使用GnuPG(PGP)加密信息及數(shù)字簽名教程
PGP (Pretty Good Privacy) 是由 Phil Zimmermann 于 1991 開發(fā)的一個用于數(shù)據(jù)加密和數(shù)字簽名的程序，由于被廣泛應(yīng)用以至于后來形成一個開放的標準 OpenPGP，而 GnuPG 則是實現(xiàn)了該標準的一個開源免費程序，本文將會簡單介紹如何使用GnuPG管理鑰匙、加密解密文件和電子郵件、數(shù)字簽名文件和電子郵件等內(nèi)容。篇幅有點長，不過內(nèi)容是很簡單的，可以一步一步跟著來。
一、加密和數(shù)字簽名的簡單原理
首先每個人使用程序生成地球上惟一的一對鑰匙，分別稱為公鑰和私鑰。公鑰用于加密，私鑰用于解密。使用公鑰加密過的信息只能由配對的私鑰解開。
加密的過程是：如果A君要發(fā)送信息給B君，首先B君得把自己的公鑰扔出來，A君得獲取B君的公鑰后加密信息并發(fā)送過去，B君收到(加過密的)信息使用自己的私鑰解密就可以還原信息了。
而數(shù)字簽名的過程稍微不同，信息是通過普通未加密方式發(fā)送信息給對方的，只是在每條信息后面都會附加一坨字符(名曰：簽名)，這個簽名是由程序根據(jù)發(fā)送者的私鑰以及信息內(nèi)容計算得出，接收者使用發(fā)送者的公鑰就可以核對信息有無被篡改。
二、獲取并安裝GnuPG
GnuPG是一個集鑰匙管理、加密解密、數(shù)字簽名于一身的工具，對于Linux 系統(tǒng)，一般可以在系統(tǒng)本身的軟件源找到GnuPG，比如對于ArchLinux可以使用如下命令安裝：
$ sudo pacman -S gnupg
對于 Windows 系統(tǒng)可以下載免費開源程序包 GPG4Win，建議下載完全版，里面既包含了 GnuPG 命令行工具，又有圖形鑰匙管理工具 Kleopatra 和支持 GnuPG 的郵件客戶端程序 Claws Mail。#p#
三、生成鑰匙對并發(fā)布公鑰到網(wǎng)上
下面的講解是基于命令行的，如果你比較喜歡圖形工具，仍然建議先閱讀完本章，因為圖形工具的操作基本上跟下面的命令一一對應(yīng)，而使用命令行講解比較方便和容易理解。
1、生成鑰匙對
$ gpg --gen-key
使用上面的命令可以生成地球上惟一的一對鑰匙對(注：命令行前的錢幣符號是提示符，不用輸入)，運行后會詢問你幾個問題，首選是選擇鑰匙對的算法：
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?
默認選擇RSA 就可以了，輸入1并回車。然后選擇鑰匙的長度：
RSA keys may be between 1024 and 4096 bits long.
What keysize do you want? (2048)
默認是 2048 位，直接回車。然后選擇鑰匙的有效期限：
Please specify how long the key should be valid.
