GPG密钥的生成与使用

一、引言

最近在对接银行向的时候，行内要求采用PGP方式对数据文件进行加密，首先我们需要生成密钥对，
然后导出公钥给对方，导出私钥以供后面程序解密使用。
关于GPG基本的介绍，在这里就不介绍了，大家自行百度就行了，本文主要分享项目中用的干货。

二、创建密钥对

$ gpg --gen-key
 操作实例：

[fan 18:58:33]~$ gpg --gen-key 
gpg (GnuPG) 1.4.20; Copyright (C) 2015 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.
 
请选择您要使用的密钥种类：
   (1) RSA and RSA (default)
   (2) DSA and Elgamal
   (3) DSA (仅用于签名)
   (4) RSA (仅用于签名)
您的选择？ 
RSA 密钥长度应在 1024 位与 4096 位之间。
您想要用多大的密钥尺寸？(2048) 4096
您所要求的密钥尺寸是 4096 位
请设定这把密钥的有效期限。
         0 = 密钥永不过期
      <n>  = 密钥在 n 天后过期
      <n>w = 密钥在 n 周后过期
      <n>m = 密钥在 n 月后过期
      <n>y = 密钥在 n 年后过期
密钥的有效期限是？(0) 
密钥永远不会过期
以上正确吗？(y/n) y
 
您需要一个用户标识来辨识您的密钥；本软件会用真实姓名、注释和电子邮件地址组合
成用户标识，如下所示：
    “Heinrich Heine (Der Dichter) <[e-mail]>”
 
真实姓名： Fan
电子邮件地址： [e-mail]
注释： github
您选定了这个用户标识：
    “Fan(github) <[e-mail]>”
 
更改姓名(N)、注释(C)、电子邮件地址(E)或确定(O)/退出(Q)？ O
您需要一个密码来保护您的私钥。
 
我们需要生成大量的随机字节。这个时候您可以多做些琐事(像是敲打键盘、移动
鼠标、读写硬盘之类的)，这会让随机数字发生器有更好的机会获得足够的熵数。
....+++++
 
随机字节不够多。请再做一些其他的琐事，以使操作系统能搜集到更多的熵！
(还需要184字节)
+++++
我们需要生成大量的随机字节。这个时候您可以多做些琐事(像是敲打键盘、移动
鼠标、读写硬盘之类的)，这会让随机数字发生器有更好的机会获得足够的熵数。
 
随机字节不够多。请再做一些其他的琐事，以使操作系统能搜集到更多的熵！
(还需要231字节)
...+++++
 
随机字节不够多。请再做一些其他的琐事，以使操作系统能搜集到更多的熵！
(还需要170字节)
+++++
gpg: 密钥 2DBA87CF 被标记为绝对信任
公钥和私钥已经生成并经签名。
 
gpg: 正在检查信任度数据库
gpg: 需要 3 份勉强信任和 1 份完全信任，PGP 信任模型
gpg: 深度：0 有效性：  1 已签名：  0 信任度：0-，0q，0n，0m，0f，1u
pub   4096R/2DBA87CF 2017-04-11
      密钥指纹 = 3C00 AC7B 3D06 E22E AEDE  72B0 B28F ACA4 2EBC 87DF
uid                  Fan (github) <[e-mail]>
sub   4096R/873278A9 2017-04-11

gpg key已经生成

三、可能的bug

在运行 gpg --gen-key 生成密钥时，按提示输入了完整的信息之后，一直卡住没成功，屏幕提示：

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.

通过提示可以知道，生成密钥的时候需要大量的随机信息，这个时候需要你不断地打字、移动鼠标、读写硬盘以让系统内核产生足够多的随机信息。
如果我们选择的密钥长度比较长，对系统的操作也不怎么活跃，就会需要很长的时间来完成，事实上光靠打字也是很难的。
解决办法是安装 rng-tools 这个工具，apt-get install rng-tools 或 yum install rng-tools 即可完成安装。
之后再切换另一个shell窗口执行命令：rngd -r /dev/urandom，生成密钥就能瞬间完成了。

四、后续操作列出密钥

[fan 19:24:44]~$ gpg --list-secret-keys --keyid-format LONG

最好制作一张撤销证书，用于密钥作废，请求外部公钥服务器撤销你的公钥
将二进制的公钥(私钥)导出为ASSCII码
上传公钥到公钥服务器。这里使用阮一峰的命令有一些问题，但可以正常工作

gpg --send-keys [用户ID]
生成用于公布的公钥指纹（用于他人校验）
gpg --fingerpint [用户ID]
密钥指纹 = 3C00 AC7B 3D06 E22E AEDE  72B0 B28F ACA4 2EBC 87DF

