现代密码学应用的范例-PGP

Posted 2020-07-10 没有梦想的小灰灰

PGP（Pretty Good Privacy），是一个基于RSA公钥加密体系的邮件加密软件。

产生背景：

电子邮件在传输中使用SMTP协议存在这样的问题

1.无法保证邮件在传输过程中不被人偷看

2.无法确认来源

3.无法确定邮件是否在传输过程中被篡改

4.当邮件被发到错误地址，可能造成信息泄漏

 

PGP对这些问题提供一个安全电子邮件解决方案，具有以下功能

1.消息加密

2.数字签名

3.完整性确认

4.数据压缩

 

PGP使用的对称算法： IDEA, DES, Triple DES, CAST, AES, Twofish

PGP使用的不对称算法： RSA, DH

 

加密流程：

 

用会话钥匙加密明文，然后用公共钥匙加密会话钥匙，讲这两个加密出来的内容打包放在一起传输。

 

解密流程：

将收到的数据（密文和加密后的会话钥匙）分开，用私钥来解密加密后的会话钥匙，得到会话钥匙，用会话钥匙来解密密文。

 

会话钥匙加密解密用的同一把，所以是对称加密算法。另外的公钥加密，私钥解密，是公钥加密算法。

PGP整合了对称加密和公钥加密的方案。

保持了对称加密算法速度快的特点，又具有公钥算法密钥分配方便的特点。

 

PGP数字签名：

签名算法：RSA+MD5, RSA+ SHA1, DSS+SHA1

数字签名过程：

数字签名是用私钥加密，就可以确认消息来源和保证完整性，因为私钥是个人持有的且是对明文签名。

 

但是直接对明文进行数字签名存在一些问题

1.速度非常慢

2.生成大量的数据

 

PGP的解决办法是对明文使用一种Hash函数（PGP使用Hash函数： MD5, SHA1），产生定长的数据，称为消息摘要。使用签名算法对摘要签名，然后将签名和明文放在一起。

 

下面来说说公钥密码算法的一个重要问题，如何传播公钥？

假设有这样一个场景，A想写信给B，A先要得到B的公钥，A在某处查到一个公钥以为是B的，实际上是C的公钥，是C有意假冒B，C窃听到密信，然后用对应的私钥解密，C看到了信的内容。此时，C已经假冒B成功了，C再给A写一封信，A仍用B的假公钥来打开C的信，A读到C假冒B写的信。

因此，公钥的分发是很重要的。

 

公钥分发模型：

1.金字塔模型

这个模型的基础是要有上层的机构是值的信赖的机构，由上层机构来分发公钥，需要公钥的时候，向上层机构询问。

 

2.信任网络模型（PGP采用）：

 

 

PGP数据证书：

证书包含拥有者的信息

证书可以自己创建和声明

证书上包含自签名

证书可能包含多个人的签名

 

证书正确性检查

1.手工途径：要求接收者亲自把公钥交给你

　　　　　　检查证书的指纹

2.信任途径：相信已经进行了检查过程的第三方结果（上面可能有一些签名，保证证书上的公钥属于某个人）

 

私钥保护问题：

PGP利用一个Passphrase来获得自己的私钥。

 

压缩预处理问题：

PGP对明文加密前进行压缩处理，使用PKZIP算法压缩。

好处：压缩后比原来的明文更短，节省网络传输的时间；压缩相当于一次变换，信息变的杂乱，对攻击的抵御能力更强。