新疆大学：《网络安全基础》课程教学资源（实验指导）实验5 电子邮件安全PGP.doc_大学文库

译。后来出现了一种单字符和多字符替换的改进算法，就是把明文中的一个或多个字符换成另一个或多个字符。替换密码会保持明文的字符顺序，只是将明文隐藏起来。而变位密码是对明文字符作重新排序，但不隐藏它们，变位密码要比替换密码更加安全些 2) 比特级加密比特级加密是以比特为加密对象。首先将数据划分为比特块，然后通过编码/译码、替代、置换、乘积、异或、移位等数字云算方式讲行加密。比特级加密采用的基本思想与字符级加密相同，仍为替换与变位。与字符级加密相比，比特级加密算法更复杂，一般较难破译。 (3)DES 典型的传统加密算法有DE5、DE53 RDES、IDEA、Safer、CAST-128等其中应用较为泛的是美国数据加密标准DES.DS算法由BM研制，广泛应用于许多需要安全加密的场合如Uiⅸ的密码算法就是以DEs算法为基础的。DES是一种用56位密钥来加密64位数据的方法，综合运用了置换、代替、代数等多种加密技术，把明文分成64位比特的块，使用64 位密钥（实际密钥长度为56位，另有8位的奇偶校验位），迭代深度达到16。 2.公开密钥加密如果在加密和解密时，发送方和接收方式使用的不是同一把密钥，而是相互关联的一对密钥，这种加密方式称之为公开密钥加密。公开密钥加密也称为双密钥的不对称加密，需要使用一对密钥，其中用来加密数据的密钥称为公钥，通常存储在密钥数据库中，供公共使用：用来解密的密钥称为私钥，私钥具有保密性。典型的公开密钥加密算法有RSA、DSA、PGP 和PEM等，其中PGP和PEM广泛应用于电子邮件加密系统。公钥私钥加密过程解密过程明文密文明文公开密钥加密算法应满足三点要求由己知的公钥K不可能推导出私钥K的体制。。发送方用公钥K对明文P加密后，在接收方能用私钥K解密，即可恢复出明文。可用DK,(EK。(P)=P表示，其中E表示加密算法，D表示解密算法。 ·由一段明文不可能破译出密钥以及加密算法。考虑网络环境下各种应用的具体要求以及算法的安全强度、密钥分配和加密的速度等方面的因素，通常是将传统密钥算法和公开密钥算法结合起米，这样可以充分发挥两种加密方法的优点，即公开密胡系统的高安全性和传统密钥系统的足够快的加解密速度。 3.数字签名使用公开密钥加密的最大好处在于公开密钥加密能够实现数字签名。数字签名是认证方法中的一种。认证就是验证数据发送方的身份，发送方用自己的私钥通过签名算法对原始信息进行数字签名运算，并将运算结果即数签名一同发给接收方 ,接收方可以用发送方的么钥及收到的数字签名来校验收到的信息是否是由发送方发出，是否经过其他人的修改。上述的数字签名方法是把整个明文都进行加密，在实际应用中由于加密很慢，所以经常希望能够发送签名的明文文件而不要求加密整个报文。现在经常使用一种叫做“报文摘要

5 译。后来出现了一种单字符和多字符替换的改进算法，就是把明文中的一个或多个字符换成另一个或多个字符。替换密码会保持明文的字符顺序，只是将明文隐藏起来。而变位密码是对明文字符作重新排序，但不隐藏它们，变位密码要比替换密码更加安全一些。（2）比特级加密比特级加密是以比特为加密对象。首先将数据划分为比特块，然后通过编码/译码、替代、置换、乘积、异或、移位等数字运算方式进行加密。比特级加密采用的基本思想与字符级加密相同，仍为替换与变位。与字符级加密相比，比特级加密算法更复杂，一般较难破译。（3）DES 典型的传统加密算法有 DES、DES3、RDES、IDEA、Safer、CAST-128 等，其中应用较为广泛的是美国数据加密标准 DES。DES 算法由 IBM 研制，广泛应用于许多需要安全加密的场合，如 Unix 的密码算法就是以 DES 算法为基础的。DES 是一种用 56 位密钥来加密 64 位数据的方法，综合运用了置换、代替、代数等多种加密技术，把明文分成 64 位比特的块，使用 64 位密钥（实际密钥长度为 56 位，另有 8 位的奇偶校验位），迭代深度达到 16。 2. 公开密钥加密如果在加密和解密时，发送方和接收方式使用的不是同一把密钥，而是相互关联的一对密钥，这种加密方式称之为公开密钥加密。公开密钥加密也称为双密钥的不对称加密，需要使用一对密钥，其中用来加密数据的密钥称为公钥，通常存储在密钥数据库中，供公共使用；用来解密的密钥称为私钥，私钥具有保密性。典型的公开密钥加密算法有 RSA、DSA、PGP 和 PEM 等，其中 PGP 和 PEM 广泛应用于电子邮件加密系统。公开密钥加密算法应满足三点要求： ⚫ 由已知的公钥 Kp不可能推导出私钥 Ks 的体制。 ⚫ 发送方用公钥 Kp对明文 P 加密后，在接收方能用私钥 Ks 解密，即可恢复出明文。可用 DKs（EKp（P））=P 表示，其中 E 表示加密算法，D 表示解密算法。 ⚫ 由一段明文不可能破译出密钥以及加密算法。考虑网络环境下各种应用的具体要求以及算法的安全强度、密钥分配和加密的速度等方面的因素，通常是将传统密钥算法和公开密钥算法结合起来，这样可以充分发挥两种加密方法的优点，即公开密钥系统的高安全性和传统密钥系统的足够快的加解密速度。 3. 数字签名使用公开密钥加密的最大好处在于公开密钥加密能够实现数字签名。数字签名是认证方法中的一种。认证就是验证数据发送方的身份，发送方用自己的私钥通过签名算法对原始信息进行数字签名运算，并将运算结果即数字签名一同发给接收方。接收方可以用发送方的公钥及收到的数字签名来校验收到的信息是否是由发送方发出，是否经过其他人的修改。上述的数字签名方法是把整个明文都进行加密，在实际应用中由于加密很慢，所以经常希望能够发送签名的明文文件而不要求加密整个报文。现在经常使用一种叫做“报文摘要