0 = key does not expire
Key is valid for? (0)
默認是永遠有效的，如果你打算過一段時間就換一把新鑰匙，可以在此輸入期限，比如輸入30表示有效期為30天，數(shù)字后面可以加上單位，比如30m表示30個月，30y表示30年。如果你不知道這步有什么作用，則直接回車。然后詢問你確定嗎?果斷輸入y并回車。
接下來是填寫一些個人信息：
Real name: ivarptr
Email address: ivarptr@126.com
Comment: ivarptr on Twitter
第1行輸入你的名字或者平常喜歡用的網(wǎng)名，比如我的是ivarptr。
第2行輸入你的email地址，比如我上面輸入的是 ivarptr@126.com。
第3行輸入一行備注，備注的作用是進一步標識自己的身份，比如你在姓名一行輸入“小明”，為了讓你的朋友更確切地知道是哪個小明，你可以輸入“你隔壁家的小明”。
這三行信息用于產(chǎn)生一個標識(uid)，用來標識這個鑰匙對，在下面的命令行里，就可以用名字或者email地址來指定這個鑰匙對。
雖然理論上這些信息是可以隨意輸入，而且也不會有人阻止你這么做，不過當別人拿到你的公鑰時可能會搞不清誰對應(yīng)誰，所以盡量使用別人分辨得清的名字和email地址。信息輸入完之后再輸入o并回車確定。
因為 GnuPG 的鑰匙(包括公鑰和私鑰)是保存在本機上的，如果有人或者黑客進入你的計算機把你的私鑰盜走了，那么你的身份就有可能被冒充的危險。所以接下來你需要輸入一個密碼用于保護你的私鑰。這個密碼最好選擇一個稍微復(fù)雜一些的。
接下來就是等待程序生成鑰匙對了，這個過程根可能需要幾秒到幾分鐘時間，期間你可以去忙其他的事情。
2、查看本機鑰匙信息
上一步完成后，可以使用如下命令查看本機上的公鑰：
$ gpg --list-keys
輸出的結(jié)果跟下面的類似：
/home/ivarptr/.gnupg/pubring.gpg
——————————–
pub 2048R/72E75B05 2013-04-17 [expires: 2015-04-17]
uid ivarptr (ivarptr on Twitter)
sub 2048R/74F0F5F9 2013-04-17 [expires: 2015-04-17]
從中我們可以看到剛才生成的鑰匙對的公鑰部分，其中：
72E75B05 是這個公鑰的id，這個id跟uid都是用于標識這個公鑰的，因為uid是用戶隨便輸入的所以會有重復(fù)的情況，因此在某些需要明確指定公鑰的命令，需要用id而不能用uid表示這個公鑰。
2013-04-17 是生成這個公鑰的時間，后面括號內(nèi)的是有效期。
在實際應(yīng)用中，因為要發(fā)送加密信息給你的朋友就需要對方的公鑰，所以在本機上可能會有多個朋友的公鑰，但私鑰往往只有一個，也就是自己的私鑰。使用下面命令可以查看本機上的私鑰。
$ gpg –list-secret-keys
3、導(dǎo)出公鑰
為了將自己的公鑰扔給他人，你需要把公鑰導(dǎo)出成為一個文件：
$ gpg -a --output key.public --export UID
注：你要把其中的 UID 替換成你的名字或者email地址。
其中參數(shù)
-a 表示輸出文本文件格式。默認輸出是二進制格式，因為二進制格式不太方便在網(wǎng)絡(luò)(比如論壇或者博客)上展示，所以推薦文本格式。
–output 指定輸出文件的名字，你可以更改為其他名字。
–export 表示執(zhí)行輸出公鑰操作，后面的 UID 為你要輸出的公鑰的標識。
運行之后會在當前文件夾得到一個 key.public 文件，你可以使用文本編輯器或者 cat 命令查看里面的內(nèi)容，大致如下：
$ cat key.public
—–BEGIN PGP PUBLIC KEY BLOCK—–
Version: GnuPG v2.0.19 (GNU/Linux)
…………
…………
—–END PGP PUBLIC KEY BLOCK—–
公鑰導(dǎo)出之后，你可以通過各種方式把它發(fā)送給你的朋友，比如email或者聊天工具。而比較方便的是把公鑰發(fā)布到公鑰服務(wù)器。
4、把公鑰發(fā)布到公鑰服務(wù)器
公鑰服務(wù)器用于儲存和發(fā)布用戶的公鑰以便相互交流，這些服務(wù)都是免費的，GnuPG 默認的公鑰服務(wù)器是 keys.gnupg.net，你可以在這里找到更多的服務(wù)器。你也可以使用瀏覽器打開它們的網(wǎng)站，然后把你的公鑰復(fù)制粘貼上去。當然最直接的是通過命令行：
$ gpg --keyserver keys.gnupg.net --send-key ID
