如何使用PGP加密以便在非安全通訊工具內進行加密通訊

时间：2021-11-14 来源：作者：条评论

看到內地很多朋友被匪共原子化得相當利害，使用國內通訊軟件時根本一丁點保障都沒有，有時候發生什麼災難的，相隔一個市甚至一條街的人都會因為消息封鎖而毫不知情，連「私人」群組內發佈消息都可以被當成造謠者，如李文亮等八醫生當初都只不過是在私人群組提一提醒群友就被抽出來批鬥，可想而知現在身處武漢的災民們是受到什麼樣子的言論管制和監控，敢於報導、公佈共匪稍不同意的消息根本就是找死被封殺。

吐槽完畢，入正題。本教學希望能提供一個途徑讓「敏感地區人士」吹哨子，把自己身邊的人道災難和不義公諸於世。歡迎己懂翻牆人士把下面教學轉發到牆內你認為有需要的朋友去。

另：這個教學寫到一半才發現己經有人寫了一篇教材撞車了，見：【安全上网】GPG入门教程- 新·品葱。那篇文章的教程應該比我這篇更詳細，而且他所用的 Kleopatra 是中文版，應該大家會覺得比較易明。如果你已看過那篇的話，可以直接跳到 Android 的 OpenKeyChain 那一節。

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公匙加密法的基礎概念（亦稱「非對稱加密法」）
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這章節旨在快速介紹公匙私匙的基本特性和操作流程，有些細節會不太準確，更不會探討當中的數學原理（我不熟悉，亦不重要），有興趣的請自己 Google, Wiki。

為何要使用公匙加密法？說公匙加密法的優勢之前，一定要說一說密匙加密法（亦稱「對稱加密法」，AES 和 ChaCha20 都是這類）的一個缺點：如何安全地向通訊對方發送密匙。

事實上，由於對稱加密法的密匙既用於加密，亦用於解密（你可以當成密碼來看，甚至有時候密碼確實會被當作對稱加密法的密匙來用），一旦密匙被監控方竊聽，任何後續的加密通訊都是徙勞的。除非通訊雙方事先已分享密匙，否則是完全沒有辨法保密地遠端傳送密匙的。

公匙加密法解決的，就是錀匙的輸送問題。

跟對稱加密法的密匙不同，公匙私匙加密法有以下特性：
1. 私匙所加密的信息，只有相對應的公匙才可以解密。*(1)
2. 公匙所加密的信息，只有相對應的私匙才可以解密。

對公匙、私匙的管理：
1. 公匙是用來分享給對方而不怕被截獲的，理論上公匙被截取的話也無法計算出其相對應的私匙，亦無法使用同一條公匙解密密文。
2. 私匙在任何情況下需要絕對保密的。

公匙、私匙的一般用途：
1. 公匙的第一用途是讓別人拿來加密，並向你發送只有你才可以解密的加密信息。
2. 相對地，私匙的第一用途是用來解密別人用對應公匙加密過的信息。
3. 私匙所「加密」過的信息皆可以由公匙解密。由於公匙是公開的，看起來好像沒義意，但是由於其相對應公匙能夠順利解密，說明該信息是確實出自私匙擁有者（你）的手，且數據信息沒有損壞甚至篡改。由此，私匙的第二用途是「簽名」
4. 相對地，公匙的第二用途是「驗證簽名」。某些情況下，人們乾脆將公匙用作「身份識辨」，如加密幣的所謂錢包地址其實就是公匙。

使用公匙加密法的流程概括：
1. 通訊雙方生成屬於自己的公私匙對。
2. 通訊雙方交換公匙。 注意！ 公匙交換時必須確保公匙沒有被人調包。下面討論「中間人攻擊」時會進行探討
3. 若要匿名傳送加密信息的話：
- 加密：使用收件人的公匙加密信息，並傳送之
- 解密：收件人使用自己的私匙即可解密
4. 若要公佈消息並防止他人篡改的話：
- 簽名：使用自己的私匙對信息進行簽名，並公佈之
- 驗證：讀者使用發佈者的公匙進行簽名驗證，以證明文章內容出自誰手以及其完整性
5. 若要傳送加密信息並令對方確認信息撰寫人的話：
- 加密：先使用自己的私匙進行簽名，再使用收件人的公匙進行加密上一步的內容，並傳送之
- 解密：收件人先使用自己的私匙解密，再使用傳送人的公匙進行驗證

