另外，在开放源代码库中也有一些免费的加密和数字签名软件，其中最被认可的是GPG（GNU Privacy Guard）。GPG是一个完全免费、源代码公开，并且与PGP完全兼容的软件产品。今天，GPG已经拥有众多的企业和个人用户。
在我国，由于信息安全及隐私保护意识还比较薄弱，PGP或GPG在商业和个人用户中的使用并不普遍。随着信息安全及隐私带来的问题甚至诉讼的增加，更多企业和个人开始把眼光投向安全问题的解决。
但是，由于非专业用户对签名和加密等概念的畏难情绪，GPG的应用还多局限于IT技术人员。本文将对Linux环境下如何应用GPG进行讲解，为企业和个人用户应用GPG提供帮助。
建立GPG环境
GPG软件作为用于加密和数字签名的开放源码工具，许多Linux发行版本都自带了该软件。在默认安装的情况下，gpg会作为一个基本命令事先安装好。
如果选用的Linux发行版默认没有安装GPG，可以通过tar包或RPM包进行安装，可从http://www.gnupg.org/download/下载安装包。安装过程比较简单，这里省略了。
判断是否安装有GPG的方法也很简单。直接在命令行下输入“gpg -h”命令，如果系统已经安装有GPG，就会显示关于GPG用法的信息。
确定Linux系统中已经安装了GPG后，就可以开始下面加密和签名的工作了。
生成密钥
用户应用GPG，首先要有一对自己的密钥。所以，第一步就是产生一对密钥。gpg命令通过大量参数提供所需要的几乎所有操作。其中，参数“--gen-key”就是用来产生一对密钥的。在安装了GPG的Linux系统上可以运行以下命令：
#gpg --gen-key如果想对产生密钥的操作进行一些个性化设置，还可以加上其它参数。比如，要指定生成密钥存放的位置，可以运行以下命令：
#gpg --gen-key --homedir /mygnupg命令开始运行后，首先，会看到版本和路径信息。
随后需要回答一系列问题，以帮助产生一对密钥。首先遇到的问题是要求选择密钥使用的算法：
Please select what kind of key you want:
(1) DSA and ElGamal (default)
(2) DSA (sign only)
(5) RSA (sign only)
Your selection? 1
其中，DSA是数字签名算法，RSA和ElGamal是两种不同原理的非对称密钥算法。通常可以选择“1”，这样生成的密钥可以同时用作签名和加密两种用途。
接着，会要求选择密钥的长度：
DSA keypair will have 1024 bits.
About to generate a new ELG-E keypair.
minimum keysize is 768 bits
default keysize is 1024 bits
highest suggested keysize is 2048 bits
What keysize do you want? (1024) 2048
Requested keysize is 2048 bits
这里的密钥长度有768、1024和2048位三种。显然，密钥越长越安全，但太长又会影响使用的速度。所以，可以根据不同的需要选择适合的长度。笔者的应用更重视安全性，所以选择了最长的2048位密钥。
另外，还需要设定密钥过期的时间：
Please specify how long the key should be valid.
0 = key does not expire
= key expires in n days
w = key expires in n weeks
m = key expires in n months
y = key expires in n years
Key is valid for? (0) 1y
Key expires at Sat 10 Sep 2005 01:48:07 PM CST
Is this correct (y/n)? y
原则上，密钥使用的频率越高，密钥有效的时间越长，被攻击的可能性就越大。所以，要根据应用的实际情况综合考虑，确定一个适当的时间长度。需要注意的是，密钥要定期更换，建议绝对不要永远使用同一对密钥。
最后，需要输入一些个人信息，包括真实姓名、电子邮件地址等，用来识别密钥，最好是如实填写。比如：
Real name: Terry Yu
Email address: terry@mykms.org
Comment: for test
You selected this USER-ID:
"Terry Yu (for test) "
Change (N)ame, (C)omment, (E)mail or (O)kay/(Q)uit? o
然后，必须输入一个密码。密码用来保护密钥，没有这个密码，任何人都不能看到密钥本身的内容。密码是在密钥文件泄露后惟一的保密措施，它的最大敌人是暴力破解和字典攻击。所以，一定要选择一个强壮的密码，来有效地对抗这些攻击。
密码确定以后，系统开始运算：
We need to generate a lot of random bytes.
It is a good idea to perform some other action
(type on the keyboard, move the mouse, utilize the disks)
during the prime generation;
this gives the random number generator a better
chance to gain enough entropy.
