Linux 加密与解密应用

问题
本案例要求采用gpg工具实现加/解密及软件签名等功能，分别完成以下任务：
1)检查文件的MD5校验和
2)使用GPG实现文件机密性保护，加密和解密操作
3)使用GPG实现软件包的完整性校验，检查软件包签名
方案
使用两台RHEL6虚拟机，加密操作主要在svr5上完成，而pc205作为接收方、测试用客户机、软件签名发布用机，如图-1所示。

图-１
步骤
实现此案例需要按照如下步骤进行。
步骤一：检查文件的MD5校验和
1）查看文件改动前的校验和，复制为新文件其校验和不变

[root@svr5 ~]# vim file1.txt
abcdef
123456779
[root@svr5 ~]# cp file1.txt file2.txt
[root@svr5 ~]# cat file1.txt > file3.txt
[root@svr5 ~]# md5sum file?.txt                //文件内容一致，则校验和也不变
b92aa0f8aa5d5af5a47c6896283f3536  file1.txt
b92aa0f8aa5d5af5a47c6896283f3536  file2.txt
b92aa0f8aa5d5af5a47c6896283f3536  file3.txt

2）对文件内容稍作改动，再次检查校验和，会发现校验和已大不相同

[root@svr5 ~]# echo "x" >> file1.txt
[root@svr5 ~]# md5sum file?.txt
6be3efe71d8b4b1ed34ac45f4edd2ba7  file1.txt
b92aa0f8aa5d5af5a47c6896283f3536  file2.txt
b92aa0f8aa5d5af5a47c6896283f3536  file3.txt

步骤二：使用GPG对称加密方式保护文件
1） gpg对称加密操作
执行下列操作：

[root@svr5 ~]# gpg -c file2.txt
.. ..

根据提示依次输入两次密码即可。如果是在GNOME桌面环境，设置密码的交互界面会是弹出的窗口程序，如图-2所示：

图－2
如果是在tty终端执行的上述加密操作，则提示界面也是文本方式的，如图-3所示。

图-3
根据提示输入两次口令，加密后的文件（自动添加后缀 .gpg）就生成了，传递过程中只要发送加密的文件（比如 file2.txt.gpg）就可以了。

[root@svr5 ~]# file file2.txt*
file2.txt:     ASCII text
file2.txt.gpg: data                             //传递给其他人时用这个文件
2） gpg对称解密操作
收到加密的文件后，必须进行解密才能查看其内容。
[root@pc205 ~]# head -1 file2.txt.gpg              //未解密查看显示为乱码
X▒ܶn▒-E▒▒0▒▒▒ u▒▒(▒
7>0-▒▒▒,=2▒9[*c\▒{▒/▒▒,▒▒eSx[root@pc205 ~]# gpg -d file2.txt.gpg > file2.txt    //解密后保存
gpg: 3DES 加密过的数据
.. ..                                           //根据提示输入正确密码
gpg: 以 1 个密码加密
gpg: 警告：报文未受到完整的保护[root@pc205 ~]# cat file2.txt                     //查看解密后的文件
abcdef
123456779

步骤三：使用GPG非对称加密方式保护文件
非对称加密/解密文件时，发送方（UserA）以接收方（UserB）的公钥加密文件，接收方以自己的私钥解密，实现过程如下所述。
1）接收方UserB创建自己的公钥、私钥对
执行gpg --gen-key操作，根据提示选择并创建密钥：

