GPG 101

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GnuPG是对由RFC4880定义的OpenPGP标准（也称为PGP）的完整且免费的实现。GnuPG允许你对你的数据和通信进行加密和签名；它具有多功能的密钥管理系统，以及用于各种公钥目录的访问模块。GnuPG，也被称为GPG，是一个命令行工具，其功能便于与其他应用程序集成。

在本文中，我将介绍GPG的基本用法。

什么是GPG？

说到GPG，你首先应该了解PGP。PGP是一种提供加密和数字签名服务的协议（Pretty Good Privacy，优良保密协议）。GPG是PGP协议的实现。PGP可以支持多种加密算法，如AES、RSA、ECC等。

你可以将它添加到你的Github中，使你对仓库的每次提交都有签名。

不要向“公钥服务器”上传任何信息，这不安全！不要进行任何与“公钥服务器”相关的操作！在本文中，我不会提及任何与“公钥服务器”相关的操作！“公钥服务器”是一种集中式服务，即使你已经撤销了公钥，它也不会删除任何信息。

一些缩写

用途

A => 身份验证（例如ssh）
C => 认证（只有主密钥具有此功能）
E => 加密
S => 签名（例如对提交进行签名）
? => 未知功能

类型

sec => 主私钥
ssb => 子私钥
pub => 主公钥
sub => 子公钥

格式

• 装甲格式：asc
• 二进制格式：pgp

指纹

每个密钥或子密钥都有一行由10组4个字符组成的内容。这是整个密钥的SHA-1哈希值，为160位，20字节，通常表示为40个十六进制数字。此指纹可用于唯一标识一个密钥对。

密钥ID

格式：

• 长格式：指纹的最后16个字符。
• 短格式：指纹的最后8个字符。

UID

UID即用户标识符，包含用户名、注释和电子邮件，格式为姓名 (注释) <电子邮件>。

1. 一个私钥可以有多个UID。
2. UID适用于整个密钥，而不只是特定的子密钥。
3. 可以轻松添加UID，但现有UID无法修改，只能撤销。

有效性

导入密钥时，其默认状态为[unknown]（未知）。你可以检查指纹和所有者声明来验证该密钥。

信任网络

信任级别：

• ultimate（绝对信任）：通常你应该只绝对信任自己的密钥。这是信任链的根。
• full（完全信任）：完全信任该密钥，也包括由该密钥签名的其他密钥。
• marginal（边缘信任）：信任该密钥，但不完全信任。如果有三个人信任该密钥，那么我也信任它。
• never（从不信任）：从不信任该密钥以及由该密钥签名的其他密钥。

如何使用它？

安装

brew install gpg

生成密钥

你必须快速完成以下步骤。如果过程超时，你将需要重新执行这些步骤。

gpg --full-generate-key
# 1. 然后选择密钥类型，默认选择即可。
# 2. 然后选择密钥过期时间，我选择`3y`（三年），因为你以后可以更新密钥，这样能确保你仍然可以控制该密钥。过期的密钥只是对新的加密和签名无效。但你仍然可以解密和验证现有信息，只是会被标记为已过期。
# 3. 然后输入你的姓名（UID），我不建议使用真实姓名，你可以使用用户名代替。
# 4. 然后输入你的电子邮件，确保使用在Github上已验证的电子邮件，强烈建议使用Github提供的`no-reply`（无回复）电子邮件以避免收到垃圾邮件。
# 5. 然后输入密码短语，它用于加密密钥。
# 6. 进行一些随机操作后，你的密钥就生成了。

生成子密钥

建议为密钥生成一个子密钥。并且只需使用主密钥对新的子密钥进行签名。
每个子密钥都有其自己的应用场景。

# 进入主密钥交互模式
gpg --edit-key 主密钥中的你的姓名(UID或密钥ID)
gpg > addkey
# 然后过程与前面的步骤相同。这次我选择RSA（仅用于签名）。
# 顺便说一下，在生成子密钥之前，它会要求你输入主密钥的密码短语。
# 子密钥生成后，别忘了保存密钥。
gpg > save

生成撤销证书

想象一下，如果你忘记了密钥的密码短语，或者失去了对密钥的控制，你可以使用撤销证书来撤销公钥。如果没有撤销证书，你将需要通知你的朋友你不再使用该密钥，这将是一个大问题。因此，生成撤销证书是很有必要的。

gpg --gen-revoke -ao revoke.pgp UID(或密钥ID)
# 根据你的情况进行选择

然后你将得到一个revoke.pgp文件，你可以用它来撤销密钥。

列出密钥

gpg --list-keys # 列出公钥，你也可以使用`gpg -k`
gpg --list-secret-keys # 列出私钥，你也可以使用`gpg -K`

常用用法

# 最常用的用法！ -k或-K
gpg -K --with-fingerprint --with-subkey-fingerprint --keyid-format long

此外，还有一些你可能需要使用的参数：

--with-fingerprint # 打印密钥的指纹
--with-subkey-fingerprint # 打印子密钥的指纹
--with-sig-list # 打印密钥的签名

导出密钥

gpg -ao public-key.txt --export UID(或密钥ID) # 导出公钥
# 最好在私钥前添加你的安全路径，它将直接导出到机器上。
gpg -ao secret-key --export-secret-key 主密钥ID! # 导出主私钥，记住添加`!`以导出单个密钥，否则你将导出整个私钥。
gpg -ao sign-subkey --export-secret-subkeys 子密钥ID! # 导出用于签名的子私钥。[S]
gpg -ao encrypt-subkey --export-secret-subkeys 加密密钥ID! # 导出用于加密的子私钥。[E]

最常用的情况

此外，GPG私钥通常导出为ASCII装甲版本或其Base64编码版本。

gpg --export-secret-key --armor 密钥ID > secret-key.asc

删除密钥

导出密钥后，你可以将其从机器中删除。

gpg --delete-secret-keys UID(或密钥ID) # 删除私钥
gpg --delete-keys UID(或密钥ID) # 删除公钥

如我们所知，密钥是以明文形式存储在机器中的，删除操作不会完全删除密钥，你可以使用wipe或其他工具来辅助删除。但仍然存在恢复密钥的风险。如果你真的想以最安全的方式生成和删除密钥，你可以尝试 Tails。

导入密钥

强烈不建议进行任何与“公钥服务器”相关的操作！

gpg --import 你的密钥文件(你的私钥或其他人的公钥)
# 输出
# `#`表示主密钥未导入，所以这是安全的。
# sec#   rsa3072/密钥ID 2021-01-11 [SC] 
# ...
# `#`表示子密钥已导入。
# ssb #    rsa3072/密钥ID 2021-01-11 [E]

签名和验证

# 签名
# 1. 生成二进制签名文件
gpg --sign input.txt
# 2. 生成ASCII签名文件
gpg --clearsign input.txt
# 3. 分别生成签名文件和原始文件。
gpg --armor --detach-sign input.txt

# 验证
gpg --verify input.txt.asc input.txt

加密和解密

# 加密
# UID(或密钥ID)是收件人的UID或密钥ID，这意味着你必须提前导入收件人的公钥。
gpg --encrypt --recipient UID(或密钥ID) input.txt --output output.txt
# 一个简化版本
gpg -se -o encrypt.txt -r UID(或密钥ID) input.txt

# 解密
gpg --decrypt encrypt.txt --output decrypt.txt

撤销

即使你已经撤销了密钥，如果仍然有人使用过时的公钥给你发送消息，你仍然可以解密该消息，黑客也可以。导入撤销证书的操作将使整个密钥失效。已撤销的密钥只是对新的加密和签名无效。但你仍然可以解密和验证现有信息，只是它会被标记为已撤销。

想象这样一个场景，爱丽丝的私钥泄露了，她将发送一个密钥撤销证书，但由于分发不是集中式的，所以她无法确保每个人都收到了该消息。此外，密钥撤销证书需要由爱丽丝的私钥进行签名，所以如果私钥丢失，她将无法撤销该密钥。

所以一旦你撤销了密钥，你应该将已撤销的公钥推送到你通常发布密钥的地方，并通知你的朋友。

# 撤销主密钥
# 首先导入公钥
gpg --import gpg-linus.asc
# 然后导入撤销证书，这将直接使公钥失效。
gpg --import revoke
# 使用gpg -k检查密钥是否已被撤销。例如[revoked: 2024-01-01]

# 撤销子密钥
gpg --edit-key UID(或密钥ID)
# 然后选择你要撤销的子密钥
gpg > list
gpg > key 1 # 1是子密钥的索引
gpg > revoke
gpg > save

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