随着互联网安全形势的不断演进，传统密码认证方式逐渐暴露出其脆弱性和易受攻击的弊端，促使新一代无密码身份验证技术迅速崛起。FIDO2标准和WebAuthn协议因此成为打造更安全用户体验的核心框架。Passkeys，作为FIDO2凭证的一种营销名称，依托于手机、安全密钥和可信平台模块（TPM）实现无密码登录，理应有效解决钓鱼攻击及凭据填充难题。然而，随着技术深化应用，安全研究者开始注意到其复杂的协议设计与浏览器实现或许为攻击者打开新的攻陷之门。本文将带您逐步深入剖析WebAuthn及FIDO2的架构与工作机制，揭示构建和攻击过程中的细节与漏洞，直击通行密钥背后的核心安全问题。 WebAuthn协议设计高度依赖CTAP2（Client To Authenticator Protocol 2）这一充满技术挑战的二进制协议，从USB-HID、NFC到BLE无线通讯，它通过复杂的消息格式和加密标准构成了身份验证的基础。
CTAP2使用JSON风格的CBOR编码和独一无二的COSE签名方案进行数据描述，结合用户验证（UV）与用户存在（UP）标记，实现对安全凭证严谨的权限约束。尽管其加密技术核心稳固，但庞大且细节丰富的协议栈无疑为潜在实现差错以及绕过机制带来了空间。 进行实地测试时，我们采用了Wireshark捕获硬件安全密钥（如YubiKey）通过USB-HID端点传输的数据帧。通过自制Python脚本解析64字节的HID报告内容，我们能够还原初始化握手、识别通道ID，解码CBOR格式的makeCredential注册请求，并反向工程出认证器返回的“packed”格式Attestation数据。此过程充分展现了如何将抽象协议数据转化为易读的JSON结构，通过使用OpenSSL与Python cryptography库验证签名的可信性，从而确保身份认证的公钥和签名链均符合预期。 获得授权凭据的公钥是破解的关键一环。
借助专门的提取工具，将authData字段中的credentialPublicKey COSE映射转化为标准PEM格式，无论是Ed25519、ES256还是RS256算法均能正确处理。掌握了这些信息，研究者即可复刻签名过程，生成符合规范的断言，从而实现模拟硬件安全密钥的初步技术准备。 随之而来的挑战是实现一个软件级CTAP2引擎，能够伪装成真实安全设备并响应浏览器传输的协议请求。借助Rust语言的强大功能，开发者成功设计了一套状态机，处理初始化、分片消息重组和CBOR调度等环节。通过模拟makeCredential和getAssertion命令，这套软件虚拟设备能够生成格式规范的authData，并搭配fmt:“none”的自签名attestation信任模式，规避真实证书的验证要求，达到无硬件的端到端身份认证操作复现。 为了实现签名的可重现性，加入了私钥注入机制。
开发者可加载指定的PKCS#8格式私钥，利用Rust中p256库的RFC-6979确定性签名特性，保证每次对同一数据的签名输出恒定一致。此举为离线密码重放和自动化登录提供了坚实基础，同时也揭示了弱防护环境下签名计数不增等缺陷可能导致的风险。 结合Chrome浏览器内置的“虚拟认证器”接口，研究者进一步发现Chrome DevTools远程调试协议（CDP）允许外部程序直接操控浏览器的WebAuthn堆栈。通过启用UI模拟、添加虚拟设备、自动完成用户存在和验证标记，乃至注入自定义私钥，现实现阶段已可轻松跳过硬件绑定和用户交互限制，全方位控制身份认证流程。漏洞不仅暴露在浏览器端API设计上，更在于缺失了对凭证签名计数及权限访问规则的强制约束。 不同的主流服务对这种软件伪造的Passkey反应不一。
谷歌账户在注册阶段允许虚拟密钥接入，但凭借严格的签名计数和状态检查，拦截大部分自动化登录尝试。微软对居民密钥（resident key）设有严格策略，导致大部分试探失败。相比之下，GitHub和webauthn.io等平台则少有防护措施，允许完整绕过标准验证流程，体现了依赖方安全意识及实现多样性的现状。 为应对此类攻击，应强化签名计数的单调递增性，确保每次认证都建立在新一次有效签名基础上。浏览器厂商应限制DevTools协议对WebAuthn接口的访问权限，必须基于强权限认证及权限来源验证。此外，依赖方应结合算法和AAGUID的多维校验，配合IP注册限制和速率控制，提升整体身份验证的安全保障。
展望未来，WebAuthn规范也亟需对虚拟认证器使用场景限定更严，尤其禁止非测试环境注入居民密钥，避免出现权责模糊的安全盲点。 尽管Passkeys带来密码时代的终结曙光，其背后依然是复杂信任机制与多样技术实现的交织。本文的研究深刻揭示了目前生态系统尚未完善的安全边界，表明除去坚实的底层密码学基础外，仅依赖客户端UX提示和浏览器内置机制不能充分保障身份认证安全。未来的安全生态建设必须综合考虑协议规范、浏览器行为和依赖方验证实践，从而真正实现无缝且高安全性的数字身份体验。迎接无密码认证的时代，我们不仅需要密码学的革新，更需要整合全链路的安全工程智慧。
