《信息安全技术》实验一 PGP的原理与使用

《信息安全技术》实验一 PGP的原理与使用(macOS High Sierra下实现)

实验目的

  • 理解传统加密、公钥加密、混合加密、数字签名等概念
  • 理解公钥、私钥、会话密钥、对称密钥等概念及其应用
  • 掌握电子邮件安全应用
  • 熟悉PGP工具的使用

实验内容

  • 使用PGP进行传统加密
  • 使用PGP进行生成密钥对
  • 使用PGP进行混合方式加密
  • 使用PGP进行数字签名
  • 使用PGP交换并验证公钥
  • 使用PGP分割私钥

实验原理

在一个基于公钥密码体制的安全应用系统中，假设用户A和B分别拥有自己的公钥和私钥：

  1. 在产生A和B的密钥时，如果采用RSA算法，选取的模数n至少为1024位。
  2. 为了预防A抵赖，B要求A对其发送的消息进行签名。A将使用A的私钥对消息签名；B使用A的公钥对A的签名进行验签。如果要求对消息保密传输，A将使用B的公钥对消息加密，B使用B的私钥解密消息。
  3. 实际应用中为了缩短签名的长度、提高签名的速度，而且为了更安全，常对信息的消息摘要进行签名。
  4. 实际应用中，通常需要进行身份认证。基于口令的认证简单易用，但是口令明文存储与传输很不安全，对口令认证机制可以进行如下改进：
    • 利用不需使用密钥的哈希算法加密口令，使口令能够以密文形式存储与传输。

实验步骤

一、安装GPG（macOS High Sierra下）

  1. 访问GPGTools网站，点击Download GPG Suite，下载GPG Suite for OS X 2017.1:

  2. 双击打开GPG_Suite-2017.1.dmg，运行安装操作:

  3. 双击Install，出现安装界面，单击继续：

  4. 在选择安装类型(Installation Type)的时候，选择自定义安装(Customize)，单击自定：

  5. 去掉"GPGMail"前面的勾，单击安装：

  6. 再输入用户密码获取权限，随后安装完成。

二、创建PGP密钥

  1. 打开GPG，菜单栏中点击"新建"，弹出"Generate new key pair"窗口，输入姓名、电子邮件和密码，创建PGP密钥：
  2. 展开"高级选项(Advanced options)"，配置密钥类型、密钥长度和有效期：
    • 密钥类型选择RSA和RSA（默认）：
      JoV8x.png
    • 密钥长度选择4096字节：
      OH2ey.png
    • 有效期选择一年，点击"Generate Key"生成密钥：
      JQDyR.png
  3. GPG会弹窗提示密码长度过短QAQ不过由于实验方便还是就用短一点的密码吧～点击"Continue with simple password"继续生成：
    JQ6w6.png
    随后GPG会生成4096个随机字节：
    JQrO1.png
    密钥成功创建！此时一定要点击"Upload Public Key"，将公钥上传！
    JQyex.png
    密钥成功生成如下：
    YuN4g.png

三、设置PGP快捷键

  1. 点击"🍎"-->"系统偏好设置"-->"键盘"-->"快捷键"，点击左边的“服务”选项，在右侧中找到一系列以“OpenPGP开头”的操作，把前面的勾去掉：
    JQTmt.png

  2. 打勾启用以下四个操作，并设置快捷键：

    • OpenPGP: Decrypt设置为：control+option+command+minus（-）
    • OpenPGP: Encrypt设置为：control+option+command+equals（=）
    • OpenPGP: Sign设置为：control+option+command+open bracket（[）
    • OpenPGP: Verify设置为：control+option+command+close bracket（]）

    JQTmt.png

四、发送加密邮件

  1. 选择邮件内容，按control+option+command+open bracket进行签名，GPG会弹窗提示输入Passphrase：
    Ye5KP.png
    点击确认后获得签名(SIGNATURE)后的邮件：
    OaTpT.png
  2. 打开GPG Keychain Access应用，按command+F输入接收者的邮箱地址，软件会去公共密钥服务器上去搜索邮件接收者的公钥，如果对方有多个密钥，选择最新的一个：
    ObJdD.png
  3. 会看到一条确认信息，对方的公钥已经下载完成。点击"好"关闭：
    YeDu6.png
  4. 退出GPG Keychain Access回到邮件撰写页面，全选邮件内容，按control+option+command+equals进行加密，系统会弹出一个窗口，咨询接收者是谁，选择接收者的公钥，点击“OK”。此时，邮件的内容以及加密完成，可以安全发送：
    YerDK.png

五、解密邮件

  1. 复制邮件所有内容到文本编辑器Pages，包括“-----BEGIN PGP MESSAGE---”和“-----END PGP MESSAGE---”：
    YesHO.png
  2. 选中所有内容，按control+option+command+minus进行解密，输入设置的Passphrase，按“OK”就可以看到解密的邮件内容：
    Ye6ED.png
    得到揭秘之后的消息（待验签）：
    YeW8A.png
  3. 复制消息到Pages，点击"Pages"-->"服务"-->"OpenPGP:Verify Signature of Selection"验证签名：
    YefgI.png
    成功验证签名：
    YecUe.png

思考题

根据PGP的加密原理，说明为什么PGP要比RSA加密速度要快得多。

  • 答：PGP不是加密方法，是一个软件。由于RSA算法是公钥加密算法，计算过程涉及到很大的幂指数运算，计算量极大，在速度上不适合加密大量数据，所以PGP实际上用来加密的不是RSA本身，而是采用传统加密算法IDEA，IDEA加解密的速度比RSA快得多。PGP随机生成一个密钥，用IDEA算法对明文加密，然后用RSA算法对密钥加密。收件人同样是用RSA解出随机密钥，再用IEDA解出原文。这样的链式加密既有RSA算法的保密性（Privacy）和认证性（Authentication），又保持了IDEA算法速度快的优势。

参考资料

posted @ 2017-10-16 11:21  20155314刘子健  阅读(3607)  评论(3)  编辑  收藏  举报
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