..+++++.+++++.+++++.+++++..++++++++++.++++++++++++++
这时需要随便地敲击键盘或是移动鼠标，以产生一些随机数，协助密钥的顺利生成。注意，如果没有以上动作，很可能最终不能产生密钥。
系统运算完成后，会出现类似以下的信息：
gpg: /home/terry/.gnupg/trustdb.gpg: trustdb created
public and secret key created and signed.
key marked as ultimately trusted.
pub 1024D/6AE573B5 2004-09-29 Terry Yu (for test)
Key fingerprint = 0D58 408E 344F BB7B AB95 D000 82B7 8324 6AE5 73B5
sub 2048g/94BF182C 2004-09-29 [expires: 2005-09-29]
pub 1024D/7234E374 2004-09-10 Terry Yu (for test)
Key fingerprint = A58F D71A 28BA 499D 805B 588E 82FB CD0F 7234 E374
sub 2048g/4907EA0A 2004-09-10 [expires: 2005-09-10]
以上信息表示已经成功地为“Terry Yu”生成并签名了一对密钥，密钥过期时间为“2005-09-10”。在生成密钥的同时，默认用户目录的.gnupg目录中也存放了与该用户相关的 GPG配置及密钥存储文件。这些文件控制了用户的GPG环境，用户不能直接修改这些文件，所有改动都将通过“gpg”命令实现。
查看密钥
密匙生成后，可以随时用以下命令查看。
查看所有密钥：
#gpg --list-key查看所有公钥：
gpg --list-public-key查看所有私钥：
gpg --list-secret-key列出所有签名：
gpg --list-sig导出公钥
在非对称加密体系中，私钥是由用户保管，而公钥是对外公开的。用户在生成密钥对后，需要把其中的公钥导出到一个文件中，然后将其分发给其它用户。
导出公钥的方法很简单，通过gpg命令的“-export”参数就可完成。为了使导出文件是ASCⅡ编码的，还需要加上参数“-a”。比如，导出Terry Yu ASCⅡ编码的公钥文件，可以使用以下命令：
#gpg --export -a terry@mykms.org > terry.asc该命令最终生成ASCⅡ编码的公钥文件terry.asc。
分发公钥
这个包含公钥信息的文件需要对外分发，可以通过各种方式将terry.acs文件分发给所有与用户有信息通信需求的人。
最简单的分发方式是，将该文件放到互联网上供人下载。这种方式需要注意的问题是，所发布公钥文件的网站一定要是一个可以信赖的站点。实际应用中，类似的做法很普遍。
比如，Red Hat的公钥就是在它的官方网站上发布的，任何人都可以下载获得，并用来验证Red Hat所发布软件的签名的正确性。
导入公钥
作为用户，也会收到别人的GPG公钥，它们可能来自网站、电子邮件、FTP和目录服务等，只要信任其来源，就可以将其导入自己的GPG环境，之后才可以与相应的人员进行基于GPG的各种应用。导入公钥的过程可以分为以下三步：
1．导入
比如，Terry收到朋友Brian的公钥文件brian.gpg，可以使用以下命令导入文件：
#gpg --import terry.gpg2．核对“指纹”
公钥是可以伪造的。James可以伪造一个Brian的公钥，然后想办法让Terry得到。如果Terry对收到的公钥不加验证，那么他发给Brian的加密邮件就可能被James解密。GPG的架构中并没有一个PKI这样的证书管理系统，GPG的公钥信任是通过“Truth Web”实现的。
生成Terry公钥的“指纹”：
#gpg --fingerprint terry@mykms.org
pub 1024D/7234E374 2004-09-10 Terry Yu (for test)
Key fingerprint = A58F D71A 28BA 499D 805B 588E 82FB CD0F 7234 E374
sub 2048g/4907EA0A 2004-09-10 [expires: 2005-09-10]
这个“指纹”是惟一的。可以通过与对方核对“指纹”是否一致，来确定这个公钥是否可信和合法。
3．签名
在成功导入，并确定这个公钥是可以相任之后，要立即对这个公钥进行签名。这样，就可以验证来自对方邮件的真实性了。
对公钥进行签名可以使用如下命令：
#gpg --sing-key brian@mykms.org或者
#gpg --edit-key name
#command > sign
检查对方邮件，比如Brian的签名：
#gpg --check-sigs brian@mykms.org现在，有了Brian签名的公钥，通过这个公钥就可以和Brain进行非对称加密通信了。
应用GPG
GPG使用的是非对称的密钥体系，用户拥有一对密钥，包括一个公钥和一个私钥。公钥对外公布，私钥则由自己保存。使用公钥加密的数据可以用私钥解密，同样，使用私钥加密的数据可以用公钥解密。
非对称的密钥可以用来加密和做数字签名。当用户关心信息保密性时，使用加密功能；当用户关注信息完整性及不可抵赖性时，使用数字签名功能；当用户需要同时关注信息的机密性、完整性及不可抵赖性时，可以将加密和数学签名混合使用。
简单了解这些密码学概念后，就可以开始真正的应用实践了。
对文件进行加密和数字签名
KDE中提供了图形化的加密操作方法。比如，在KDE中对一个文件加密，只需在KDE文件管理器Konqueror中选中该文件，单击右键选择“Actions”中的“Encrypt File”就可以加密文件。加密后的文件以.asc结尾。
