GPG入门使用

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引入

gpg is the OpenPGP part of the GNU Privacy Guard (GnuPG). It is a tool to provide digital encryption and signing services using the OpenPGP standard.
gpg features: complete key management and all the bells and whistles you would expect from a full OpenPGP implementation.

GnuPG(GPG) 是 基于OpenPGP(由 RFC4880 定义,也被称为PGP)的一个完整的和免费的实现.我们可以使用GPG来对我们的数据和通信进行加密（encrypt）和签名（sign）, 它具有通用的密钥管理系统，以及各种公钥目录的访问模块. 我们可以很容易地使用GPG提供的命令行工具(当前它还提供不同平台下的图形界面工具frontends,以及库文件libraries)与其他的应用进行结合.同时还对S/MIME和SSH(Security Shell)提供支持.

本文使用环境为 Linux 命令行，掌握命令行，Window （Gpg4win）等其他客户端也很容易掌握。

安装

GPG有两种安装方式。可以下载源码, 自己编译安装:

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./configure
make
make install

更方便的方式是直接安装编译好的二进制包:

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# Arch 环境
sudo pacman -S gnupg

# Debian / Ubuntu 环境
sudo apt-get install gnupg

# Fedora 环境
yum install gnupg

安装完成后，键入下面的命令:

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gpg --help

如果屏幕显示 GPG 的帮助信息，就表示安装成功。

密钥管理

在使用GPG进行加密和签名之前，我们应该清楚的知道，它还是一个优秀的密钥管理工具（key Manager）.

可以使用gpg --list-keys查看当前管理的所有密钥.

生成密钥对

使用gpg --gen-key或gpg --full-gen-key(设置完整的参数配置来生成密钥对)

以完整的生成密钥对为例,gpg --full-gen-key

(1).选择加密的算法(默认RSA):

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gpg (GnuPG) 2.2.11; Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

Please select what kind of key you want:
   (1) RSA and RSA (default)
   (2) DSA and Elgamal
   (3) DSA (sign only)
   (4) RSA (sign only)
Your selection?

(2).选择密钥的大小(默认 2048 位):

密钥的位数越大，对于防范暴力破解攻击就越安全,但是对于各种用途，使用默认的大小已经足够了，因为绕过加密比试图破解代价反而更少一些。此外，随着密钥大小的增加，加密和解密将变慢，较大的密钥位数可能会影响签名的长度。

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RSA keys may be between 1024 and 4096 bits long.
What keysize do you want? (2048)

(3). 配置密钥的失效时间(默认 0, 永不失效)

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Please specify how long the key should be valid.
         0 = key does not expire
      <n>  = key expires in n days
      <n>w = key expires in n weeks
      <n>m = key expires in n months
      <n>y = key expires in n years
Key is valid for? (0) 
Key does not expire at all
Is this correct? (y/N) y

(4). 配置用户信息

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GnuPG needs to construct a user ID to identify your key.

Real name: alice
Email address: alice@gmail.com
Comment: A Test case
You selected this USER-ID:
    "alice (A Test case) <alice@gmail.com>"

Change (N)ame, (C)omment, (E)mail or (O)kay/(Q)uit? 

# 最后确认信息，若需要修改可进行更新，按O确认

(5). 最后输入加密密码，完成密钥对的生成

查看当前的所有密钥对:

密钥的导出和导入

导入公钥/私钥:

公钥和私钥的导入都是使用一样的命令gpg --import

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#导入公钥
gpg --import rovo98.pub
# 导入私钥
gpg --import rovo98.pri

导入公钥之后，应进行验证。GnuPG提供了功能强大的信任模型，不需要我们亲自验证导入的每一个公钥。但是一些公钥还是需要亲自进行验证的，下面简单了解一下如何对导入的公钥进行验证。

通过验证公钥的指纹，然后签名（Sign）公钥以将其证明为有效公钥来验证密钥。可以使用--fingerprint命令行选项快速查看公钥的指纹，但为了验证公钥，必须对其进行编辑。

编辑公钥示例:

