GnuPG - 指南
13 Apr 2020
tools
PGP是一款基于RSA非对称加密算法的加密软件。而它的GNU发行版即为GnuPG。我们可以利用它生成自定义的公私钥对，并实现对指定内容的加密、解密和签名操作。
GnuPG 安装 §
软件下载 §
访问GnuPG官网进行下载（由于美国限制加密技术出口，该软件只能通过相应的镜像站下载，在此我选用的是日本的镜像站）。
软件安装 §
根据安装向导的提示进行安装。
安装验证 §
打开命令行（cmd，power shell，wsl均可），输入：
$ gpg --version
若产生类似以下的输出即为安装完成：
gpg (GnuPG) 2.2.9
libgcrypt 1.8.3
Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <https://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.
Home: /*此处为你的软件主目录*/
Supported algorithms:
Pubkey: RSA, ELG, DSA, ECDH, ECDSA, EDDSA
Cipher: IDEA, 3DES, CAST5, BLOWFISH, AES, AES192, AES256, TWOFISH,
CAMELLIA128, CAMELLIA192, CAMELLIA256
Hash: SHA1, RIPEMD160, SHA256, SHA384, SHA512, SHA224
Compression: Uncompressed, ZIP, ZLIB, BZIP2
生成密钥 §
使用命令生成自己的密钥：
# 一般场景
$ gpg --gen-key
# 或者，与上者等价
$ gpg --generate-key
# 快速生成密钥
$ gpg --quick-generate-key
# 生成全功能密钥，这里采用这一参数
$ gpg --full-generate-key
输出如下：
$ gpg --full-generate-key
gpg (GnuPG) 2.2.9; 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?
默认选项是(1)，即加密和签名都采用RSA算法。
输入1或者直接回车，系统将询问你所要生成的密钥长度：
RSA keys may be between 1024 and 4096 bits long.
What keysize do you want? (2048)
输入2048或者直接回车，系统将询问密钥的有效期：
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
如果密钥仅仅是私人使用，那么完全可以选择第一项，即永不过期。
随后系统将向你确认以上信息的正确性：
Is this correct? (y/N)
输入y继续。系统将要求你提供个人信息：
GnuPG needs to construct a user ID to identify your key.
Real name:
输入你的真实姓名，下一步：
Email address:
输入你的邮箱地址，下一步：
Comment:
输入注释（可以省略）。
信息录入完毕后，你的ID就生成了：
You selected this USER-ID:
"Zhang San (First key) <ZhangSan@email.com>"
Change (N)ame, (C)omment, (E)mail or (O)kay/(Q)uit?
根据提示可以修改上述信息（N：修改姓名，C：修改注释，E：修改邮箱），如输入无误，输入O进行下一步。
这时系统会要求你输入一个保险密码，以防止误操作擅自动用私钥。输入密码，下一步：
We need to generate a lot of random bytes. It is a good idea to perform
some other action (type on the keyboard, move the mouse, utilize the
disks) during the prime generation; this gives the random number
generator a better chance to gain enough entropy.
系统需要很大的随机字节，而用户随机敲击键盘、移动鼠标等操作将很好地提高系统所需的熵。
之后，密钥就很快的生成出来了！如果看到如下输出，将证明这一点：
...
gpg: key /*一串由用户ID所生成的Hash值*/ marked as ultimately trusted
...
public and secret key created and signed.
pub rsa2048 /*日期*/ [SC]
/*密钥代码*/
uid Zhang San (First key) <ZhangSan@email.com>
sub rsa2048 /*日期*/ [E]
在生成密钥之后，最好再生成生成一个“撤销证书“，用于之后的密钥作废：
# 填入自己的用户ID或者生成的Hash值
$ gpg --gen-revoke <user_id or user_id_hash>
# 或者
$ gpg --generate-revocation <user_id or user_id_hash>
密钥管理 §
列出所有的密钥 §
$ gpg --list-keys
gpg: checking the trustdb
gpg: marginals needed: 3 completes needed: 1 trust model: pgp
gpg: depth: 0 valid: 1 signed: 0 trust: 0-, 0q, 0n, 0m, 0f, 1u
/*公钥文件路径*/
------------------------------------------------
pub rsa2048 /*日期*/ [SC] /*公钥特征*/
/*Hash值*/
uid Zhang San (First key) <ZhangSan@email.com>
sub rsa2048 /*日期*/ [E] /*私钥特征*/
...
删除密钥 §
# 删除公钥
$ gpg --delete-keys <user_id or user_id_hash>
# 删除私钥
$ gpg --delete-secret-keys <user_id or user_id_hash>
输出密钥 §
# 生成的密钥以二进制形式存储
# --armor参数可将其转化为ASCII码形式
# 转换公钥
$ gpg --armor --output <output_file> --export <user_id or user_id_hash>
# 转换私钥
$ gpg --armor --output <output_file> --export-secret-keys <user_id or user_id_hash>
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
$ gpg --send-keys <user_id or user_id_hash> --keyserver hkp://subkeys.pgp.net
使用上面的命令，你的公钥就被传到了服务器subkeys.pgp.net，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。
$ gpg --fingerprint <user_id or user_id_hash>
加载密钥 §
# --import可以将他人的公钥或者你的其他密钥输入系统
$ gpg --import <key_file>
# 或者在公钥服务器上进行查找
$ gpg --keyserver hkp://subkeys.pgp.net --search-keys <user_id or user_id_hash>
文件的加密和解密 §
加密文件 §
假使你有一个想要加密的文件，该如何操作才能达成你的目标呢？
# --encrypt参数用于加密数据
# --recipient参数用于指定接受者的公钥
$ gpg --recipient <user_id or user_id_hash> --output <output_file> --encrypt <input_file>
解密文件 §
当收信方收到密文后，就可以用自己的私钥进行解密：
# --decrypt参数用于解密数据
$ gpg --decrypt <encrypted_file> --output <output_file>
# 或者直接使用
$ gpg <encrypted_file>
# 解密结果将在命令行直接输出
签名 §
对文件进行签名 §
有时，我们不需要加密文件，只需要对文件签名，表示这个文件确实是发信者本人发出的。
# --sign参数用于签名操作
$ gpg --sign <file>
# 运行结果将会在当前目录生成一个<file>.gpg文件，这个文件就是签名后的文件
# 这个文件默认采用二进制进行存储
# --clear-sign参数用于生成ASCII码的签名文件
$ gpg --clear-sign <file>
# 运行结果将在当前目录生成一个<file>.asc，后缀名asc表示为ASCII格式
# --detach-sign参数单独生成签名文件，与文件内容分开存储
$ gpg --detach-sign <file>
# 运行结果将在当前目录生成一个<file>.sig，该文件是二进制的
# --armor参数将生成ASCII格式的签名文件
$ gpg --armor --detach-sign <file>
签名和加密 §
如果想达成签名和加密同时进行的目的，可以使用：
# --local-user参数指定用发信者的私钥签名，--recipient参数指定用接收者的公钥加密
$ gpg --local-user <send_user_id or send_user_id_hash> --recipient <receive_user_id or receive_user_id_hash> --armor --sign --encrypt <file>
签名验证 §
有了签名后的文件，如何验证该文件签名是否属实呢？
# --verify用于签名验证
$ gpg --verify <file>.asc <file>