PGP软件及其应用

日期：2007年7月12日作者：查看:[大字体中字体小字体]

1 引言
电子邮件在人们的工作中占据着重要作用。据统计，中国平均每用户每周收到4.4封邮件，发送3.6封邮件。但是电子邮件的主要协议如SMTP等是明文传送的。这些信息在经过不可信的因特网时，有可能会被第三方获得。在重视信息安全的现代社会，显然这并符合要求。如何能将这些信息保密，同时不篡改、不伪造等？本文所介绍的PGP（Pretty Good Privacy）就是一种这样的软件，它主要应用于电子邮件和文件的加密解密。

目前PGP获得了广泛的应用。但它本身并不是一种加密算法，相反只是将一些加密算法（如RSA、IDEA、AES等）综合在一起，实现了一个完整的安全软件包。

PGP主要是由Philip R. Zimmermann开发的，于1991年在Internet上免费发布。他主要做了如下工作：选择比较好的算法，例如RSA、IDEA等作为加密算法的基础构件；将这些算法集成在一个便于用户使用的应用程序中；制作了软件包及其文档，且源代码免费公开，以避隐藏后门之嫌；和公司合作，提供商业版本等。现在用户可以从www.pgp.com下载PGP。目前最新版本是9.0。

2 原理

PGP结合了一些大部分人认为很安全的算法，包括传统的对称密钥加密算法和公开密钥算法，充分利用这两类加密算法的特性，实现了以下几种服务：鉴别、加密、压缩等。

当发送者PGP加密一段明文时， PGP首先压缩明文，然后PGP建立一个一次性会话密钥，采用传统的对称加密算法（例如AES等）加密刚才压缩后的明文，产生密文。然后用接收者的公开密钥加密刚才的一次性会话密钥，随同密文一同传输给接收方。接收方首先用私有密钥解密，获得一次性会话密钥，最后用这个密钥解密密文。

2.1 数字签名

数字签名能够保证接收者接收的信息没有经过未授权的第三方篡改，并确信报文来自发信者。PGP使用如下步骤实现数字签名：

2.1.1发送者创建报文，然后使用SHA-2等散列算法生成散列代码，然后使用自己的私有密钥采用RSA对散列代码加密，并将结果串接在报文前面。

2.1.2接收者使用发送者的公开密钥，采用RSA解密得到散列代码，然后和根据接收到的报文重新计算的散列代码比较，如果匹配，则接受报文。

目前，PGP使用的散列函数包括：SHA-2（256bit）、SHA-2（384bit）、SHA-2（512bit）、SHA-1（160bit）、RIPEMD（128bit）、MD-5（128bit）等。

2.2 压缩

压缩是为了减少网络传输时间和磁盘空间，提高安全性：压缩减少了明文中上下文相关信息。（当然如果文件太短或者压缩性能不好，则不压缩。）

PGP在签名之后加密之前对报文进行压缩。它使用了有Jean-lup Gailly，Mark Adler，Richard Wales等编写的ZIP压缩算法。

2.3 加密

PGP对每次会话的报文进行加密后传输，它采用的加密算法包括：AES-256、AES-192、AES-128、CAST、3DES、IDEA、Twofish等。例如使用AES密钥最长可达256bit，这已经足够安全了。

这里需要指出，PGP结合了常规密钥加密和公开密钥加密算法，一是时间上的考虑，对称加密算法比公开密钥加密速度快大约10000倍；二是公开密钥解决了会话密钥分配问题，因为只有接收者才能用私有密钥解密一次性会话密钥。PGP巧妙的将常规密钥加密和公开密钥加密结合起来，从而使会话安全得到保证。

2.4 密钥管理
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