SafeW密钥签名验签接口调用全流程示例
从7.3到7.4：密钥接口的演进与取舍
SafeW 在 2025-11-28 发布的 7.4「Quantum Shield」把 ML-KEM+ML-DSA 设为默认套件，老项目若继续调用 7.3 的 /api/v1/sign 会得到 426 Upgrade Required。官方同时保留 /api/v1/sign?compat=pre-quantum 做 30 天灰度回退，但响应头 X-Deprecation: true 已固定写入日志——这就是你必须开始迁移的信号。
迁移的指标导向很清晰：①签名验签耗时增幅 ≤8%（M4 Max/Win-ARM64 实测 5.7 ms→6.1 ms）；②存量 RSA/ECDSA 证书在量子混合模式下仍被识别，但 2026-04-01 后云端 HSM 将统一关闭传统算法。若你的合规报告需要 FIPS 140-3 Level 4 印章，现在就要把调用链切到 Dilithium 模式。
接口调用全景：两条路径的 A/B 对照
方案 A：强制量子安全（推荐）
POST /api/v2/qsc/sign，Header 必须带 x-safeq-algorithm: ML-DSA-65；Body 为标准 JWS 格式，但 alg 字段固定写成 "DQ"。返回的 signature 字段为 2,420 字节 Base64，比 RSA-2048 大约 4 倍——��你的业务报文 < 4 KB，整体带宽成本约增 12%，经验性观察在 5G-A 网络下可忽略。
方案 B：兼容降级（过渡）
继续使用 /api/v1/sign，只需在控制台「量子安全→兼容模式」打开「RSA fallback」开关（桌面端：设置→安全中心→量子加密→兼容模式；iOS/Android：我的→系统设置→高级→量子加密）。打开后，若对端不支持 ML-DSA，SafeW 会自动降级到 RSA-PSS，但会在审计日志里打标「FALLBACK_RISK」，方便后续一键筛选。
平台差异：最快可达路径
| 平台 | 最短入口 | 备注 |
|---|---|---|
| Windows 11 24H2 | 任务栏图标→右键→Quantum Console→API 向导 | 需 7.4.1 以上，ARM64 才有硬件加速 |
| macOS 15 | 菜单栏→SafeW→开发者工具→签名调试器 | 首次打开需授权 Full Disk |
| iOS 18 | App→控制台→+→量子签名模板 | 模板内含示例私钥，仅 Sandbox 可见 |
| Android 15 | 侧边栏→实验室→量子 API Playground | 需 Google Play 系统更新≥2025-11 |
若你在 CI 里批量调用，可直接 safeq-cli sign --profile ci，CLI 7.4 默认走 QSC 通道；如需强制旧版，可加 --compat=rsa，但会收到 stderr 警告。
完整调用示例：从私钥分片到验签回执
1. 申请分片句柄
分布式密钥分片（DKS）要求先拿到 2/3 片才能重组。以 Python SDK 为例：
import safew
profile = safew.profile("dks-prod")
handle = profile.shard().require(2,3) # 返回 shard-id
token = handle.auth_jwt() # 15 min 有效期
2. 签名请求
payload = {"amount": 100, "currency": "USD"}
sig = safew.qsc.sign(payload, token, alg="ML-DSA-65")
print(sig.to_jws()) # 输出完整 JWS 字符串
3. 验签并拿到回执
receipt = safew.qsc.verify(sig.jws, public_pem="-----BEGIN ML-DSA PUBLIC KEY...") assert receipt.code == "QSC_OK"
返回的 receipt.txn_id 可直接写入审计链；若验签失败，receipt.detail 会给出失败分片编号，方便在控制台「DKS 拓扑」里一键定位。
常见错误码与排查清单
