軟件水平考試網(wǎng)絡(luò)工程師復(fù)習(xí)指導(dǎo)：PGP簡介

　　PGP——Pretty Good Privacy， 是一個基于RSA公匙加密體系的郵件加密 軟件，它可以用來對你的郵件加密以防止非授權(quán)者閱讀，還能對你的郵件加上 數(shù)字簽名而使收信人可以確信郵件是你發(fā)來的。它讓你可以安全地和你從未見 過的人們通訊，事先并不需要任何保密的渠道用來傳遞密匙。它采用了審慎的 密匙管理， 一種RSA和傳統(tǒng)加密的雜合算法，用于數(shù)字簽名的郵件文摘算法， 加密前壓縮等，還有一個良好的人機(jī)工程設(shè)計。它的功能強(qiáng)大有很快的速度， 而且它的源代碼是免費(fèi)的。 實(shí)際上PGP的功能還不止上面說的：PGP可以用來加密文件，還可以用PGP代 替UUencode 生成 RADIX 64 格式（就是MIME 的 BASE 64格式）的編碼文件。

　　PGP 的創(chuàng)始人是美國的 Phil Zimmermann。他的創(chuàng)造性在于他把RSA公匙體 系的方便和傳統(tǒng)加密體系的高速度結(jié)合起來，并且在數(shù)字簽名和密匙認(rèn)證管理 機(jī)制上有巧妙的設(shè)計。因此PGP成為幾乎最流行的公匙加密軟件包。

　　PGP是一種供大眾使用的加密軟件。加密是為了安全，隱私權(quán)是一種基本人 權(quán)。在現(xiàn)代社會里，電子郵件和網(wǎng)絡(luò)上的文件傳輸已經(jīng)成為生活的一部分，郵 件的安全問題日益突出，大家都知道在Internet上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是不加密的，如 果你自己不保護(hù)自己的信息，第三者就會輕易獲得你的隱私。還有一個問題就 是信息認(rèn)證，要讓收信人確信郵件沒有被第三者篡改，就需要使用數(shù)字簽名技 術(shù)。RSA公匙體系的特點(diǎn)使它非常適合用來滿足上述要求：保密性（Privacy） 和認(rèn)證性（Authentication）。

　　RSA（Rivest-Shamir-Adleman）算法是一種基于大數(shù)不可能質(zhì)因數(shù)分解假 設(shè)的公匙體系。簡單地說，其原理就是找兩個很大的質(zhì)數(shù)，其中一個向外界公 開（公匙），另一個不告訴任何人（私匙）。這兩個密匙是互補(bǔ)的，用公匙加 密的密文可以用私匙解密，反過來也一樣。假設(shè)甲要寄信給乙，他們互相知道 對方的公匙。甲就用乙的公匙加密郵件寄出，乙收到后就可以用自己的私匙解密出甲的原文。由于沒別人知道乙的私匙所以即使是甲本人也無法解密那封信， 這就解決了信件保密的問題。另一方面由于每個人都知道乙的公匙，他們都可 以給乙發(fā)信，那么乙就無法確信是不是甲的來信。認(rèn)證的問題就出現(xiàn)了，這時候數(shù)字簽名就有用了。

　　在說明數(shù)字簽名前先要解釋一下什么是“郵件文摘”（message digest）， 簡單地說就是對一封郵件用某種算法算出一個能體現(xiàn)這封郵件“精華”的數(shù)來， 一旦郵件有任何改變這個數(shù)都會變化，那么這個數(shù)加上作者的名字（實(shí)際上在 作者的密匙里）還有日期等等，就可以作為一個簽名了。 確切地說，PGP是用 一個128位的二進(jìn)制數(shù)作為“郵件文摘”的，用來產(chǎn)生它的算法叫MD5（message digest 5），MD5的提出者是Ron Rivest，PGP中使用的代碼是由Colin Plumb 編寫的，MD5本身是公用軟件。所以PGP的法律條款中沒有提到它。