注：你要把其中的 ID 替換成你公鑰的id。
其中參數(shù)：
–keyserver 用于指定公鑰服務(wù)器，沒有特殊需求的話是可以省略這個參數(shù)的，不過有些 GnuPG 版本可能需要指定這個參數(shù)才能正常工作。
–send-key 用于指定待發(fā)布的公鑰的id。
好了，至此你已經(jīng)學(xué)會生成鑰匙對以及發(fā)布公鑰了。#p#
四、導(dǎo)入他人的公鑰，加密一個文件
下面我們來做個試驗，嘗試導(dǎo)入作者的公鑰，然后使用該公鑰加密一個文件。通過這個試驗就可以學(xué)會怎樣獲取他人的公鑰并用之加密信息。
1、在公鑰服務(wù)器搜索作者的公鑰并導(dǎo)入到本機
使用如下的命令可以搜索到我的公鑰：
$ gpg --keyserver keys.gnupg.net --search-key ivarptr
參數(shù) –search-key 用于指定搜索關(guān)鍵字，可以是uid的名字或者email地址部分。結(jié)果大致如下：
gpg: searching for “ivarptr” from hkp server keys.gnupg.net
(1) ivarptr (ivarptr on Twitter)
2048 bit RSA key 72E75B05, created: 2013-04-17
Keys 1-1 of 1 for “ivarptr”. Enter number(s), N)ext, or Q)uit >
如果有重名的情況，這里會列出多條記錄。你可以輸入n并回車把搜索結(jié)果瀏覽個遍。當你看到id和uid都跟你要找的那個吻合時，輸入搜索結(jié)果前面顯示的數(shù)字就可以把相應(yīng)的公鑰下載到本機。如上面的搜索結(jié)果，按數(shù)字1并回車就可以把我的公鑰導(dǎo)入到本機。輸入q并回車可退出搜索。
注：服務(wù) keys.gnupg.net 背后是一組服務(wù)器，它們之間的信息同步需要一定的時間，如果你剛剛提交了自己的公鑰，可能不會立即搜索就有結(jié)果，只要過一段時間(大概1小時)就好了。如果你用的是普通公鑰服務(wù)器，比如 pgp.mit.edu 則不會有這個問題。
如果你確切知道要導(dǎo)入的公鑰的id，也可以跳過搜索這步而直接使用如下的命令導(dǎo)入：
$ gpg --keyserver keys.gnupg.net --recv-key 72E75B05
其中 72E75B05 是我公鑰的id，如果把它替換成你朋友的公鑰id則為導(dǎo)入你朋友的公鑰。
導(dǎo)入公鑰還有另一種方法：如果我把公鑰文件直接發(fā)送了給你，你也可以跳過公鑰服務(wù)器。下面假設(shè)我的公鑰文件 key.public 已發(fā)送給你，你運行如下命令就可以導(dǎo)入我的公鑰了：
$ gpg --import key.public
2、核對公鑰的指紋值并簽收公鑰
把對方的公鑰導(dǎo)入到本機后，就已經(jīng)可以用它來加密信息或者用于校驗我的數(shù)字簽名。不過這樣每次操作時都會提示公鑰不可信，因為雖然你導(dǎo)入了我的公鑰，但存在導(dǎo)入冒充者的公鑰的可能性。所以你需要進一步跟我核對公鑰是否正確，然后簽收(sign key)它。
因為公鑰有可能出現(xiàn)冒牌貨，所以每個公鑰里都加入了指紋值，使用下面命令可以查看指紋值：
$ gpg --fingerprint
列出的結(jié)果應(yīng)該有一組如下所示：
pub 2048R/72E75B05 2013-04-17 [expires: 2015-04-17]
Key fingerprint = 0D24 0A94 A86C 7B83 3F7C 200E 1CAF 0CB0 72E7 5B05
uid ivarptr (ivarptr on Twitter)
sub 2048R/74F0F5F9 2013-04-17 [expires: 2015-04-17]
其中 “0D24 0A94 A86C 7B83 3F7C 200E 1CAF 0CB0 72E7 5B05” 就是這個公鑰的指紋值。你應(yīng)該通過打電話或者聊天工具等方式詢問對方并核對指紋值是否一致，如果吻合的話就說明你取得的是真貨了。
注：因為我不可能公布我的電話，所以如果你看到取回來的公鑰指紋值跟我博客這篇文章的一致，就可以當作是真貨了。當然如果是實際的朋友，一定要親口核對的。
確定取得的公鑰是真貨之后，使用如下命令對這個公鑰進行簽收(sign key)：
$ gpg --sign-key ivarptr
運行上面的命令之后它提示你再確認一次指紋值，輸入y并按回車確定。