備註：
* (1) 實際應用上，大部分公匙算法可以藉由私匙來產生其相對應公匙，變相私匙加密過的文件用同一條私匙亦可解密。所以私匙的保密性是極其重要

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[big]PGP 的實際應用[/big]
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以下教學主要面向 Android 和 Windows，如果需要在其他作業系統上操作，請自行尋找相對應的 OpenPGP 程式和教學

超簡略講解一下幾個名詞：PGP、OpenPGP、GPG
- PGP 是一套應用公匙加密法的商業軟件
- OpenPGP 是由 PGP 研發者所發佈的，跟原本 PGP 兼容的網絡標準
- GPG（或 GnuPG）是眾多實現 OpenPGP 標準的開源軟件中最有名氣的一個

各作業系統中的 OpenPGP 軟件可由OpenPGP.org的網站中找到。以下是我自己篩選的軟件：
- Windows: GPG4Win 軟件包中的 Kleopatra 或 GPA
- Android: OpenKeyChain
- Linux: GPG、KGPG、Kleopatra、GPA。懂得用 Linux 的都應該懂得自己應付了吧？
- OS X: GPG Tools
- iOS: ??? 我找不到開源甚至免費的 PGP 軟件，大家可以嘗試一下 PGP Everywhere 或其他在上面 OpenPGP.org 的連結中找一找（吐槽時間：我想不到一間對開源那麼抗拒的公司憑什麼說自己著重私隱？）（吐槽之二：淦你娘，Apple）
- Firefox, Google Chrome 插件：Mailvelope

題外話：如果有空的話我打算弄一個網頁版的 PGP 讓所有系統都有機會玩一玩，No Promise, tho.
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Windows: GPG4Win
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1. 下載 GPG4Win：

選擇 $0 ，並點選 Download 下載

2. 安裝 GPG4Win：

執行剛下載的安裝檔。

小知識：Windows執行應用程式時，有時候會有一個「已驗證的發行者」之類的欄位，這就是公匙加密法的「簽名與驗證」的應用例子之一。發行者使用自己的私匙為軟件簽名，如果 Windows 信任發行者的公匙，並使用該公匙順利驗證軟件，那麼 Windows 則信任該軟件出自受信任的發行者的手，而作為用戶的你亦可以間接信任軟件沒有被人調包。

本教學使用 Kleopatra，請點選之。軟件包中其他的軟件歡迎自行實驗

3. 生成公私匙對：

點選 New Key Pair 來生成公私匙對

填寫「名字」，「Email」，再點選 Next 下一步

注意：你不一定要填寫你的真名和真實 Email ，視乎你的實際用途，你可以填寫你的化名和一個假 Email 地址以盡量保持匿名性。

密碼，用在本機加密私匙用的

成功生成匙對！注意匙對的 Fingerprint 指紋，以後分享交換公匙時會有用

4. 導出公匙，以分享給通訊對方：

右鍵點選 Export 導出

選擇路徑

導出之後，使用純文字編輯器打開檔案。這串文字就是你的公匙了！

5. 獲取通訊對方公匙後，導入公匙：

如果以純文字方式獲得對方的公匙：

先將其複制到純文字編輯器上，並儲存副檔名為 .asc/.pgp/.gpg。

點選 Import 導入

選擇剛儲存的檔案導入

導入公匙後，Kleopatra 會叫你認證公匙實屬對方本人。由於公匙不需要認證就可以使用，這一步建議但不必要，可以暫時選 No，下一步會說一說如何認證。

6. 認證公匙身份

要查看鑰匙的 Fingerprint 指紋的話，右鍵點選 Detail 即可查看。跟對方核實公匙的指紋一致後可以進行下一步

右鍵點選 Certify，選擇你自己的私匙後，再對公匙進行 Certify 認證。

7. 加密、簽名訊息：

假設以下是要加密的訊息：

Hello World, Android Open Key Chain

中文秘密訊息 (UTF-8 test)