　　MD5是一種 單向散列算法， 它不像CRC校驗(yàn)碼，很難找到一份替代的郵件而與原件具有一 樣的“精華”。 回到數(shù)字簽名上來，甲用自己的私匙將上述的128位的“精華”加密， 附 加在郵件上，再用乙的公匙將整個郵件加密。這樣這份密文被乙收到以后，乙 用自己的私匙將郵件解密，得到甲的原文和簽名， 乙的PGP也從原文計算出一 個128位的“精華”來再用甲的公匙解密簽名得到的數(shù)比較， 如果符合就說明 這份郵件確實(shí)是甲寄來的。這樣兩個要求都得到了滿足。

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　　PGP還可以只簽名而不加密，這適用于公開發(fā)表聲明時， 聲明人為了證實(shí) 自己的身份（在網(wǎng)絡(luò)上只能如此了），可以用自己的私匙簽名。這樣就可以讓 收件人能確認(rèn)發(fā)信人的身份，也可以防止發(fā)信人抵賴自己的聲明。這一點(diǎn)在商 業(yè)領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前途，它可以防止發(fā)信人抵賴和信件被途中篡改。 那么為什么說PGP用的是RSA和傳統(tǒng)加密的雜合算法呢？ 因?yàn)?/SPAN>RSA算法計算 量極大，在速度上不適合加密大量數(shù)據(jù)，所以PGP實(shí)際上用來加密的不是RSA本 身，而是采用了一種叫IDEA的傳統(tǒng)加密算法。我先解釋一下什么叫傳統(tǒng)加密， 簡單地說就是用一個密匙加密明文，然后用同樣的密匙解密。這種方法的代表 是DES（US Federal Data Encryption Standard），也就是乘法加密，它的主 要缺點(diǎn)就是密匙的傳遞渠道解決不了安全性問題，不適合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境郵件加密需 要。IDEA是一個有專利的算法， 專利持有者是ETH和一個瑞士公司Ascom-Tech AG。非商業(yè)用途的IDEA實(shí)現(xiàn)不用向他們交納費(fèi)用。IDEA的加（解）密速度比RSA 快得多， 所以實(shí)際上PGP是用一個隨機(jī)生成密匙（每次加密不同）用IDEA算法 對明文加密，然后用RSA算法對該密匙加密。這樣收件人同樣是用RSA解密出這 個隨機(jī)密匙，再用IDEA解密郵件本身。 這樣的鏈?zhǔn)郊用芫妥龅搅思扔?/SPAN>RSA體系 的保密性，又有IDEA算法的快捷性。 RSA體系70年代就已提出，但由于速度問 題一直沒有推廣應(yīng)用，PGP的正好解決了這個問題，PGP的創(chuàng)意有一半就在這一點(diǎn)上了。那么PGP創(chuàng)意的另一半在哪兒呢？下面我再談PGP的密匙管理。

