操作完整稽核
10.3.3 終端強化
- 啟用 OS 強制存取控制（SELinux、AppArmor）
- 使用沙箱隔離 iFay_Runtime 與其他程序
- 關閉不必要的系統服務，減少攻擊面
- 定期更新系統修補程式
10.3.4 網路分段
- Registration_Authority 的部署網路與公網隔離
- Descriptor_Issuer 部署在受控環境
- 終端到 Issuer 的通訊限制在必要的連接埠/協議
- 實施 mTLS（雙向認證）保護關鍵通訊
10.4 協議局限性
本規範明確不解決以下安全問題：
- Fay 完整性：CAP 協議假定 Fay 實例自身的程式碼和行為完整性由其他機制保證（如程式碼簽章、執行時完整性度量）
- 實體安全：終端被實體攻擊者完全控制時，軟體層面無法提供保護
- 稽核日誌格式：v1 不規範化稽核日誌格式（藍圖 §3.2 排除項）
- 跨終端身分聯邦：v1 不支援跨終端的統一身分管理，每個終端獨立信任 Registration_Authority
10.5 後續版本的安全演進
未來版本（v2+）計畫引入的安全增強：
- 分散式撤銷共識（藍圖 §3.2 排除項）
- 稽核日誌標準化格式（藍圖 §3.2 排除項）
- 抗量子密碼學演算法（追蹤 NIST PQC 標準）
- 零信任原則的更深整合
- 形式化的協議安全性證明