[中国 移动互联网:用户数](https://www.ceicdata.com/zh-hans/china/telecommunication-statistic-monthly/cn-mobile-internet-no-of-subscriber)

點選 Notepad 記事本，再把訊息打上去

點選 Recipients 收件人。這裡有點複雜，先讓我解釋一下那三個選項：

1. 選擇使用哪一條私匙簽名。簽名之後，擁有並認證你公匙的人能有信心地確認訊息出自你手。相反地，如果這是你不希望發生的話，請剔除，以提昇訊息來源的「可抵賴性」
2. 用自己的公匙加密一遍。確保你弄失原文後可以重新使用自己的私匙對已發出的密文再解密一遍。另一種讀解，是指你可以直接把你硬盤上的原資料都刪掉，必要時才拿你的私匙解密密文。以後哪怕裝置被盗取後，如果盗竊者沒有你私匙的密碼，他們也沒辨法取得你秘密訊息的原文。
3. 用別人的公匙加密。如果有多名收件者的話，可以用多於一名收件者的公匙加密。另外，如果你想發佈的不是密文，而是可驗證身份的公告的話，把 2, 3 選項都剔除。

完成選項之後，按 Sign/Encrypt Notepad 簽名/加密記事本的按鈕

加密完畢之後， Notepad 頁裡面可以看到剛生成的密文：

8. 解密/驗證訊息：

假設我們收到對方的密文：

點選 Notepad 再把密文貼上後，點選 Decrypt/Verify Notepad 解密/驗證

成功！除了成功解密之外，可以看到驗證到信息出自 AndroidOpenKeyChain 手上

Windows 上的 PGP 教學先暫時到此為止，PGP 除了加密純文字之外，亦有能力加密檔案。這個功能留給大家作家庭作業，自己研究一下吧（另一個方向是壓縮 zip 檔時使用隨機密碼加密，上傳網盤，再用 PGP 加密密碼、zip 檔的 Hash 、網盤地址送給對方）

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Android: OpenKeyChain
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1. 安裝 OpenKeyChain：

建議大家先安裝 F-Droid 商城，再從 F-Droid 的商城內搜索 OpenKeyChain 並安裝

2. 生成公私匙對：

建立金鑰

輸入名稱（視乎實際情況，可以使用假名/暱稱）

輸入 Email（視乎實際情況，可以使用假 Email）

按下建立金鑰即可生成匙對。

注意：教學到現在我一直怱略 KeyServer 公匙伺服器。下面談及公匙分享的途徑時會再談一談 KeyServer 以及我不使用它的原因。當然，如果你已經明白什麼是 KeyServer 以及覺得你有需要的話，可以剔選。（不剔選也沒關係，以後可以手動上傳）

成功生成匙對！按下匙對以進行再一步設定

（強烈建議）現在要為私匙加上密碼加密：點選鑰匙後，點選右上角的選項，再點選修改密碼以加密私匙。這一步的重要性比在電腦上的重要得多，因為手機被盗的機會大得多，加了密碼後即使私匙落入他人手上起碼無法直接被拿來盗用身份。

3. 導出公匙，以分享給通訊對方：

點擊複制的 Icon 即可把公匙複制到剪貼簿裡並可分享：

4. 獲取通訊對方公匙後，導入公匙：

假設你剛剛複制的公匙為下：

OpenKeyChain 除了可以手動導入下載下來的公匙檔案之外，更可以直接自動讀取你剛剛複制到剪貼簿內的公匙。

點選匯入即可！

5. 認證公匙身份

點選公匙後，點選右上角選項後，點選透過指紋確認

跟對方核實指紋後，點選指紋相符

選擇使用哪一條私匙進行認證，並按確認金鑰

6. 加密、簽名訊息：

假設以下是你想加密的訊息，先複製到剪貼簿：

Hello, Winvirt

收到你的訊息，謝謝。

下面有些 Archive 找回來的 Data Dump，請查收: 