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gpg --edit-key blake@cyb.org

pub  1024D/9E98BC16  created: 1999-06-04 expires: never      trust: -/q
sub  1024g/5C8CBD41  created: 1999-06-04 expires: never     
(1)  Blake (Executioner) <blake@cyb.org>

Command> fpr
pub  1024D/9E98BC16 1999-06-04 Blake (Executioner) <blake@cyb.org>
             Fingerprint: 268F 448F CCD7 AF34 183E  52D8 9BDE 1A08 9E98 BC16

公钥的指纹验证需要通过公钥的所有者进行验证。可以通过电话或任何其他方式亲自完成，只要能够和公钥的真正所有者进行联系就行。
如果获得指纹与公钥所有者的指纹相同，才可以确定我们得到是正确的公钥副本

检查指纹之后，最后进行公钥的签名（Sign）完成验证。由于公钥签名是公钥加密中的一个弱点，因此在进行签名验证之前，必须确保指纹验证是正确的。

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Command>> sign
             
pub  1024D/9E98BC16  created: 1999-06-04 expires: never      trust: -/q
             Fingerprint: 268F 448F CCD7 AF34 183E  52D8 9BDE 1A08 9E98 BC16

     Blake (Executioner) <blake@cyb.org>

Are you really sure that you want to sign this key
with your key: "Alice (Judge) <alice@cyb.org>"

Really sign?

签名之后，可以检查公钥，以列出其上面的签名，并查看我们添加的签名。公钥上的每个用户 ID 都可以具有一个或多个自签名以及已经通过公钥验证的签名。

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Command> check
uid  Blake (Executioner) <blake@cyb.org>
sig!       9E98BC16 1999-06-04   [self-signature]
sig!       BB7576AC 1999-06-04   Alice (Judge) <alice@cyb.org>

导出公钥(Public key)

要将公钥发送给对应的用户之前，我们需要将密钥对的公钥导出，在GPG中使用gpg --export命令导出

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gpg --output alice.gpg --export alice@gmail.com

默认导出的文件是以二进制格式保存的，非常不方便进行传输，因此GPG还提供了--armor参数来指定以ASCII码形式导出。

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gpg --armor --output alice.gpg --export alice@gmail.com

导出私钥（Private key）:

GPG还支持导出私钥，不过是对所有的私钥进行导出，同样可以二进制格式或ASCII格式导出.

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gpg --export-secret-keys --armor

上传公钥

公钥服务器是网络上专门储存用户公钥的服务器。send-keys参数可以将公钥上传到服务器。

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gpg --send-keys [用户ID] --keyserver [服务器域名]

使用上面的命令，你的公钥就被传到了服务器，然后通过交换机制，所有的公钥服务器最终都会包含你的公钥。

由于公钥服务器没有检查机制，任何人都可以用你的名义上传公钥，所以没有办法保证服务器上的公钥的可靠性。通常，你可以在网站上公布一个公钥指纹，让其他人核对下载到的公钥是否为真。fingerprint参数生成公钥指纹。

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gpg --fingerprint [用户ID]

从公钥服务器上获取公钥:

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gpg --receive-keys

获取到的公钥需要进行验证,参考上面提到的导入公钥的验证方式。

加密和解密文件

在加密和解密文件时，公钥和私钥各自具有特定的作用。

公钥可以被认为是开放式保险箱。当通过公钥加密文件时，该文件被放入保险箱，安全关闭，并且组合锁经过多次旋转和组合。
相对应的私钥是可以重新打开保险箱并检索文件的组合(组合锁组合)。换句话说，之后持有私钥的人才能恢复和使用相关公钥加密文件。

因此加解密过程应该是这样的，假设你要给alice发送加密信息，使用alice的公钥对信息进行加密，则alice可以使用她的私钥对加密信息进行解密，而当她向你发送加密信息，加密信息时使用的应该是你的公钥。

加密例子: 使用alice的公钥对sourceListforKali进行加密

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gpg --output sourceListforKali.en --encrypt sourceListforKali --recipient alice@gmail.com