提示，如果發(fā)現(xiàn)獲取回來的是冒牌貨，可以使用如下的命令刪除它：
$ gpg --delete-keys ivarptr
3、加密一個文件
使用文本編輯器(比如記事本或者 vim、echo)創(chuàng)建一個名為 message.txt 的文件，里面寫上任意一行文字，然后使用如下的命令加密它：
$ gpg -a --output message-ciper.txt -r ivarptr@126.com -e message.txt
其中參數(shù)：
-a 表示輸出文本文件格式。
–output 指定輸出(即加密后)的文件名。
-r 指定信息的接收者(recipient)公鑰的uid，可以是名字也可以是email地址。
-e 表示這次要執(zhí)行的是加密(encrypt)操作。
執(zhí)行完畢之后會在當前文件夾產(chǎn)生文件 message-ciper.txt，這個就是被加密之后的文件。
注：如果你要加密的是一個二進制文件，則可以省略 -a 參數(shù)，這樣產(chǎn)生的加密文件的體積會小一些。
小練習(xí)：現(xiàn)在你可以用 email 把加密后的文件寄給我，或者把里面的內(nèi)容復(fù)制然后粘貼到我博客的評論里，接下來我會解密然后回復(fù)你。如果你希望我也以加密的形式回復(fù)你，記得同時告訴我你的公鑰 id(以及公鑰服務(wù)器地址，假如不是用默認服務(wù)器的話)。
4、解密一個文件
現(xiàn)在假設(shè)我已經(jīng)收到你寄過來的加密文件 message-ciper.txt，使用如下的命令解密：
$ gpg --output message-plain.txt -d message-ciper.txt
其中參數(shù)：
–output 指定輸出(即解密后)的文件名。
-d 表示這次要執(zhí)行的是解密(decrypt)操作。
GnuPG 程序會自動使用我的私鑰來解密信息，最后得到一個跟原始內(nèi)容一樣的文本文件 message-plain.txt。
至此，你已經(jīng)學(xué)會使用 GnuPG 加密解密文件了。
提示1：導(dǎo)入公鑰、核對公鑰的指紋值、簽名公鑰這些操作你只需做一次，以后就可以重復(fù)多次使用該公鑰加密信息并發(fā)送給對方。
提示2：如果你想自己體會整個加密和解密過程，可以用自己的公鑰加密信息，然后用自己的私鑰解密，只需把上面第3步的命令當中的接收者uid(ivarptr@126.com)更改為自己的uid即可。#p#
五、數(shù)字簽名一個文件
下面我會簽名一個文件，你可以嘗試檢驗一下這個簽名。
1、數(shù)字簽名一個文件的方法A
現(xiàn)在我有一個文本文件 message.txt，使用如下命令即可對它進行數(shù)字簽名：
$ gpg -a -b message.txt
其中參數(shù)
-a 表示輸出文本文件格式。
-b 表示以生成獨立的簽名文件的方式進行簽名。
命令執(zhí)行完畢之后，會在當前文件夾里產(chǎn)生一個 message.txt.asc 的文件，這個文件即簽名。現(xiàn)在我應(yīng)該把原信息文件 message.txt 連同簽名文件 message.txt.asc 一起寄給你，然后你使用如下命令檢驗：
$ gpg --verify message.txt.asc
如無意外，應(yīng)該會看到如下兩行：
gpg: Signature made Thu 18 Apr 2013 12:35:00 AM CST using RSA key ID 72E75B05
gpg: Good signature from “ivarptr (ivarptr on Twitter) ”
其中最重要的是 “Good signature” 字樣，表示通過檢驗，否則表示沒通過檢驗(即意味著原信息的內(nèi)容被篡改或者原信息不是我發(fā)出的)。
提示：如果你有多個私鑰，在簽名時需要加上參數(shù) -u 指定私鑰的 uid。
2、數(shù)字簽名一個文件的方法B
如果不想生成一個獨立的簽名文件，則還可以用如下的命令進行簽名：
$ gpg -a --clearsign message.txt
跟方法A不同的地方是用參數(shù) –clearsign 替代了參數(shù) -b。參數(shù) clearsign 表示將簽名和原信息合并在一起，并生成一個新文件。
命令運行后同樣會生成一個文件 message.txt.asc，內(nèi)容如下：
—–BEGIN PGP SIGNED MESSAGE—–
Hash: SHA1
hello world, my key id is 72E75B05, finger is 0D24 0A94……5B05, check it
out.