Binxing Fang, http://en.wikipedia.org/wiki/Fang_Binxing 方滨兴,中国工程院院士,北京邮电大学教授,中国科学院计算技术研究所网 络方向首席科学家。 Gang Xiong,
http://rd.springer.com/search?facet-author=%22Gang+Xiong%22 熊刚, 高级工程师, 研究方向为信息安全。E-mail: [email protected]. cn。 Weili Han, http://crypto.fudan.edu. cn/people/weili/ 韩伟力,
http://homepage.fudan.edu. cn/wlhan/en This is just my personal gist clip. For discusion and NPOV (http://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Neutral_point_of_view), please go to Wikipedia and help
writing, please. http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_censorship_in_the_People's_Republic_of_China http://en.wikipedia.org/wiki/Fang_Binxing

OpenKeyChain 會自動讀取剪貼簿內容。選擇收件人以及簽名用私匙之後，點擊加密按鈕，密文將自動複制到剪貼簿，如下：

7. 解密/驗證訊息：

複制對方的密文到剪貼簿：

點選「從剪貼簿中讀取」

如果一切順利的話，OpenKeyChain 會自動解密並驗證密文

Android 的 OpenKeyChain 教學先到此為止。跟 Kleopatra 一樣，OpenKeyChan 同樣可以加密、解密檔案。同樣留給大家作家庭作業自己研究吧

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一些操作細節
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1. 淺談分享公匙和密文的途徑：

PGP 公匙、密文、密件的內容格式，不論是純文字抑或二進制檔案，都是非常之容易辨認的。監控方使用機械人就可以輕易自動識別你嘗試建立加密通訊渠道的企圖。如果連企圖建立加密渠道都屬於違法行為的話（咳密碼法咳），PGP 也沒辨法幫到你的。所以如果可以的話，平時都儘量使用 Signal, Telegram, WhatsApp 之類的通訊軟件。

另一個我想到的方法，是把公匙，密文都放到 pastebin 文本儲存網站裡面 (如【警告：链接内容可能存在钓鱼网址，请勿打开】Pastebin.com, GitHub Gist, AnonPaste等等 )，再傳送 pastebin 網址（甚至把網址和 id 分別通知）對方，叫對方收取。

以我剛剛在上面 Windows Kleopatra 內生成的公匙為例，我放到了 pastebin.com 裡， ID 是 B35qc9Af。自己湊一條 URL 後再自己上去看吧～不明白的話直接視訊語音通訊吧～對，像實時通話這些手段都會增加機械人自動審查的難度

此外，很多 pastebin 是允許你作修改更新的。如果你事先約定通訊對方定期瀏覽你的 pastebin，以定期獲取你更新的訊息的話，機械人更難審查你們的舉動。

可能會有人問我為啥不干脆放到 Keyserver 上。

先說一說什麼是 KeyServer： KeyServer 是分佈世界各地，通常是去中心化的公匙資料庫，可以讓你憑著公匙的指紋/ID（所謂 ID 其實就是指紋的最後幾個位罷了），或者名字和 Email（不可靠，冒認身份很容易）來搜索公匙。

我不使用 KeyServer 有以下幾個原因：

1. Keyserver 基本上是 Write-only, 要刪除幾乎不可能。相比之下 Pastebin 還可以設定過期日或者親自刪除。由此，這個特性使得 KeyServer 更適合公眾人物使用（如記者的接頭人）。
2. 證書濫發攻擊：詳見 CVE-2019-13050, Github Gist (1) 2，詳細解釋的話有點複雜，但是做成的後果是 OpenPGP 軟件，特別是 GPG ，導入被污染的公匙時會直接將程序當掉。
3. KeyServer 解決不了密文被識別的問題。
4. 可能是我自己笨或者設定有問題吧，但是我在寫這個教學時嘗試使用 Keyserver 搜尋，好像搜索不了我自己的公匙...[/list]

2. 「中間人攻擊」的危險，淺談認證指紋的方法：

教學一開始已經說過，在只有對稱加密法的原始時代下，除非面對面事先分享密匙，遠距安全通訊基本上是不可能的，因為在通訊渠道被「中間人」監聽下，任何在渠道中輸送的密匙都會輕易被竊聽，使得後續的加密通訊毫無意義。