[UserB@pc205 ~]$ gpg --gen-key
gpg (GnuPG) 2.0.14; Copyright (C) 2009 Free Software Foundation, Inc.
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.请选择您要使用的密钥种类：(1) RSA and RSA (default)(2) DSA and Elgamal(3) DSA (仅用于签名)(4) RSA (仅用于签名)
您的选择？                                            //直接回车默认(1)
RSA 密钥长度应在 1024 位与 4096 位之间。
您想要用多大的密钥尺寸？(2048)                           //接受默认2048位
您所要求的密钥尺寸是 2048 位
请设定这把密钥的有效期限。0 = 密钥永不过期<n>  = 密钥在 n 天后过期<n>w = 密钥在 n 周后过期<n>m = 密钥在 n 月后过期<n>y = 密钥在 n 年后过期
密钥的有效期限是？(0)                                     //接受默认永不过期
密钥永远不会过期
以上正确吗？(y/n)y                                         //输入y确认You need a user ID to identify your key; the software constructs the user ID
from the Real Name, Comment and Email Address in this form:"Heinrich Heine (Der Dichter) <heinrichh@duesseldorf.de>"
真实姓名：UserB
电子邮件地址：UserB@tarena.com
注释：User B
您选定了这个用户标识：“UserB (User B) <UserB@tarena.com>”更改姓名(N)、注释(C)、电子邮件地址(E)或确定(O)/退出(Q)？o    //输入o确认
您需要一个密码来保护您的私钥。can't connect to `/home/UserB/.gnupg/S.gpg-agent': 没有那个文件或目录
我们需要生成大量的随机字节。这个时候您可以多做些琐事(像是敲打键盘、移动
鼠标、读写硬盘之类的)，这会让随机数字发生器有更好的机会获得足够的熵数。//此处根据提示做些写操作，比如dd命令
gpg: /home/UserB/.gnupg/trustdb.gpg：建立了信任度数据库
gpg: 密钥 421C9354 被标记为绝对信任
公钥和私钥已经生成并经签名。gpg: 正在检查信任度数据库
gpg: 需要 3 份勉强信任和 1 份完全信任，PGP 信任模型
gpg: 深度：0 有效性：  1 已签名：  0 信任度：0-，0q，0n，0m，0f，1u
pub   2048R/421C9354 2013-08-16
密钥指纹 = 8A27 6FB5 1315 CEF8 D8A0  A65B F0C9 7DA6 421C 9354
uid                  UserB (User B) <UserB@tarena.com>
sub   2048R/9FA3AD25 2013-08-16

2）接收方UserB导出自己的公钥文件
用户的公钥、私钥信息分别保存在pubring.gpg和secring.gpg文件内：

[UserB@pc205 ~]$ gpg --list-keys                        //查看公钥环
/home/UserB/.gnupg/pubring.gpg
------------------------------
pub   2048R/421C9354 2013-08-16
uid                  UserB (User B) <UserB@tarena.com>
sub   2048R/9FA3AD25 2013-08-16[UserB@pc205 ~]$ gpg --list-secret-keys
/home/UserB/.gnupg/secring.gpg                          //查看私钥环
------------------------------
sec   2048R/421C9354 2013-08-16
uid                  UserB (User B) <UserB@tarena.com>
ssb   2048R/9FA3AD25 2013-08-16

使用gpg命令结合–import选项将其中的公钥文本导出，传给发送方UserA：

[UserB@pc205 ~]$ gpg -a --export UserB > /tmp/UserB.pub
[UserB@pc205 ~]$ ftp 192.168.4.5
.. ..
Name (192.168.4.5:UserB): ftp
331 Please specify the password.
Password:
230 Login successful.
Remote system type is UNIX.
Using binary mode to transfer files.
ftp> cd pub
250 Directory successfully changed.
ftp> lcd /tmp/
Local directory now /tmp
ftp> put UserB.pub                       //通过FTP将公钥传给发送方主机
local: UserB.pub remote: UserB.pub
227 Entering Passive Mode (192,168,4,6,59,39).
150 Ok to send data.
226 Transfer complete.
1719 bytes sent in 0.000127 secs (13535.43 Kbytes/sec)
ftp> quit
221 Goodbye.

