Szyfrowanie poczty e-mail za pomocą PGP i GPG

Phil Zimmermann udostępnił Pretty Good Privacy w 1991 roku, po raz pierwszy umożliwiając zwykłym ludziom korzystanie z silnego szyfrowania. Rząd Stanów Zjednoczonych początkowo prowadził przeciwko niemu postępowanie w związku z eksportem materiałów wojskowych bez licencji, ponieważ szyfrowanie było klasyfikowane jako broń. Sprawę umorzono w 1996 roku, a PGP stało się kamieniem milowym w dziedzinie technologii ochrony prywatności.

PGP korzysta z kryptografii asymetrycznej: generuje się matematycznie powiązaną parę kluczy. Klucz publiczny można swobodnie udostępniać, a inne osoby używają go do szyfrowania wiadomości przeznaczonych dla Państwa. Klucz prywatny należy zachować w tajemnicy i używać go do odszyfrowywania tych wiadomości. Utrata klucza prywatnego oznacza utratę dostępu do wszystkich zaszyfrowanych danych.

Aby wysłać komuś zaszyfrowaną wiadomość e-mail, należy uzyskać jego klucz publiczny i użyć go do zaszyfrowania wiadomości. Odszyfrować ją i odczytać może tylko posiadacz odpowiadającego mu klucza prywatnego. PGP w rzeczywistości korzysta z szyfrowania hybrydowego: losowy klucz sesji szyfruje wiadomość za pomocą szyfru symetrycznego, a następnie sam klucz sesji jest szyfrowany kluczem publicznym odbiorcy.

Można także podpisać wiadomość za pomocą klucza prywatnego. Odbiorca weryfikuje podpis za pomocą klucza publicznego, potwierdzając zarówno, że wiadomość została wysłana przez Państwa, jak i że jej treść nie została zmieniona. Podpisywanie i szyfrowanie to niezależne operacje, które można łączyć: zazwyczaj najpierw podpisuje się wiadomość, a następnie ją szyfruje albo najpierw szyfruje, a potem podpisuje, zależnie od modelu zagrożeń.

PGP nie opiera się na urzędach certyfikacji. Zamiast tego korzysta z sieci zaufania, w której użytkownicy podpisują nawzajem swoje klucze publiczne, poświadczając ich autentyczność. Jeśli Alicja ufa Bobowi, a Bob podpisał klucz Karoliny, Alicja może pośrednio zaufać kluczowi Karoliny. Model ten dobrze sprawdza się w społecznościach technicznych, ale jego uruchomienie dla zwykłych użytkowników jest trudne.

GNU Privacy Guard, powszechnie nazywany GPG lub GnuPG, to bezpłatna implementacja open source standardu OpenPGP. Działa w systemach Linux, macOS i Windows oraz udostępnia zarówno interfejs wiersza poleceń, jak i bibliotekę umożliwiającą integrowanie funkcji PGP z aplikacjami. GPG jest obecnie de facto standardowym narzędziem do obsługi OpenPGP.

Uruchomienie gpg --full-generate-key prowadzi przez wybór algorytmu, rozmiaru klucza i daty wygaśnięcia. Ed25519 to nowoczesny wybór do podpisywania, a Curve25519 — do szyfrowania. Należy ustawić hasło chroniące klucz prywatny przechowywany na dysku. Proces generowania gromadzi entropię na podstawie aktywności systemu, aby zapewnić losowość.

Po wygenerowaniu pary kluczy klucz publiczny eksportuje się za pomocą gpg --armor --export your@email.com i udostępnia wynikowy blok tekstu. Odbiorcy importują go poleceniem gpg --import. Klucz publiczny można umieścić w swojej witrynie internetowej, w podpisie wiadomości e-mail lub na serwerze kluczy. Pliku klucza prywatnego nie wolno nikomu udostępniać.

Serwery kluczy, takie jak keys.openpgp.org i keyserver.ubuntu.com, umożliwiają publikowanie i wyszukiwanie kluczy publicznych. Klucz wysyła się za pomocą polecenia gpg --keyserver keys.openpgp.org --send-keys YOURKEYID. Nowoczesny keys.openpgp.org wymaga weryfikacji adresu e-mail przed publikacją, co ogranicza problem przesyłania fałszywych kluczy dla cudzych adresów.

Aby zaszyfrować plik: gpg --encrypt --recipient recipient@email.com --armor file.txt tworzy plik.txt.asc. Aby go odszyfrować: gpg --decrypt file.txt.asc. W przypadku poczty elektronicznej narzędzia takie jak Thunderbird z wbudowaną obsługą OpenPGP lub dodatek Enigmail integrują GPG bezpośrednio z oknem tworzenia wiadomości e-mail, automatycznie obsługując wyszukiwanie klucza i szyfrowanie.

Szyfrowanie PGP chroni treść wiadomości, ale pola To, From, Subject i daty pozostają niezaszyfrowane. Zarządzanie kluczami jest złożone: użytkownicy muszą znaleźć, zweryfikować i obdarzyć zaufaniem klucze odbiorców. Zaszyfrowanych wiadomości e-mail nie można przeszukiwać ani indeksować na serwerach pocztowych. Te bariery użyteczności ograniczyły przyjęcie PGP poza społecznościami technicznymi, mimo jego silnych właściwości bezpieczeństwa.

Chcąc wysłać współpracownikowi zaszyfrowaną wiadomość e-mail za pomocą PGP, którego klucza należy użyć do zaszyfrowania wiadomości?

PGP zapewnia szyfrowanie typu end-to-end i podpisy cyfrowe wiadomości e-mail za pomocą par kluczy publicznych i prywatnych. GPG jest bezpłatną implementacją open source. Sieć zaufania zastępuje scentralizowane urzędy certyfikacji. Klucze publiczne można udostępniać na serwerach kluczy, natomiast klucze prywatne należy chronić silnym hasłem. Użyteczność nadal stanowi główną barierę powszechnego przyjęcia tego rozwiązania.