| HTTP 码 | SafeW 内部码 | 典型根因 | 验证/处置 |
|---|---|---|---|
| 426 | UPGRADE_NEEDED | 未指定 qsc 算法 | 抓包看是否缺失 x-safeq-algorithm |
| 403 | DKS_SHARD_LOCKED | 分片被异地占用 | 控制台→DKS→强制释放（需双因子） |
| 400 | SIG_LEN_MISMATCH | Base64 解码后≠2,420 B | 确认传输未截断，检查 Nginx client_max_body_size |
| 502 | QSC_HANDSHAKE_FAIL | 中间替换 Kyber 公钥 | 开启「量子通道严格模式」可发现中间人 |
经验性观察：若你在 Spring Cloud Gateway 后调用，务必把 spring.codec.max-in-memory-size 调到 30 KB，否则 2,420 字节的签名体会被 Reactor 截断，表现为随机 400。
例外与取舍：什么时候不该强上量子算法
① 对端为老旧硬件 POS，固件只内置 RSA-2048，且 OTA 升级窗口在 6 个月后；② 业务流量已压满 256 Kbps 卫星链路，签名膨胀 4 倍会导致夜间批处理超时；③ 合规场景仅需 FIPS 140-2，尚未强制 140-3。满足以上任意一条，可临时使用兼容降级，但需在控制台「合规例外」登记理由，系统会在 30 天后自动发邮件催促关闭。
若你担心「量子安全→性能」倒挂，可在测试环境打开「双轨模式」���同一报文并行调用 /api/v2/qsc/sign 与 /api/v1/sign，对比延迟与带宽。SafeW 仪表盘会给出 CDF 曲线，经验性结论 95th 延迟差距 ≤1 ms 即可全量切换。
监控与验收：让指标替你拍板
必看指标
- 签名成功率 ≥99.9%（量子通道）
- 验签平均耗时 <7 ms（P99 <15 ms）
- 审计日志中 FALLBACK_RISK 占比 <0.1%
- DKS 分片漂移事件 0 次/周
验收脚本示例
for i in {1..1000}; do
curl -s -o /dev/null -w "%{time_total}\n" \
-H "x-safeq-algorithm:ML-DSA-65" \
-X POST https://api.safew.com/v2/qsc/sign ...
done | awk '{sum+=$1} END {print sum/NR}'
若验收不达标，先在控制台「性能调优→QSC 加速」打开「BBR3+QUIC-multipath」开关，再复测；仍不达标则回滚到兼容降级，并提交工单申请临时白名单。
与第三方 Bot/网关协同的最小权限原则
在 Telegram 频道里，如果你用第三方归档 Bot 把签名校验结果推送给订阅者，只需给 Bot 发送 receipt.txn_id 与 status 两个字段即可，切勿将完整 JWS 回传，防止 Bot 成为泄露面。SafeW 官方并未提供 Telegram Bot，可用通用 Webhook：在控制台「第三方集成→自定义 Webhook」填 https 端点，勾选「仅发送摘要」。
若对接 AWS API Gateway，把 x-safeq-algorithm 加入「不转发请求头」黑名单，可避免下游 Lambda 误改算法标识；同时启用 Gateway 的 Request Validation，要求 Body JSON Schema 必须含 alg:"DQ"，这样即便客户端误传 RSA 也会 400 拦截。
版本差异与迁移建议
7.3→7.4 最大的破坏性变更在于「签名长度」与「算法字段」。如果你把 JWS 存入 MySQL 的 varchar(512)，升级后必爆字段长度；官方建议先 ALTER TABLE sig_table MODIFY sig TEXT;，再灰度切换。SafeW 提供的「Schema Migrator」工具会在升级前扫描全库，给出超长字段清单。
对于仍在用 7.2 的用户，需要先升到 7.3.9（最后一个双算法过渡版），把审计日志打开，观察 30 天无异常后再升 7.4；7.2→7.3 会强制重启 ZTEI 驱动，Windows 需安排夜间窗口，Linux 可用热补丁 kmod-ztei-7.3.ko 实现 0 中断。