3）发送方UserA导入接收方的公钥信息
使用gpg命令结合–import选项导入发送方的公钥信息，以便在加密文件时指定接收人来调用对应的公钥。

[UserA@svr5 ~]$ gpg --import /var/ftp/pub/UserB.pub
gpg: 密钥 421C9354：公钥“UserB (User B) <UserB@tarena.com>”已导入
gpg: 合计被处理的数量：1
gpg:           已导入：1  (RSA: 1)
[UserA@svr5 ~]$ echo "I love you ." > tosend.txt
[UserA@svr5 ~]$ gpg -e -r UserB tosend.txt
gpg: 9FA3AD25：没有证据表明这把密钥真的属于它所声称的持有者pub  2048R/9FA3AD25 2013-08-16 UserB (User B) <UserB@tarena.com>主钥指纹： 8A27 6FB5 1315 CEF8 D8A0  A65B F0C9 7DA6 421C 9354子钥指纹： 08EA 5D11 FB25 9AF1 8137  0E47 AD13 F31B 9FA3 AD25这把密钥并不一定属于用户标识声称的那个人。如果您真的知道自
己在做什么，您可以在下一个问题回答 yes。无论如何还是使用这把密钥吗？(y/N)y                    //确认使用此密钥加密文件
[UserA@svr5 ~]$ exit
logout
[root@svr5 ~]# cp /home/UserA/tosend.txt.gpg /var/ftp/tosend.txt.gpg

4）接收方UserB收取加密文件，以自己的私钥解密文件

[UserB@pc205 ~]$ wget ftp://192.168.4.5/tosend.txt.gpg
2013-08-16 15:28:30 (40.8 MB/s) - “tosend.txt.gpg” 已保存 [355]
[UserB@pc205 ~]$ gpg -d tosend.txt.gpg > tosend.txt
您需要输入密码，才能解开这个用户的私钥：“UserB (User B) <UserB@tarena.com>”
2048 位的 RSA 密钥，钥匙号 9FA3AD25，建立于 2013-08-16 (主钥匙号 421C9354)//验证私钥口令
can't connect to `/home/UserB/.gnupg/S.gpg-agent': 没有那个文件或目录
gpg: 由 2048 位的 RSA 密钥加密，钥匙号为 9FA3AD25、生成于 2013-08-16“UserB (User B) <UserB@tarena.com>”
[UserB@pc205 ~]$ cat tosend.txt                    //获得解密后的文件内容
I love you .

步骤四：使用GPG实现软件包的完整性校验，检查软件包签名
1）在pc205上，作者UserB为软件包创建分离式签名
将软件包、签名文件、公钥文件一起发布给其他用户下载，。

[UserB@pc205 ~]$ tar zcf tools-1.2.3.tar.gz /etc/hosts      //建立测试软件包
[UserB@pc205 ~]$ gpg -b tools-1.2.3.tar.gz                 //创建分离式数字签名
[UserB@pc205 ~]$ ls -lh tools-1.2.3.tar.gz* UserB.pub
-rw-rw-r--. 1 UserB UserB 170 8月  17 21:18 tools-1.2.3.tar.gz
-rw-rw-r--. 1 UserB UserB 287 8月  17 21:22 tools-1.2.3.tar.gz.sig
-rw-rw-r--. 1 UserB UserB 1.7K 8月  17 21:26 UserB.pub
[UserB@pc205 ~]$ exit
logout
[root@pc205 ~]# yum -y install vsftpd
[root@pc205 ~]# cp /home/UserB/tools-1.2.3.tar.gz* /var/ftp/
[root@pc205 ~]# cp /home/UserB/UserB.pub /var/ftp/
[root@pc205 ~]# service vsftpd start
为 vsftpd 启动 vsftpd：                      [确定]

2）在svr5上，下载软件包并验证官方签名
下载主机pc205发布的UserB的软件包、签名、公钥，导入UserB的公钥后即可验证软件包的完整性。

[root@svr5 ~]# wget ftp://192.168.4.205/tools-1.2.3*
.. ..
2013-08-17 21:29:46 (31.7 MB/s) - “tools-1.2.3.tar.gz” 已保存 [170]
2013-08-17 21:29:46 (23.3 MB/s) - “tools-1.2.3.tar.gz.sig” 已保存 [287]
[root@svr5 ~]# wget ftp://192.168.4.205/UserB.pub
.. ..
2013-08-17 21:32:27 (208 MB/s) - “UserB.pub” 已保存 [1719]
[root@svr5 ~]# gpg --import UserB.pub                      //导入作者的公钥信息
.. ..
[root@svr5 ~]# gpg --verify tools-1.2.3.tar.gz.sig tools-1.2.3.tar.gz
gpg: 于 2013年08月17日 星期六 21时22分15秒 CST 创建的签名，使用 RSA，钥匙号 421C9354
gpg: 完好的签名，来自于“UserB (User B) <UserB@tarena.com>”
.. ..

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