公钥,密钥,数字签名

　　PGP利用了公钥密钥系统（Public Key Encryption, PKE）。所谓公钥密钥系统，是指当一个用户使用一把密钥加密消息产生输出密文时，密文的解密需要使用第二把密钥才能得到原始消息。这两把密钥的产生要形成一种数学关系，并且在目前的数学水平下无法根据一把密钥计算出另外一把。在实际使用中，用户自己持有一把密钥，称为私钥，将另一把密钥公开，这把密钥称为公钥。

　　众所周知，电子邮件传输采用的是SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）协议，即简单邮件传输协议，它传输的数据没有经过任何加密。电子邮件在经过网络时任一黑客都有可能截获和更改该邮件，甚至伪造某人的电子邮件。

　　从技术上看，没有任何方法能够阻止攻击者截获电子邮件数据包，我们不可能确定电子邮件将会经过哪些路由器，没有任何办法可以阻止攻击者截获需要在网络上传输的数据包。但是，我们可以使用邮件加密。这样，即使攻击者截获了电子邮件，在没有密码对截获的信息进行解密的情况下，只是一堆没有任何意义的乱码数据。在众多的加解密软件中，PGP（Pretty Good Privacy）已经成为事实上的工业标准。

　　假设我要发送电子邮件给朋友甲，我首先要得到朋友甲的公钥。我就用甲的公钥加密邮件后寄出，甲收到后就可以用自己的私钥解密出我的邮件原文。由于没别人知道甲的私钥，所以即使是我本人也无法解密这封信，这就解决了信件保密的问题。如果甲把自己的公钥公布给其他人，那么每一个人都可以给甲发送加密邮件了。但是有一天，甲突然收到内容完全相反的两封信，署名都是我的名字。显然有人装扮成我，向甲发送了一封欺骗邮件。有没有一种方法，使得其他人无法以我的名义招摇撞骗呢？有，这就是数字签名。

　　在说明数字签名前先要解释一下什么是“邮件文摘”（message digest），也就是说，对一封邮件用某种算法算出一个能唯一标识这封邮件的数来，一旦邮件有任何改变，这个数都会变化。我用自己的私钥将这封信的“digest”加密（签名），附加在邮件上，再用甲的公钥将整个邮件加密。甲收到这封信后，就用自己的私钥将邮件解密，得到信的原文和我的签名（用我的私钥加密的“digest”），甲用我的私钥解密签名，就得到了原始邮件的“digest”。甲也从原文计算出一个 “digest”，再与原有“digest”比较，如果符合就说明这份邮件确实是我寄来的，否则就是别人假冒的。

　　PGP还可以只签名而不加密，这适用于公开发表声明时，声明人为了证实自己的身份（在网络上只能如此了），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在途中被篡改。

　　上面的讨论都是建立在这样一个假设上，即我们可以安全得获得对方的公钥。但事实并非如此。

　　假设我要给朋友甲发送一封重要邮件，我们互相不知道对方的公钥。我让甲把他的公钥通过电子邮件发送给我。不幸的是，一个黑客截获了甲发送给我的邮件，并用黑客另一个公钥替换掉了邮件中甲的公钥，并把这封经过篡改的信重新发送给我。而我和甲并不知道这一切，于是黑客就可以截获我发给甲的所有重要资料，并用他手中的私钥来解密我发送给甲的电子邮件，甚至他还可以用甲真正的公钥来转发我给甲的信，这样谁都不会起疑心。他如果想改动我给甲的信也没问题。

　　当然，PGP对这种可能也有预防的建议，那就是由一个大家普遍信任的人或机构担当这个角色。他被称为“密钥侍者”或“认证权威”，每个由他签字的公钥都被认为是真的，这样大家只要有一份他的公钥就行了，认证这个人的公钥是方便的，因为他广泛提供这个服务，假冒他的公钥是极其困难的，因为他的公钥流传广泛。这样的“权威”适合由非个人控制组织或政府机构充当。为了方便用户的使用，在PGP软件中，已经内置了这样的服务器。

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