上面将在生成秘钥过程中每一步需要做的事情进行了说明，大家按照说明就可以生成秘钥了。

五、导出秘钥并备份

导出公钥：
gpg --armor --output public-key-gmail.txt --export MASTERKEYID
导出私钥：
gpg --armor --output secret-key-gmail.txt --export-secret-keys MASTERKEYID

注意：上面的MASTERKEYID 代表的是 主key_id,可以填写我们生成密钥的时候 输入的 名字

六、密钥管理

6.1 列出密钥

list-keys参数列出系统中已有的密钥．

　　gpg --list-keys

显示结果如下：

　　/home/ruanyf/.gnupg/pubring.gpg
　　-------------------------------
　　pub 4096R/EDDD6D76 2013-07-11
　　uid Ruan YiFeng <[e-mail]>
　　sub 4096R/3FA69BE4 2013-07-11

第一行显示公钥文件名（pubring.gpg），第二行显示公钥特征（4096位，Hash字符串和生成时间），第三行显示"用户ID"，第四行显示私钥特征。
如果你要从密钥列表中删除某个密钥，可以使用delete-key参数。

　　gpg --delete-key [用户ID]

6.2 输出密钥

公钥文件（.gnupg/pubring.gpg）以二进制形式储存，armor参数可以将其转换为ASCII码显示。

　　gpg --armor --output public-key.txt --export [用户ID]

"用户ID"指定哪个用户的公钥，output参数指定输出文件名（public-key.txt）。
类似地，export-secret-keys参数可以转换私钥。

　　gpg --armor --output private-key.txt --export-secret-keys

6.3 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 [用户ID] --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 [用户ID]

6.4 输入密钥

除了生成自己的密钥，还需要将他人的公钥或者你的其他密钥输入系统。这时可以使用import参数。

　　gpg --import [密钥文件]

为了获得他人的公钥，可以让对方直接发给你，或者到公钥服务器上寻找。

　　gpg --keyserver hkp://subkeys.pgp.net --search-keys [用户ID]

正如前面提到的，我们无法保证服务器上的公钥是否可靠，下载后还需要用其他机制验证．

七、加密和解密

7.1 加密

假定有一个文本文件demo.txt，怎样对它加密呢？

encrypt参数用于加密。

　　gpg --recipient [用户ID] --output demo.en.txt --encrypt demo.txt

recipient参数指定接收者的公钥，output参数指定加密后的文件名，encrypt参数指定源文件。运行上面的命令后，demo.en.txt就是已加密的文件，可以把它发给对方。

7.2 解密

对方收到加密文件以后，就用自己的私钥解密。

　　gpg --decrypt demo.en.txt --output demo.de.txt

decrypt参数指定需要解密的文件，output参数指定解密后生成的文件。运行上面的命令，demo.de.txt就是解密后的文件。
GPG允许省略decrypt参数。

　　gpg demo.en.txt

运行上面的命令以后，解密后的文件内容直接显示在标准输出。

八、签名

8.1 对文件签名

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我本人发出的。sign参数用来签名。

　　gpg --sign demo.txt

运行上面的命令后，当前目录下生成demo.txt.gpg文件，这就是签名后的文件。这个文件默认采用二进制储存，如果想生成ASCII码的签名文件，可以使用clearsign参数。

　　gpg --clearsign demo.txt

运行上面的命令后 ，当前目录下生成demo.txt.asc文件，后缀名asc表示该文件是ASCII码形式的。
如果想生成单独的签名文件，与文件内容分开存放，可以使用detach-sign参数。

　　gpg --detach-sign demo.txt

运行上面的命令后，当前目录下生成一个单独的签名文件demo.txt.sig。该文件是二进制形式的，如果想采用ASCII码形式，要加上armor参数。

　　gpg --armor --detach-sign demo.txt

8.2 签名+加密

上一节的参数，都是只签名不加密。如果想同时签名和加密，可以使用下面的命令。

　　gpg --local-user [发信者ID] --recipient [接收者ID] --armor --sign --encrypt demo.txt

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，armor参数表示采用ASCII码形式显示，sign参数表示需要签名，encrypt参数表示指定源文件。

8.3 验证签名

我们收到别人签名后的文件，需要用对方的公钥验证签名是否为真。verify参数用来验证。

　　gpg --verify demo.txt.asc demo.txt

举例来说，openvpn网站就提供每一个下载包的gpg签名文件。你可以根据它的说明，验证这些下载包是否为真。