对于图形方式的加密操作不多做介绍，下面将重点放在命令行操作方式上，介绍命令行下的各种文件加密和签名的操作方法。
1．对文件进行数字签名
#gpg --clearsign policy.txt
You need a passphrase to unlock the secret key for
user: "test (test) "
1024-bit DSA key, ID ADD93830, created 2004-07-01
运行以上命令，生成一个名为report.txt.asc的文件，该文件中除了原文件信息外还包含数字签名信息。
2．验证文件的数字签名
#gpg --verify policy.txt.asc
gpg: Signature made 2004年11月04日 星期四 15时58分07秒 UTC using DSA key ID ADD93830
gpg: Good signature from "test (test) "
以上命令运行的结果显示该签名是正确的。
3．用指定的公钥对文件加密
#gpg --encrypt -r terry@mykms.org report.txt
gpg: checking the trustdb
gpg: checking at depth 0 signed=0 ot(-/q/n/m/f/u)=0/0/0/0/0/1
gpg: next trustdb check due at 2005-09-10
运行以上命令，使用自己的公钥加密report.txt文件，生成加密文件report.txt.gpg。如果使用编辑软件打开该加密文件，会发现它包含的是一些不可理解的字符和乱码。
4．用私钥对加密文件解密
#gpg --decrypt report.txt.gpg >report.txt
You need a passphrase to unlock the secret key for
user: "test1 (unclassfication) "
2048-bit ELG-E key, ID 33735683, created 2004-09-29
(main key ID 79EB3D97)
gpg: encrypted with 2048-bit ELG-E key, ID 33735683,
created 2004-09-29
"test1 (unclassfication) "
以上命令要求输入对应私钥的保护口令才能成功解密，解密后的文件内容被输出到report.txt文件中。
5．用公钥同时进行文件签名和加密
#gpg -se -r test@yahoo.com.cn report.txt
You need a passphrase to unlock the secret key for
user: "test (test) "
1024-bit DSA key, ID ADD93830, created 2004-07-01
以上命令要求输入对应私钥的保护口令，输入正确的口令后，签名和加密成功完成。
这些都是应用GPG签名和加密文件的一些常用命令，更详细的用法可以参考GPG的帮助文件。
对电子邮件进行加密和数字签名
实际上，GPG应用最多的地方是在电子邮件的加密和数字签名上。许多电子邮件客户端软件都支持PGP/GPG方式的加密及数字签名。这里以Kmail为例，介绍如何设置Kmail，并利用Kmail发送加密及数字签名的电子邮件。
Kmail是KDE环境中的电子邮件客户端，类似于Windows下的Outlook Express。在选单中选择“Settings→Configure-Kmail→Identites”，选定一个身份，单击“Modify”进行编辑。选择其中的“Advanced”标签页，可以看到界面。
软件包签名验证
对于Red Hat等Linux发行商来说，他们常常会利用GPG对发布的软件包进行签名。用户可以通过验证软件包的签名来确保得到的软件包没有损坏，或者是被他人动过手脚。
验证一个下载软件包的GPG签名可以按照以下步骤来进行：
1．从网上下载或其它方式得到软件发行商的公钥，并将其导入自己的GPG环境中。
2．通过对比“电子指纹”来确认公钥，并对此公钥进行签名。
3．使用以下命令来验证软件包的GPG签名：
#gpg --verify singaturefile.tar.gz taballpackage.gz
如果该软件是RPM格式的，还可以使用如下命令来验证：
#rpm -Kv your.rpm密钥管理
前面介绍了GPG在加密和签名两方面的应用，在应用过程中用户要认真地对待密钥管理问题。GPG的密钥采用的是信任机制，并没有一个中心的PKI可以帮助发布和验证GPG用户的公钥。为了防止公钥欺骗，保证公钥的不可否认性（Non-repudiation），需要有一种机制来进行管理。下面是一些有益的建议，可供参考。
◆ 备份好私钥
一旦私钥丢失或损坏，则无法打开以前加密的文件。并且，即使知道私钥被他人滥用，也无法使自己的公钥过期。有了私钥的备份，就能有效地回避此类风险。
◆ 建立有过期保护的公钥机制
万一私钥丢失不能人工收回公钥时，公钥也可以在预定时间后自动过期。
◆ 为私钥加上强口令保护
这样，即使私钥文件泄漏，还有口令保护。保护口令一定要有足够的复杂度，才能有效地对抗暴力破解。
◆ 多重机制
在紧急情况下恢复密钥要有多重控制。
◆ 使用版本控制软件
使用版本控制软件来收集和维护自己的公钥库。版本控制软件可以有效地记录历史变更情况，保证公钥库的有条不紊。
小结
GPG作为一个开源并且免费的加密和数字签名软件已经存在多年。它不但可以为企业、个人之间的重要信息提供加密保护，还可以为出版的软件、内核等电子产品进行数字签名，防止产品被篡改，最大程度地保障信息安全。
对于Linux用户来说，对信息安全的要求相对更高，GPG更值得在Linux用户中推广和应用。
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