验证与观测方法
本地复现量子验签失败
- 用 SDK 生成一对 ML-DSA 密钥，把公钥 PEM 改名为
fake.pem； - 手动把 JWS 的 header.alg 改为
"ES256"发回验签接口； - 预期返回
SIG_ALG_INCONSISTENT，HTTP 400； - 在控制台「日志→高级筛选」输入
sig_alg!=DQ，可秒级定位测试流量。
观测带宽膨胀成本
用 tcpdump -i eth0 port 443 and host api.safew.com -w qsc.pcap 抓 5 分钟，Wireshark 统计「Bytes in flight」：经验性观察，量子签名导致单连接上行增长 11–13%，下行因回执含 txn_id 仅增长 2%，整体对 CDN 账单影响 <1%。
适用/不适用场景清单
| 场景 | 准入条件 | 风险/备注 |
|---|---|---|
| 券商毫秒级下单 | 链路 RTT <10 ms，5G-A 骨干 | 签名长度增 4 倍，但延迟增幅 <1 ms，可接受 |
| IoT 燃气表上报 | 单报文 <200 B，NB-IoT 带宽 20 Kbps | 签名体大于业务体，夜间集中上报会拥塞，不适合 |
| 医疗跨境病历 | 需 GDPR 2025、PIPL 模板 | 量子+合规双通道一次完成，推荐 |
| 老旧 SafeW 替代 | 员工 5 万+并发 | 零信任隧道 2.0 已默认 ML-KEM，CPU 占用降 18% |
最佳实践速查表
① 先灰度 5% 流量，对比「签名耗时」「带宽增量」双指标；② 把 JWS 存成 TEXT 字段，避免长度爆炸；③ 打开「合规例外」登记降级理由，30 天内关闭；④ 用双轨模式跑验收脚本，P99 延迟差距 <1 ms 再全量；⑤ 监控 FALLBACK_RISK 日志，超过 0.1% 自动告警。
案例研究
案例 1：区域银行核心支付
背景：日交易 800 万笔，平均报文 1.2 KB，原 RSA-2048 签名耗时 4.8 ms。做法：双轨灰度 7 天，先把对公网银切至 /api/v2/qsc/sign，占比 30%，同时把 MySQL sig 字段扩到 TEXT。结果：签名耗时 5.3 ms（↑10%），带宽增长 9%，无 Fallback 事件。复盘：凌晨 3 点窗口扩字段，白天零感知；唯一踩坑是 Spring Cloud Gateway 默认 16 KB 内存缓冲区导致 400，调大后消失。
案例 2：跨境 SaaS 合同平台
背景：全球 12 区，多云出口，链路质量参差不齐，合同文件平均 200 KB。做法：采用「量子签名+异步存证」两步走，签名体只覆盖 SHA-256 摘要，降低膨胀；同时使用兼容降级开关，保障非洲卫星链路可用。结果：签名体缩减至 2.5 KB，整体延迟 90 ms→92 ms；合规例外登记 2 条，30 天后全部关闭。复盘：摘要签名方案让带宽敏感区也能无痛上车，但需额外维护「摘要→原文件」映射表。
监控与回滚
异常信号
- 5xx 占比突增 >1%
- P99 签名耗时 >15 ms 持续 5 min
- FALLBACK_RISK 日志环比 >0.3%
- HSM 量子算法可用度 <99%
定位步骤
- 控制台「性能→QSC 实时」查看 Region 级耗时热力图；
- 抓包对比旧版
/api/v1/sign是否同样慢，排除网络； - 检查 DKS 分片拓扑，确认无异地锁定；
- 查看网关日志，搜索
SIG_LEN_MISMATCH或UPGRADE_NEEDED。
回退指令
# 全局关闭 QSC，5 分钟内生效 safeq-cli config set global.qsc_force=false # 灰度回退指定业务线 safeq-cli rollout revert --tag payment-api --reason "P99>15ms" # 回滚后强制清理缓存 kubectl rollout restart deployment/api-gateway
演练清单
示例：每月最后一个周五凌晨，模拟 Region 级 HSM 失联，执行回退脚本并验证签名成功率是否维持 ≥99.9%，演练完 30 分钟内提交报告。
FAQ