--recipient指定使用的公钥

解密:

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gpg --output sourceListforKali.de --decrypt sourceListforKali.en

输入之前创建该密钥对的密码就可以对文件进行解密。

我们还可以在不使用公钥的情况下，对文件进行加密，使用的是对称密码（symmetric chiper）。使用--symmetric参数即可

手动输入加密密码即可。

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gpg --output sourceListforKali.gpg --symmetric sourceListforKali

签名(signatures)

数字签名证明文档并为其加上时间戳。如果随后以任何方式修改了文档，则签名验证将失败。数字签名可以起到与手写签名相同的作用，并具有防篡改的额外好处。

例如：当你将文件签名并发布后，则接受到该文件的用户可以验证签名来查看文件是否被修改过。

创建和验证签名

创建和验证签名使用公/私钥对的方式不同于加解密操作。使用签名者的私钥创建签名，使用相应的公钥验证签名。

使用数字签名的好处是一般情况下，签名人是确定的，除非签名者的私钥被泄露了。

使用--sign参数创建数字签名，例:

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gpg --output doc.sig --sign doc
You need a passphrase to unlock the private key for
user: "Alice (Judge) <alice@cyb.org>"
1024-bit DSA key, ID BB7576AC, created 1999-06-04

Enter passphrase:

签名的文件在签名之前会被进行压缩处理，并输出一个二进制格式的签名文件。根据给定的签名文件，可以检查签名或检查签名并恢复原始文件。

检查和验证签名使用--verify参数选项,验证签名并恢复原始文件使用--decrypt选项:

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gpg --output doc --decrypt doc.sig
gpg: Signature made Fri Jun  4 12:02:38 1999 CDT using DSA key ID BB7576AC
gpg: Good signature from "Alice (Judge) <alice@cyb.org>"

一般情况下，数字签名多数应用于对互联网上的帖子 post 以及 email 进行签名。这种情况下，我们一般不希望对需要签名的文件进行压缩处理，因此可以使用--clearsign选项，在不修改文件的情况下，将文件以ASCII的形式包装在签名文件中。

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gpg --clearsign doc

You need a passphrase to unlock the secret key for
user: "Alice (Judge) <alice@cyb.org>"
1024-bit DSA key, ID BB7576AC, created 1999-06-04

-----BEGIN PGP SIGNED MESSAGE-----
Hash: SHA1

[...]
-----BEGIN PGP SIGNATURE-----
Version: GnuPG v0.9.7 (GNU/Linux)
Comment: For info see http://www.gnupg.org

iEYEARECAAYFAjdYCQoACgkQJ9S6ULt1dqz6IwCfQ7wP6i/i8HhbcOSKF4ELyQB1
oCoAoOuqpRqEzr4kOkQqHRLE/b8/Rw2k
=y6kj
-----END PGP SIGNATURE-----

分离的、独立的签名文件（Detached signatures）: 一个签名过的文件的用途一般是很少的。

其他用户必须从签名文件中恢复原始文档，即使使用未压缩处理的签名文件（Clearsigned），也必须编辑签名文档以恢复原始文档。

因此，GPG还提供用于对文档创建分离签名第三种签名方法，该签名是单独的文件。使用--detach-sig选项创建分离签名。

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gpg --output doc.sig --detach-sig doc

You need a passphrase to unlock the secret key for
user: "Alice (Judge) <alice@cyb.org>"
1024-bit DSA key, ID BB7576AC, created 1999-06-04

Enter passphrase:

通过此方法创建的签名，在验证时就需要同时使用签名和对应原文件:

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gpg --verify doc.sig doc

gpg: Signature made Fri Jun  4 12:38:46 1999 CDT using DSA key ID BB7576AC
gpg: Good signature from "Alice (Judge) <alice@cyb.org>"

更多

以上就是GnuPG的简单入门使用，更多的可以详细阅读GnuPG提供的用户手册和文档.

例如: 我们可以在加密文件的同时对文件进行签名(使用三种签名方法的其中一种)

参考链接: