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安全技术基础:pgp加密说明  

2014-09-09 08:51:58|  分类: linux概念 |  标签: |举报 |字号 订阅

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RSA的理解图示:
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RSA中,用户一直掌握了锁(pk)的钥匙(sk)
        在以上的图示,公钥起到加密的作用,私钥起到解密的作用。因为锁这个公钥为拥有私钥的用户所有,并由他发出,所以只有他才拥有开锁的钥匙。从而达到传输层的安全机制。
 
         PGP加密系统是采用公开密钥加密与传统密钥加密相结合的一种加密技术。它使用一对数学上相关的钥匙,其中一个(公钥)用来加密信息,另一个(私钥)用来解密信息。PGP采用的传统加密技术部分所使用的密钥称为“会话密钥”(sek)。每次使用时,PGP都随机产生一个128位的IDEA会话密钥,用来加密报文。公开密钥加密技术中的公钥和私钥则用来加密会话密钥,并通过它间接地保护报文内容。
       通俗可理解为:公钥相当于我们保险柜的锁(这种锁可能是公开发布使用的,任何人均可采购使用);而私钥则是我们用于专门找开此锁(某个具体的保险柜的)的专用传管的钥匙,当然这把钥匙只能专人拥有。
        谁有了上面的钥匙,也就能够打开那个保险箱,取得箱中的密秘与资产。
        PGP(Pretty Good Privacy),是一个基于RSA公匙加密体系的邮件加密软件。可以用它对你的邮件保密以防止非授权者阅读,它还能对你的邮件加上数字签名从而使收信人可以确信邮件是你发来的。它让你可以安全地和你从未见过的人们通讯,事先并不需要任何保密的渠道用来传递密匙。它采用了:审慎的密匙管理,一种RSA和传统加密的杂合算法,用于数字签名的邮件文摘算法,加密前压缩等,还有一个良好的人机工程设计。它的功能强大,有很快的速度。而且它的源代码是免费的。
RSA公开密钥密码体制        RSA公开密钥密码体制。所谓的公开密钥密码体制就是使用不同的加密密钥与解密密钥,是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制。
         在公开密钥密码体制中,加密密钥(即公开密钥)PK是公开信息,而解密密钥(即秘密密钥)SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公开的。虽然解密密钥SK是由公开密钥PK决定的,但却不能根据PK计算出SK。
正是基于这种理论,1978年出现了著名的RSA算法,它通常是先生成一对RSA 密钥,其中之一是保密密钥,由用户保存;另一个为公开密钥,可对外公开,甚至可在网络服务器中注册。为提高保密强度,RSA密钥至少为500位长,一般推荐使用1024位。这就使加密的计算量很大。为减少计算量,在传送信息时,常采用传统加密方法与公开密钥加密方法相结合的方式,即信息采用改进的DES或IDEA对话密钥加密,然后使用RSA密钥加密对话密钥和信息摘要。对方收到信息后,用不同的密钥解密并可核对信息摘要。
         RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法,也易于理解和操作。RSA是被研究得最广泛的公钥算法,从提出到现今的三十多年里,经历了各种攻击的考验,逐渐为人们接受,普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。

PGP中的每个公钥和私钥都伴随着一个密钥证书。它一般包含以下内容:
        密钥内容(用长达百位的大数字表示的密钥)
密钥类型(表示该密钥为公钥还是私钥)
密钥长度(密钥的长度,以二进制位表示)
密钥编号(用以唯一标识该密钥)
创建时间
用户标识 (密钥创建人的信息,如姓名、电子邮件等)
密钥指纹(为128位的数字,是密钥内容的提要表示密钥唯一的特征)
中介人签名(中介人的数字签名,声明该密钥及其所有者的真实性,包括中介人的密钥编号和标识信息)
            *PGP把公钥和私钥存放在密钥环(KEYR)文件中。PGP提供有效的算法查找用户需要的密钥。
PGP在多处需要用到口令,它主要起到保护私钥的作用。由于私钥太长且无规律,所以难以记忆。PGP把它用口令加密后存入密钥环,这样用户可以用易记的口令间接使用私钥。

                 PGP的每个私钥都由一个相应的口令加密。PGP主要在3处需要用户输入口令:

需要解开受到的加密信息时,PGP需要用户输入口令,取出私钥解密信息
当用户需要为文件或信息签字时,用户输入口令,取出私钥加密
对磁盘上的文件进行传统加密时,需要用户输入口令

PGP相关的加密、解密方法以及PGP的密钥管理机制。

          PGP是一种供大众使用的加密软件。电子邮件通过开放的网络传输,网络上的其他人都可以监听或者截取邮件,来获得邮件的内容,因而邮件的安全问题就比较突出了。保护信息不被第三者获得,这就需要加密技术。还有一个问题就是信息认证,如何让收信人确信邮件没有被第三者篡改,这就需要数字签名技术。RSA公匙体系的特点使它非常适合用来满足上述两个要求:保密性(Privacy)和认证性(Authentication)。
         RSA(Rivest-Shamir-Adleman)算法是一种基于大数不可能质因数分解假设的公匙体系。简单地说就是找两个很大的质数,一个公开即公钥,另一个不告诉任何人,即私钥。这两个密匙是互补的,就是说用公匙加密的密文可以用私匙解密,反过来也一样。
        假设甲要寄信给乙,他们互相知道对方的公匙。甲就用乙的公匙加密邮件寄出,乙收到后就可以用自己的私匙解密出甲的原文。由于没别人知道乙的私匙,所以即使是甲本人也无法解密那封信,这就解决了信件保密的问题。
        另一方面由于每个人都知道乙的公匙,他们都可以给乙发信,那么乙就无法确信是不是甲的来信。这时候就需要用数字签名来认证。
        在说明数字签名前先要解释一下什么是“邮件文摘”(message digest)。邮件文摘就是对一封邮件用某种算法算出一个最能体现这封邮件特征的数来,一旦邮件有任何改变这个数都会变化,那么这个数加上作者的名字(实际上在作者的密匙里)还有日期等等,就可以作为一个签名了。PGP是用一个128位的二进制数作为“邮件文摘”的,用来产生它的算法叫MD5(message digest 5)。 MD5是一种单向散列算法,它不像CRC校验码,很难找到一份替代的邮件与原件具有同样的MD5特征值。
        回到数字签名上来,甲用自己的私匙将上述的128位的特征值加密,附加在邮件后,再用乙的公匙将整个邮件加密。这样这份密文被乙收到以后,乙用自己的私匙将邮件解密,得到甲的原文和签名,乙的PGP也从原文计算出一个128位的特征值来和用甲的公匙解密签名所得到的数比较,如果符合就说明这份邮件确实是甲寄来的。这样两个安全性要求都得到了满足。
        PGP还可以只签名而不加密,这适用于公开发表声明时,声明人为了证实自己的身份,可以用自己的私匙签名。这样就可以让收件人能确认发信人的身份,也可以防止发信人抵赖自己的声明。这一点在商业领域有很大的应用前途,它可以防止发信人抵赖和信件被途中篡改。


附图:
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附:MD5数字指纹

       MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹)(16个16进制数字), 以防止被“篡改”。举个例子,你将一段话写在一个叫 readme.txt文件中,并对这个readme.txt产生一个MD5的值并记录在案,然后你可以传播这个文件给别人,别人如果修改了文件中的任何内 容,你对这个文件重新计算MD5时就会发现(两个MD5值不相同)。如果再有一个第三方的认证机构,用MD5还可以防止文件作者的“抵赖”,这就是所谓的 数字签名应用。     
       MD5两个特点:
        1)输入两个不同的明文(一段原始的数字信息)不会得到相同的输出值;
2)根据输出值,不能得到原始的明文,即过程不可逆;
所以要解密MD5没有现成的算法,只能用穷举法,把可能出现的明文,用MD5算法散列之后,把得到的散列值和原始的数据形成一个一对一的映射表,然后在所谓的解密的时候,都是通过这个映射表来查找其所对应的原始明文。
而绝对没有一种算法,可以通过输出加密后的散列值算出原始明文。
3)其验证办法则只能使用加密结果比较,结果相同即为验证通过。
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