非対称ファイル暗号化のためのGPG

GNU Privacy Guard（GPG）は、OpenPGP標準（RFC 4880）を実装し、非対称ファイル暗号化とデジタル署名を提供します。GPGでは、意図した受信者だけが復号できるようにファイルを暗号化することと、他者がファイルの真正性と完全性を検証できるように署名することという、2つの基本操作を実行できます。GPGは、安全なファイル転送とソフトウェアリリースへの署名に使われる標準ツールです。

GPG鍵の生成はgpg --gen-keyを使って対話的に行うことも、gpg --quick-gen-keyを使ってスクリプト化することもできます。現代のGPGでは、署名にed25519、暗号化にcv25519（Curve25519）を使用する設定がデフォルトになっており、主鍵として署名鍵を、サブキーとして暗号化鍵を作成します。--full-gen-keyオプションを使用すると、カスタム設定が必要なユーザー向けに、鍵の種類、サイズ、有効期限を完全に制御できます。

RSA 4096ビットのGPG鍵は、すべてのOpenPGP実装と互換性があり、強力なセキュリティを提供します。Curve25519を使用するECDSA（署名にはEd25519、暗号化にはCv25519）は、同等のセキュリティを維持しながら、より小さな鍵と高速な処理を実現します。従来のDSA鍵は、古い実装ではSHA-1ダイジェストに制限されるため、使用しないでください。新しい鍵にはCurve25519ベースの種類を使用してください。

キーペアを生成したら、配布するために公開鍵をエクスポートします。gpg --armor --export your@email.comを実行すると、ASCIIアーマー形式の公開鍵ブロックが出力されます。このファイルを、あなた宛てにファイルを暗号化する人や、あなたの署名を検証する人と共有してください。受信者は、暗号化や検証を行う前に、gpg --import publickey.ascであなたの公開鍵をインポートします。

特定の受信者向けにファイルを暗号化するには、gpg --encrypt --recipient recipient@email.com --output secret.gpg plaintext.txtを実行します。GPGは受信者の公開鍵を使ってファイルのセッションキーを暗号化し、ファイル本体をAES-256（またはネゴシエーションされた暗号方式）で暗号化します。対応する秘密鍵を持つ受信者だけがファイルのセッションキーを復号し、平文を復元できます。

分離署名（gpg --detach-sign --armor file.tar.gz）を作成すると、署名を含む独立した.ascファイルが生成されます。元のファイルは変更されません。受信者はgpg --verify file.tar.gz.asc file.tar.gzで検証します。分離署名はソフトウェアリリースで標準的に使われており、配布されたファイルを復号したり変更したりせずに署名を検証できます。

署名を検証すると、ファイルが申告された鍵によって署名されたことと、署名後に変更されていないことを確認できます。gpg --verify signature.asc fileを実行すると、鍵のフィンガープリント、ユーザーID、署名が有効か無効かが出力されます。セキュリティは、署名者の公開鍵を正しく信頼できるかどうかに依存します。信頼または検証されていない鍵による有効な署名では、十分な保証になりません。

GPGは、秘密鍵を保存する前に、パスフレーズから導出した共通鍵暗号で秘密鍵を暗号化します。パスフレーズがなければ、秘密鍵ファイルを入手した攻撃者もそれを使用できません。GPGは鍵導出関数を使って、パスフレーズから暗号化鍵を導出します。すべての暗号化ファイルがこのパスフレーズによって保護されるため、パスフレーズは長く覚えやすいものにし、他の場所では使わないでください。

GPG鍵サーバーは、公開鍵を検索できるようにホストします。gpg --send-keys KEYID --keyserver hkps://keys.openpgp.orgを実行すると、公開鍵をアップロードできます。他のユーザーは、gpg --recv-keys KEYIDで検索してインポートできます。鍵サーバーは互いに同期するため、世界中から利用できます。keys.openpgp.orgのような最新の鍵サーバーでは、公開前にメールアドレスの検証が必要であり、鍵スパム攻撃を防止します。

鍵に有効期限を設定すると、失効証明書を作成していなくても、鍵を管理できなくなった場合に自動的に保護できます。鍵の有効期限が切れると、GPGはその鍵を使って暗号化しようとするユーザーに警告します。鍵が侵害された場合は、鍵の生成時に作成しておいた失効証明書を直ちに鍵サーバーへ公開してください。gpg --import revocation.certとgpg --send-keysを使用します。これにより、侵害された鍵に対する新たな暗号化を防止できます。

GPGは、--batchと--yesフラグを使い、ファイルディスクリプターから読み取るパスフレーズを--passphrase-fdで指定することで、スクリプト内で非対話的に動作させられます。GPG agent（gpg-agent）は、設定可能な期間パスフレーズをキャッシュするため、自動処理で再利用できます。CI/CDパイプラインでは、鍵のマテリアルをソースコードや環境変数に保存せず、シークレット管理システムに保存してください。

公開鍵を使って特定の受信者向けにファイルを暗号化するGPGコマンドはどれですか？

GPGのまとめ：キーペアを生成し（Curve25519を推奨）、公開鍵をエクスポートして共有し、受信者の公開鍵で暗号化し（--encrypt --recipient）、分離署名（--detach-sign）でファイルに個別に署名し、--verifyで署名を検証し、パスフレーズで秘密鍵を保護し、有効期限を設定して失効証明書を準備し、鍵サーバーを使って公開鍵を検索・配布します。