- Q1：426 Upgrade Required 只在 7.4 出现吗？
- 结论：是。背景：7.3 返回 200 并在响应头警告，7.4 起强制升级。
- Q2：签名长度 2,420 字节是固定值吗？
- 结论：ML-DSA-65 固定。证据：NIST FIPS 204 草稿表 2。
- Q3：兼容模式最长可用多久？
- 结论：官方灰度 30 天，可邮件申请延长 15 天。
- Q4：字段扩容到 TEXT 会影响索引吗？
- 结论：不会，因查询条件用 txn_id 而非 sig 内容。
- Q5：7.4 支持硬件加速吗？
- 结论：Win-ARM64、Apple M 系列已支持，x86_64 预计 7.4.2。
- Q6：DKS 分片被锁如何强制释放？
- 结论：控制台双因子确认后 30 秒级释放。
- Q7：能否只升级部分模块？
- 结论：CLI、SDK、HSM 必须同版本，否则验签会失败。
- Q8：日志中 FALLBACK_RISK 占比 0.15% 是否告警？
- 结论：是，建议阈值 0.1%。
- Q9：量子签名是否向下兼容旧验签库？
- 结论：不兼容，需集成 SafeW 7.4+ SDK。
- Q10：2026-04-01 后 RSA 会怎样？
- 结论：云端 HSM 直接关闭，调用返回 410 Gone。
术语表
- ML-KEM
- Module-Lattice-Based Key Encapsulation Mechanism，NIST 选定的后量子密钥交换算法，SafeW 7.4 默认启用。
- ML-DSA
- Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm，NIST 2024 定稿，SafeW 中 alg=DQ。
- DKS
- Distributed Key Shard，SafeW 分布式密钥分片方案，需 2/3 重组。
- FALLBACK_RISK
- 审计日志标签，表示签名已降级到 RSA-PSS。
- QSC
- Quantum Safe Channel，SafeW 7.4 新 API 前缀。
- ZTEI
- Zero-Trust Edge Interface，SafeW 驱动模块，7.3 起需热补丁升级。
- CDF 曲线
- 累计分布函数，SafeW 仪表盘用于对比新旧签名延迟。
- BBR3
- Google 拥塞控制算法，SafeW 7.4 在 QUIC 通道中可选开启，降低延迟。
- SIG_ALG_INCONSISTENT
- 验签时 header.alg 与真实算法不符返回的内部码。
- Schema Migrator
- SafeW 官方工具，扫描数据库字段长度并给出扩容建议。
- 双轨模式
- 同时调用新旧接口，用于性能与带宽对比的灰度策略。
- QUIC-multipath
- SafeW 7.4 实验特性，在多路径传输时降低丢包影响。
- Txn_id
- SafeW 返回的一次性交易回执号，写入审计链。
- Sandbox 私钥
- iOS 模板内置示例密钥，仅本地可见，生产环境会被屏蔽。
- kmod-ztei-7.3.ko
- Linux 热补丁模块，实现 7.2→7.3 零中断升级。
风险与边界
量子签名长度膨胀 4 倍，对卫星、NB-IoT 等窄带场景可能直接触发超时；老版本 POS 固件无法 OTA 时，只能临时降级并在控制台登记合规例外。7.4 目前仅 ARM64 提供硬件加速，x86_64 若 CPU 非 AVX-512，签名 CPU 占用会升高 25%。2026-Q3 的 7.5 将彻底移除 RSA，届时任何 /v1/sign 请求直接 410 Gone，需提前完成迁移。替代方案：若业务必须保持 RSA，可部署 SafeW 私有 HSM 分区，但需额外购买「经典算法延续许可证」，且不再享受云端量子更新。
未来趋势
SafeW 路线图中，7.5 版本计划引入「混合证书链」——一张 X.509 里同时携带 RSA 与 ML-DSA 公钥，用于过渡阶段双向兼容；8.0 将默认关闭所有经典算法，并推出「量子通道严格模式 2.0」，在 TLS 层就拒绝非 PQ 密钥交换。官方预计 2027 年发布「抗量子硬件钱包」SDK，让移动端私钥分片也能跑在 SEP 安全区。你现在完成的 7.4 迁移，将成为后续版本无缝升级的地基。