前言#
最近在浏览博客的時候發現博主的 PGP Key 頁面，雖然之前知道是用於郵件通信加密的，但是具體原理及使用卻不太清楚，所以找了時間查閱了相關資料，整理一下 PGP 加密的一些內容。
PGP 定義#
Pretty Good Privacy（PGP）是一個加密程式，為資料通信提供加密隱私和身份驗證。PGP 用於對文本、電子郵件、文件、目錄和整個磁碟分區進行簽名、加密和解密，並提高電子郵件通信的安全性。PGP 加密使用雜湊，資料壓縮，對稱金鑰加密，最後是公鑰加密的串行組合。其中最關鍵的是兩種形式的加密的組合：對稱金鑰加密 (Symmetric Cryptography) 和非對稱金鑰加密 (Asymmetric cryptography)。
PGP 工作原理#
在實現 PGP 加密的過程中，首先使用對稱金鑰加密演算法對原始資料進行加密。對稱金鑰加密演算法包括 DES、AES、Blowfish 等，這些演算法能夠快速地加密和解密資料，但是需要發送方和接收方之間共享金鑰。
為了避免在網路上傳輸金鑰，PGP 使用了公鑰加密演算法。公鑰加密演算法是一種使用不同的金鑰加密和解密的演算法，其中公鑰用於加密，而私鑰用於解密。公鑰加密演算法包括 RSA、DSA 等，這些演算法具有極高的安全性，但是加密和解密速度比對稱金鑰加密演算法慢得多。
PGP 將對稱金鑰加密，並使用接收方的公鑰進行加密。這種方式可以保證金鑰的安全性，同時可以確保只有接收方可以解密對稱金鑰，從而保護了資料的機密性。接收方使用自己的私鑰對加密的對稱金鑰進行解密，然後使用對稱金鑰對資料進行解密。這種方式既可以保護資料的安全性，也可以提高加解密的速度。
PGP 使用兩種類型的加密演算法來保護資料：對稱金鑰加密和公鑰加密。對稱金鑰加密是一種使用相同金鑰加密和解密的演算法，因此在加密和解密之間需要共享金鑰。而公鑰加密則是一種使用不同的金鑰加密和解密的演算法，其中公鑰用於加密，而私鑰用於解密。下面我將簡單介紹一下這兩種演算法的工作原理。
對稱金鑰加密#
對稱金鑰加密是一種使用相同金鑰加密和解密的演算法，因此在加密和解密之間需要共享金鑰。對稱金鑰加密的過程如下：
- 發送方選擇一個加密金鑰，並使用它將原始資料加密。
- 加密後的資料被發送到接收方。
- 接收方使用相同的金鑰將加密的資料解密。
儘管對稱金鑰加密非常高效，但它有一個明顯的缺點，即需要在發送方和接收方之間共享金鑰。如果這個金鑰被黑客或其他人獲取，資料將無法得到保護。為了解決這個問題，PGP 使用了另一種加密演算法：公鑰加密。
公鑰加密#
公鑰加密是一種使用不同的金鑰加密和解密的演算法，其中公鑰用於加密，而私鑰用於解密。公鑰加密的過程如下：
- 發送方獲取接收方的公鑰，並使用它將對稱金鑰加密。
- 加密後的對稱金鑰和加密後的資料被發送到接收方。
- 接收方使用自己的私鑰將加密的對稱金鑰解密。
- 接收方使用解密後的對稱金鑰將加密的資料解密。
公鑰加密允許發送方使用接收方的公鑰加密資料，而無需共享對稱金鑰。這樣，即使黑客獲得了加密後的資料，也無法使用它，因為他們沒有接收方的私鑰來解密對稱金鑰。
PGP 示例#
我用常用的加密電子郵件來舉個例子，具體的工作流程是：
用戶 A 要給用戶 B 發送郵件。
- 用戶 B 生成一對金鑰（公鑰和私鑰），將公鑰發送給用戶 A。
- PGP 軟體使用演算法生成一個隨機的會話金鑰，這個金鑰是一個很大的數字，而且只使用一次。
- 用戶 A 用剛剛生成的金鑰，加密郵件，並使用用戶 B 的公鑰對該金鑰進行加密。
- 最後，用戶 A 將加密的郵件及金鑰發送給用戶 B，用戶 B 使用自己的私鑰進行解密，得到會話金鑰，進而可以解密完整的郵件。
PGP 加密用途#
PGP 有三個主要用途：
- 發送和接收加密電子郵件。
- 驗證向您發送此訊息的人員的身份，即數字簽名驗證。
- 加密資料。
其中，發送安全電子郵件 - 是迄今為止 PGP 的主要應用。數字簽名是一種基於公鑰加密的技術，用於證明訊息的發送者身份和訊息完整性，以及防止訊息被篡改。發送方使用自己的私鑰對訊息的摘要進行加密，生成數字簽名。接收方使用發送方的公鑰對數字簽名進行解密，並生成訊息的摘要，比對兩個摘要是否一致，來驗證訊息的完整性和身份。如果數字簽名驗證失敗，則說明訊息可能被篡改或者來自偽造的發送方。
總結#
PGP 使用對稱金鑰加密演算法保護資料機密性，使用公鑰加密演算法保護對稱金鑰的安全性，使用數字簽名技術驗證訊息的完整性和身份。這種結合了對稱金鑰和公鑰加密的方法，可以在安全性和效率之間取得平衡。PGP 已經成為一種被廣泛應用的資料加密和數字簽名的標準，保護了用戶的隱私和安全。
參考#
Pretty Good Privacy - Wikipedia
What is PGP Encryption and How Does It Work? | Varonis
Public Key Cryptography Simply Explained | Hacker Noon
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