的数字签名方法。这种方案基于单向散列函数的思想，该函数从一段很长的明文中计算出个固定长度的比特串，通常使用哈希函数。哈希函数是一种单向的函数，即一个特定的输入将运算出一个与之对应的特定的输出，且无论输入信息的长短，都可以得到个固定长度散列函数。这个固定长度的散列函数叫做报文摘要。这时明文和自身签名私钥加密的数字摘要组合成数字签名。接收方发送方勇文较三明文 5.2PGP加密和解密 PGP(Pretty Good Privacy)是一种在信息安全传输领域首选的加密软件，采用了非对利的“公钥”和“私钥”加密体系。由于美国对信息加密产品有严格的法律约束，因此限制了 PGP的一些发展和普及，现在该软件的主要使用对象为情报机构、政府机构、信息安全工作者（例如较有水平的安全专家和有一定资历的黑客）。PGP最初的设计主要是用于邮件加密已经发展到了可以加密整个硬盘、分区、文件、文件夹、集成邮件软件进行邮件加密甚至可以对1CQ的聊天信总实时加密 1.PGP相关的加密解密方法 PGP是基于RSA公钥加密体系的，RSA算法是一种基于大数不可能质因数分解假设的公体系。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，即私钥这两个密钥是互补的，就是说用公钥加密的密文可以用私钥解密，反过来也一样。假设甲要寄信给乙，他们互相对方的公钥。甲就用乙的公钥加密邮件寄出 ,乙收到邮件后就可以用自己的私钥解密出甲的原文。由于没别人知道乙的私钥，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钥，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 PGP买用MD5单向散列算法，产生一个128位的一讲制数作为“报文摘要”。甲用白己的私钥将128位的特征值加密，附加在邮件后，再用乙的公钥将整个邮件加三份密文后，乙用自己的私钥将邮件解密，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钥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还可以只答名而不加密整个邮件，这话用公开发表声明时，声明人为了证实自己的身份，可以用自己的私钥签名。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 6

6 的数字签名方法。这种方案基于单向散列函数的思想，该函数从一段很长的明文中计算出一个固定长度的比特串，通常使用哈希函数。哈希函数是一种单向的函数，即一个特定的输入将运算出一个与之对应的特定的输出，且无论输入信息的长短，都可以得到一个固定长度散列函数。这个固定长度的散列函数叫做报文摘要。这时明文和自身签名私钥加密的数字摘要组合成数字签名。 5.2 PGP 加密和解密 PGP（Pretty Good Privacy）是一种在信息安全传输领域首选的加密软件，采用了非对称的“公钥”和“私钥”加密体系。由于美国对信息加密产品有严格的法律约束，因此限制了 PGP 的一些发展和普及，现在该软件的主要使用对象为情报机构、政府机构、信息安全工作者（例如较有水平的安全专家和有一定资历的黑客）。PGP 最初的设计主要是用于邮件加密，如今已经发展到了可以加密整个硬盘、分区、文件、文件夹、集成邮件软件进行邮件加密，甚至可以对 ICQ 的聊天信息实时加密。 1. PGP 相关的加密解密方法 PGP 是基于 RSA 公钥加密体系的，RSA 算法是一种基于大数不可能质因数分解假设的公钥体系。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，这两个密钥是互补的，就是说用公钥加密的密文可以用私钥解密，反过来也一样。假设甲要寄信给乙，他们互相知道对方的公钥。甲就用乙的公钥加密邮件寄出，乙收到邮件后就可以用自己的私钥解密出甲的原文。由于没别人知道乙的私钥，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钥，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。 PGP 采用 MD5 单向散列算法，产生一个 128 位的二进制数作为“报文摘要”。甲用自己的私钥将 128 位的特征值加密，附加在邮件后，再用乙的公钥将整个邮件加密。当乙收到这份密文后，乙用自己的私钥将邮件解密，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钥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整个邮件，这适用于公开发表声明时，声明人为了证实自己的身份，可以用自己的私钥签名。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

7 被途中篡改。 2. PGP 相关的密钥管理机制 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 在很多地方需要用到口令，口令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，这样用户就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，需要用户输入口令的地方主要有： ⚫ 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。 5.3 PGP 的安装 1. 安装 PGP 英文版（1）打开 PGP 安装程序，会出现 PGP 的安装欢迎界面。点击“Next”，出现 PGP 的安装许可协议。（2）点“YES”按钮，进入提示安装 PGP 所需要的系统、以及软件配置情况的界面，可以注意其中有一个警告“Warning：Export of this software may be restricted by the U.S. Government”（该软件的出口受美国政府的限制）。点击“Next”出现创建用户类型的界面，如果为新用户，应选择“No，I’m a New User