—–BEGIN PGP SIGNATURE—–
Version: GnuPG v2.0.19 (GNU/Linux)
iQEcBAEBAgAGBQJRbuXuAAoJEByvDLBy51sFaY8IAKKnXX2JGI51mzYSakqvhNnr
iV2JLvokMkvyDuJQGeNDMim5W7P0/df+G4oO45B9b0iFx6DSQwZGeBjEGCXvCURa
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xGywHRpnwpW8N22VE6ZFEUFlXrh5C8hZfGaG/EcT21PeAbZYH8RcnYTbJ+s2nZ4=
=lhd6
—–END PGP SIGNATURE—–
你可以復(fù)制這段文字然后保存到一個文件里，如 abc.txt，然后使用如下命令進行檢驗：
$ gpg --verify abc.txt
使用如下命令可以把原始信息提取出來：
$ gpg --output message-original.txt -d abc.txt
#p#
六、郵件加密和數(shù)字簽名
如果你只是希望 GnuPG 用于郵件加密和數(shù)字簽名，上面的命令是可以完全不用的，因為鑰匙的管理工作(如生成鑰匙對、導(dǎo)出導(dǎo)入、鑰匙簽名等)都可以使用圖形工具完成，比如 KDE 的 Kleopatra 和 Gnome 下的 seahorse。至于郵件內(nèi)容的加密解密和數(shù)字簽名以及校驗，一般比較完善的郵件客戶端工具都內(nèi)置集成 GnuPG 的功能，比如 Evolution、KMail、Mozilla Thunderbird，谷歌告訴我 Windows 下的 Outlook 和 Live Mail 也支持但我沒有試驗過，如果不行那么使用 GPG4Win 附帶的 Claws Mail 就可以了。下面我以 Evolution 為例簡單介紹如何設(shè)置。
其實關(guān)鍵的設(shè)置只有一步，就是關(guān)聯(lián)你的 email 帳號和私鑰的id/uid。在 Evolution 的帳號屬性里，轉(zhuǎn)到 Security 頁，在 OpenPGP Key Id 里輸入你的私鑰id或者uid即可。如下圖：
[圖1]
然后在寫email時點擊菜單的 Options 勾選 OpenPGP 簽名或者加密，然后再發(fā)送即可。如下圖：
[圖2]
對方收到郵件時，Evolution 會自動檢驗簽名或者自動解密郵件內(nèi)容。
小練習(xí)：嘗試用郵件客戶端發(fā)送一封簽名或者加密過的郵件給我。
提示1：在簽名或者解密時，有可能會彈出一個窗口要求你輸入一個密碼，這個密碼是指保護私鑰所設(shè)置的密碼，也就是生成鑰匙對時設(shè)置的密碼。
提示2：用網(wǎng)易郵箱收取簽過名的郵件時可能會顯示檢驗失敗，這是因為網(wǎng)易郵箱會在郵件末尾添加附件的下載地址，相當于更改了郵件的原始內(nèi)容，所以簽名檢驗失敗是肯定的。
七、GnuPG 更多的使用方法
請盡量閱讀 GnuPG 官方的文檔：
迷你Howto教程：http://www.dewinter.com/gnupg_howto/english/GPGMiniHowto.html
迷你Howto教程(中文版)： http://www.gnupg.org/howtos/zh/index.html
The GNU Privacy Handbook http://www.gnupg.org/gph/en/manual.html
還有一些本文未提到但會用得上的命令：
Quick’n easy gpg cheatsheet http://irtfweb.ifa.hawaii.edu/~lockhart/gpg/
文本完，如有問題可以@ivarptr 。謝謝!
原文地址：http://archboy.org/2013/04/18/gnupg-pgp-encrypt-decrypt-message-and-email-and-digital-signing-easy-tutorial/
