RFC 4880 阅读笔记

《RFC 4880 OpenPGP Message Format》 定义和说明了 OpenPGP 数据的元素和结构，如果想深入了解 OpenPGP 的工作原理或者做一些基于它的开发的话，则阅读该文档是很有帮助的。在阅读该规范前，最好先对 OpenPGP 的作用、原理和使用方法有一定的了解，这里有几篇文章可以参考：

• 迷你Howto教程：http://www.dewinter.com/gnupg_howto/english/GPGMiniHowto.html
• 迷你Howto教程（中文版）： http://www.gnupg.org/howtos/zh/index.html
• GnuPG for Daily Use http://moser.cm.nctu.edu.tw/gpg.html
• The GNU Privacy Handbook http://www.gnupg.org/gph/en/manual.html
• Wiki Pretty Good Privacy http://en.wikipedia.org/wiki/Pretty_Good_Privacy
• Using OpenPGP subkeys in Debian development http://wiki.debian.org/subkeys
• OpenPGP Best Practices https://we.riseup.net/riseuplabs+paow/openpgp-best-practices

Packet

OpenPGP 数据的基本组成单位是packet（包），packet的结构图如下：

一个 packet 包含 header 和 body 两部分，其中 header 包含一个用于表示当前packet类型的tag和表示packet内容长度的 body length。
OpenPGP 数据可以有1个或多个packet组成，另外每个packet里面还可以包含其他packet。OpenPGP 数据的结构图如下：

已加密数据及Key数据

已加密数据及Key数据是 OpenPGP 主要两种数据（文件），其中已加密数据的结构图如下（每个框表示一个packet）：

加密数据的生成过程如下：

• message为原始消息。
• 首先使用摘要算法计算出一个hash值，然后使用消息发送者的private key加密，形成一个signature（签名）。
• message经过压缩算法形成一个压缩包。
• 生成一个随机session key。
• 使用session key和对称加密算法加密message压缩包和signature。
• 使用消息接收者的 public key 加密 session key。如果这个消息要同时发送给多个接收者，则分别使用每个接收者的public key解密。
• 将已加密的 session key 和 已加密的“message和signature”通过base64编码为由可视字符组成的message block。注意message block有header和footer包围起来，其中header还允许一些“键-值”对，在body区还有一个crc24校验码。详细信息可阅读文档第6章“Radix-64 Conversions”。

Key数据的结构图如下：

各个packet的简单介绍

• public key：这个是非对称加密中 keypair （钥匙对）的public key（公钥部分）。如果当前key数据为private key（私钥），则这个packet同时包含 public key 和 private key。
• Revocation signature：这个是撤销当前key的一个签名。因为 OpenPGP 的分布式key管理模式，一旦public key发布到服务器则无法被删除，如果key拥有者在某个时候的确想作废此key，则需要生成一个revocation signature，然后提交到key server。
• User id：即用户名和Email地址，具体内容可以是多变的。一个key可以拥有多个user id（正如一个人可以拥有多个email地址），key拥有者必须签名每个user id，以证明这个user id是自己添加的。其他用户如果对这个user id表示信任，也可以签名它。
• User attribute：这个跟user id作用是一样的，只不过内容可以多元一些，比如允许一张头像照片。
• subkey：一个key可以拥有多个子key。一般情况下主key用户签名user id和subkey，或者用于对信息进行数字签名，而subkey则用于加密信息。这样做的好处是一旦某个subkey被泄露了，key拥有者只需撤销它然后重新生成一个subkey即可，而不至于需要整个key报废。GPG默认的组合是一个RSA用于签名一个RSA用户加密，或者一个DSA用于签名一个Elgamal用于加密，又或者单独一个DSA或者单独一个RSA仅用于签名。跟user id类似，key拥有者必须签名每个subkey，以证明这个subkey是自己添加的。

数据元素格式

OpenPGP数据由如下几种元素组成：

• 整数：采用big-endian方式表示，即高位的数字放在前头，比如 [11 22 33] 表示 11*2^16 + 22*2^8 + 33。

• 多倍整数：又叫MPIs，即编程当中的big integer。前2个字节表示整数的长度，后面的表示整数的数值。比如 [00 09 01 FF] 表示此数字的长度为9位，数字的值为 0x01FF，即511。
• Key ID：Key ID是一个8字节的整数。这个整数其实是 fingerprint 的低64位。而fingerprint则是对整个public packet进行160位的SHA-1的hash值。一般来说不同的key应该有不同的key id，但也有可能出现重复的情况。
• 文本：OpenPGP的文本均使用UTF-8编码。
• 时间：一个32位整数，数值是由 1970-1-1 00:00:00 UTC 以来所经历的秒数。
• Keyrings：即多个Key的集合。

• S2K：String-to-key 的简称。即用户输入的密码（passphrase），一般用来（对称）加密用户的private key。

其他

OpenPGP 的结构相对来说比较简单，内容比较多的主要是文档的第5章“packet”，其中以第2节“Signature Packet”比较复杂，不过耐心阅读的话一般没有什么问题的。

当阅读完 RFC 4880 之后，另外还有一个文档 《RFC 3156 MIME Security with OpenPGP》描述了用 OpenPGP 对邮件进行加密和数字签名的规范，也是应该阅读的。

参考文档：

RFC 4880 OpenPGP Message Format http://tools.ietf.org/html/rfc4880
RFC 3156 MIME Security with OpenPGP http://tools.ietf.org/html/rfc3156

本站文章采用 CC BY-NC-ND 授权协议，转载时请保留署名和本文链接，谢谢！From ArchBoy, post RFC 4880 阅读笔记

ad：稳定靠谱的虚拟主机（VPS）提供商 Linode，点击这个链接了解一下吧～