Public Key Encription

公開鍵暗号では，個人ごとに，公開鍵と秘密鍵のペアを持ちます．秘密鍵を秘密に保ち，公開鍵を関係者に配布します．

授業や，共通演習のGPGによる公開鍵暗号と署名/目的のページ前半 (操作以外のスライド) で概念をまず確認してください．

典型的な公開鍵暗号の使い方では，以下の準備をします．

  • 各自が，秘密鍵と公開鍵のペアを作成する
  • 関係者が，お互いの公開鍵を持っておく

まずは，この準備をした後，暗号と復号や，署名の検証を演習しましょう．

Generate Key Pair

まずは，鍵ペアを作成します．右のイメージイラストでは，錠前が公開鍵，いわゆる鍵が秘密鍵の意図です．公開鍵は様々な人に配る(悪人が知っても良い)もので，秘密鍵は秘密に保ちます．ディスクに保存する際にも，パスフレーズを用いて暗号化して保存します．

作成には，gpg --gen-key コマンドを使います．

名前や電子メールアドレスの入力では，入力後にエンター (enter or return) キーを押します． 公開鍵と本人を結びつけるために，正しい情報を入力してください．

途中の

Change (N)ame, (E)mail, or (O)key/(Q)uit?

のような表記は，4つの選択肢があるので，n, e, o, q のどれか (大文字小文字は問わない) をタイプして選択してほしいという意味です．

共通鍵の場合同と様に，gpg --pinentry-mode loopback --gen-key と必要に応じてオプションを追加してください．

Export

鍵を作成した段階では，秘密鍵と公開鍵のペアは隠されています．公開鍵を共有するために，公開鍵をファイルに書き出して，配布します．gpg -a --export というコマンドを使います．

$ gpg -a --export emailaddress > studentid-pub.txt

$ はプロンプトの意図で，gpg からタイプしてください(以下も同じ)．emailaddress は鍵ペア作成時に登録した電子メールアドレス，studentidの部分は各自の学生証番号で置き換えてください．
書き出したファイルを，UTOL の課題「公開鍵暗号置き場」にアップロードしましょう．

初回のexport時のみ，emailaddress を省略可能です．

エラーが出なければ成功です．Finder などで，出力されたファイルを確認しましょう．

Import

UTOL の課題「公開鍵暗号置き場」から，友達の公開鍵をダウンロードします．課題一覧の画面で該当課題の右端の縦の3点 (⋮) をクリックしてメニューを開き「所属グループの提出物確認」に進みます．

公開鍵が書かれたファイルから，その鍵を登録するためには，gpg --import コマンドを用います．

$ gpg --import filename.txt

filename.txt はダウンロードしたファイル名で置き換えてください．ファインダで見つけてドラッグアンドロップすると簡単です．

公開鍵は， import するたびに増えてゆきます

その後，登録した鍵を「信頼する」手続きをします．

$ gpg --lsign-key (友達のメールアドレス) 
(中略)
本当に全ユーザー ID に署名しますか? (y/N)  y 

署名は、書き出し不可に設定されます。
(中略)
本当に署名しますか? (y/N)  y 

次のユーザーの秘密鍵のロックを解除するには
パスフレーズがいります: (自分のメールアドレス)
(自分の秘密鍵のパスフレーズを聞かれるのでタイプする)

Encrypt

公開鍵暗号の場合は，復号できるのは秘密鍵を持つ人だけです．つまり，(1) 暗号化前に送付したい人(=受信者)の公開鍵をあらかじめ入手し (2) その人を指定して暗号化する，という手順となります．

暗号化は，gpg -r emailaddress -ea というコマンドを使います．

gpg -r emailaddress -ea himitsu.txt

emailaddress は受信者のメールアドレスで置き換えてください． コマンドが成功すれば(エラーが出なければ)，himitsu.txt.asc というファイルができているので，catコマンドで確認してください (確認手順は共通鍵暗号の時と同じです)．

静止画

Decrypt

復号はgpg -d コマンドです．手順は共通鍵暗号の復号 のときとコマンドは共通です．

gpg -d himitsu-xxxx.txt.asc

暗号化の際に，受信者として自分を指定した場合は自分で復号できます．
受信者に他人を指定した場合は，自分では復号できません (ためしてみましょう)．電子メール等で，受信者に送付して，復号できることを確認してもらってください．

静止画

Digintal signature

Add signature

自分の署名を加えるには，gpg --clearsign コマンドを使います．

$  gpg --clearsign filename

filename は，平文と暗号文のどちらでも使えます．初めはいままでと同じ，テキストファイルの平文で試しましょう．
エラーが出なければ，filename.asc というように元のファイル名の拡張子に.asc を追加したファイルができているはずです．himitsu.txt なら himitsu.txt.asc です．

$  cat filename.asc

と表示すると，もとの平文に加えて，署名に相当する(と思われる)文字列が追加されていることが分かります．

静止画

Verify

電子署名の検証には gpg --verify とします．

$  gpg --verify filename.asc 
gpg:  (日付)  にRSA 鍵 ID  (署名者の鍵の ID)  で施された署名
gpg:  (署名者のアドレス)  からの正しい署名

のようにでれば成功です．

  • 静止画
  • 動画 署名後に平文を改ざんしたファイルを検証したため，BAD signature と検証に失敗する例

署名の検証のあとに，公開鍵に関する警告が表示されます．実用で使うためには，公開鍵の信頼性(偽物でないこと)が重要です．通常は，信頼できる人に署名された公開鍵を信頼します(信頼の輪)．この演習では署名無しに友人の公開鍵を登録しているので，警告されています．gpg: There is no indication that the signature belongs to the owner.

Exercise

  • 教員が用意した，署名されたようにみえる複数のファイルをダウンロードし，どれが正しく署名されたものか教員の公開鍵を使って検証せよ
  • 平文に署名をして友達に送り，署名の検証を依頼する．さらに，署名後に平文を改ざんしたら，署名の検証で失敗することも確認してもらう．

FAQ

  • 秘密鍵のパスフレーズを忘れてしまった
    • 仕方がないので，消して再度作成しましょう
    • 削除するには以下の両方の手順が必要です
      • gpg --delete-secret-key 自分のメールアドレス
      • gpg --delete-key 自分のメールアドレス
  • 友達の公開鍵を登録できたことの確認したい
    • gpg --list-keys として鍵一覧を表示します．(自分の名前とともに)友人の名前が表示されれば成功です．
      静止画 (共通演習スライド)
  • 鍵の登録で何もメッセージが表示が表示されない
    • gpg --import filename とした際に，ファイルの中に未知の鍵がない場合に起こります．たとえば，
    • ファイル名の指定が誤っている(平文など)
    • 自分の公開鍵の書かれたファイルを指定した
    • すでに正常に登録した鍵をもう一度登録しようとした
  • 暗号化の際に「この鍵が本当に本人のものである、という兆候がありません」と表示される
    • 「偽の公開鍵」対策で，公開鍵を簡単には信用しない設定になっています．
    • gpg --lsign-key を正しく行っていれば，信頼されます．
  • 暗号化の際に「公開鍵が見つからない」旨のエラーがでる．
    • 受信者の公開鍵を入手できていない
    • gpg --import の手続きに失敗している
    • 受信者の電子メールアドレスが，公開鍵に登録されたものと異なる，など
  • 暗号化の際に「himitsu.txt が見つからない」旨のエラー
    • ファイル名の指定が誤っているので，cat himitsu.txt で中身が表示されることをまず確認しましょう．
  • その他よく分からないエラー
    • iMac端末を再起動して，あらためてログインしてから試すとうまくゆくことがあるかも (?)