通過上面教學我們可以看到，公匙加密的好處在於即使公匙被竊聽，「中間人」都沒辨法使用同一條公匙進行解密。那麼，公匙分享是否就免疫於「中間人攻擊」呢？

不是的！如果「中間人」有能力截取通訊渠道並傳送偽造訊息，那麼「中間人」還是有能力竊聽通訊的：

如上圖，如果 Alice 拿著他以為是 Bob 的公匙來進行加密，密文都會被 Mallory 輕易解密。對 Bob 來說反之亦然。

在這個危險下，驗證公匙的身份變得非常之重要。正如上面的教材所說，通訊方一定要確認對方公匙的指紋跟剛剛導入的密匙一致。我個人想到的方法有二：

1. 面對面交換指紋：最保險的做法，不過在這個情況下乾脆直接交換公匙更方便
2. 視訊通話︓這個是假設監視方的科技還未擁有實時造假的能耐下的好方法。通話中用紙、筆寫下指紋字串，不斷地移動紙張，再親口朗讀指紋等等之類做法可大幅提昇實時造假難度。

3. 關於文件分享：

要加密大型檔案如影片，相片，zip 之類的文件，PGP 是可以做到的，但是裡面的內容格式使得檔案非常容易被辨認出為 PGP 密件。

相對地，一個加了密碼上了鎖的 zip 檔看起來平平無奇，上傳到如百度之類的網盤也不為過。

如果你把你網盤的分享地址，zip 檔的 Hash 數值，以及 zip 檔的密碼使用 PGP 加密並傳送之，讓對方自行取件，檢驗 Hash，並解密，比起要對方去下載一個明顯是 PGP 密件的動作要隱閉得多。

對了，Hash... Hash 的教學自己找吧～主要功能是用來檢驗檔案的完整性。如果使用 PGP 確保 Hash 值沒有被調包的話，Hash 會兼備驗證檔案沒被調包的功用。

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我可以在哪些地方用到 PGP 加密呢？
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正如我在文章開端的吐槽，本教學的原意是希望提供一個工具給吹哨人仕。如果身邊有甚麼非人道的事情想曝光給你身在遠方的朋友，以至是公諸於世給傳媒朋友，而不怕一下子就被人以造謠入罪的話，善用公匙加密法可大幅保護你在使用非安全渠道溝通的人身安全。

給大家一些功課：
1. 為你覺得有需要的朋友上一門 PGP 課，並跟對方建立一條溝通渠道
2. 成功發起一輪 PGP 的互動。隨便你說甚麼閒話家常
3. 如果朋友不懂得翻牆的話，使用 PGP 和加密 zip 的方法為其走私一批翻牆工具。（例如編程隨想的推薦工具：BtSync key: BTLZ4A4UD3PEWKPLLWEOKH3W7OQJKFPLG ）
4. 加分題：如果朋友有什麼事情想要曝光的話，你可以扮演接頭人的角色接收其訊息
5. 超級加分題：如果朋友想將事情公諸於世的話，你可以作為中間人角色，確保人身安全的情況下，用以下機構媒體的公匙發送密文：
- ICIJ.org
- The Guardian
- Wiki-Leaks 推薦列表

教學暫時寫到這裡。如果有信息安全神人在以上教學的操作流程上發現有什麼危險的漏洞，請務必指出！

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其他跟訊息安全相關的資源：
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- InfoSec Bytes: 如果你英文可以的話，不妨看看這個 YouTube Channel 吧，裡面內容主要面向對象是需要保密安全的記者。
- PRISM BREAK: 對美帝棱鏡計劃不滿的人篩選出來替代主流軟件的軟件列表，當中很多玩具都對兲朝獨裁下的人民都挺有幫助
- 編程隨想: 反賊圈中應該沒有人不認識他吧？ IT 安全功力深厚的猛人一位，別忘了使用 BT-Sync 同步備份他的 Blog 喔：B7P64IMWOCXWEYOXIMBX6HN5MHEULFS4V
- F-Droid Guardian Project repo 保衛者計畫軟件庫: 該 F-Droid 的軟件庫包含了很多訊息安全相關的軟件，包括 Shadowsocks 客戶端和 V2Ray 插件。已安裝 F-Droid 後，使用非微信 QR Code 掃描器掃一掃左邊或者下面其中一個的 QR Code （右邊那枚是 TOR 鏈結）後再打開鏈結，F-Droid 應該會懂得自動加入 Guardian Project 的軟件庫。
https://www.pincong.rocks/article/16652

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