　　一個成熟的加密體系必然要有一個成熟的密匙管理機(jī)制配套。公匙體制的 提出就是為了解決傳統(tǒng)加密體系的密匙分配難保密的缺點(diǎn)。比如網(wǎng)絡(luò)hacker們 常用的手段之一就是“監(jiān)聽”，如果密匙是通過網(wǎng)絡(luò)傳送就太危險了。舉個例 子：Novell Netware 的老版本中，用戶的密碼是以明文在線路中傳輸?shù)模?/SPAN> 這 樣監(jiān)聽者輕易就獲得了他人的密碼。當(dāng)然 Netware 4.1中數(shù)據(jù)包頭的用戶密碼 現(xiàn)在是加密的了。對PGP來說公匙本來就要公開，就沒有防監(jiān)聽的問題。 但公 匙的發(fā)布中仍然存在安全性問題，例如公匙的被篡改（Public Key Tampering）， 這可能是公匙密碼體系中最大的漏洞，因?yàn)榇蠖鄶?shù)新手不能很快發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。 你必須確信你拿到的公匙屬于它看上去屬于的那個人。為了把這個問題說清楚， 我舉個例子，然后再說如何正確地用PGP堵住這個漏洞。 以你和Alice的通信為例，假設(shè)你想給Alice發(fā)封信，那你必須有Alice的公 匙， 你從BBS上下載了Alice的公匙，并用它加密了信件用BBS的Email功能發(fā)給 了Alice。不幸地，你和Alice都不知道，另一個用戶叫Charlie的用戶潛入BBS， 把他自己用Alice的名字生成的密匙對中的公匙替換了Alice的公匙。 那你用來 發(fā)信的公匙就不是Alice的而是Charlie的， 一切看來都很正常，因?yàn)槟隳玫降?/SPAN> 公匙的用戶名是“Alice”。于是Charlie就可以用他手中的私匙來解密你給Alice 的信， 甚至他還可以用Alice真正的公匙來轉(zhuǎn)發(fā)你給Alice的信，這樣誰都不會 起疑心，他如果想改動你給Alice的信也沒問題。更有甚者，他還可以偽造Alice 的簽名給你或其他人發(fā)信，因?yàn)槟銈兪种械墓�匙是偽造的，你們會以為真�?/SPAN>Alice 的來信。 防止這種情況出現(xiàn)的最好辦法是避免讓任何其他人有機(jī)會篡改公匙，比如 直接從Alice手中得到她的公匙，然而當(dāng)她在千里之外或無法見到時， 這是很 困難的。PGP發(fā)展了一種公匙介紹機(jī)制來解決這個問題。 舉例來說：如果你和 Alice有一個共同的朋友David，而David知道他手中Alice的公匙是正確的（關(guān) 于如何認(rèn)證公匙，PGP還有一種方法，后面會談到，這里假設(shè)David已經(jīng)和Alice 認(rèn)證過她的公匙）。這樣David可以用他自己的私匙在Alice的公匙上簽名（就 是用上面講的簽名方法），表示他擔(dān)保這個公匙屬于Alice。當(dāng)然你需要用David 的公匙來校驗(yàn)他給你的Alice的公匙，同樣David也可以向Alice認(rèn)證你的公匙， 這樣David就成為你和Alice之間的“介紹人”。這樣Alice或David就可以放心 地把David簽過字的Alice的公匙上載到BBS上讓你去拿， 沒人可能去篡改它而 不被你發(fā)現(xiàn)，即使是BBS的管理員。這就是從公共渠道傳遞公匙的安全手段。

　　有人會問：那你怎么安全地得到David的公匙呢， 這不是個先有雞還是先 有蛋的問題嗎？確實(shí)有可能你拿到的David的公匙也是假的， 但這就要求這個 搗蛋者參與這整個過程，他必須對你們?nèi)�人都很熟悉，還要策劃很久，這一般 不可能。 當(dāng)然，PGP對這種可能也有預(yù)防的建議，那就是由一個大家普遍信任 的人或機(jī)構(gòu)擔(dān)當(dāng)這個角色。他被稱為“密匙侍者”或“認(rèn)證權(quán)威”，每個由他 簽字的公匙都被認(rèn)為是真的，這樣大家只要有一份他的公匙就行了，認(rèn)證這個 人的公匙是方便的，因?yàn)樗麖V泛提供這個服務(wù)，假冒他的公匙是很極困難的， 因?yàn)樗�的公匙流傳廣泛。這樣的“權(quán)威”適合由非個人控制組織或政府機(jī)構(gòu)充 當(dāng)，現(xiàn)在已經(jīng)有等級認(rèn)證制度的機(jī)構(gòu)存在。 對于那些非常分散的人們，PGP更贊成使用私人方式的密匙轉(zhuǎn)介方式， 因為這樣有機(jī)的非官方更能反映出人們自然的社會交往，而且人們也能自由地選 擇信任的人來介紹�？傊�和不認(rèn)識的人們見面一樣。每個公匙有至少一個“用 戶名”(User ID)，請盡量用自己的全名，最好再加上本人的Email地址，以免 混淆。 注意！你所必須遵循的一條規(guī)則是：在你使用任何一個公匙之前，一定要 首先認(rèn)證它�。�！無論你受到什么誘惑，當(dāng)然會有這種誘惑，你都不要，絕對 不要，直接信任一個從公共渠道（由其是那些看起來保密的）得來的公匙，記 得要用熟人介紹的公匙，或者自己與對方親自認(rèn)證。同樣你也不要隨便為別人 簽字認(rèn)證他們的公匙，就和你在現(xiàn)實(shí)生活中一樣，家里的房門鑰匙你是只會交 給信任的人的。 下面，我講講如何通過電話認(rèn)證密匙。