搜索
❏ 站外平台:

用 PGP 保护代码完整性(五):将子密钥移到一个硬件设备中

作者: Konstantin Ryabitsev 译者: LCTT qhwdw

| 2019-01-05 00:15   收藏: 1 分享: 1    

在这个系列教程中,将为你提供使用 PGP 和保护你的私钥的最佳体验。

在本系列教程中,我们将提供一个使用 PGP 的实用指南。如果你没有看过前面的文章,你可以通过下面的链接去查看。在这篇文章中,我们将继续讨论如何保护你的密钥,谈一谈将你的子密钥移到一个专门的硬件设备中的一些技巧。

清单

  • 取得一个 GnuPG 兼容的硬件设备(必要)
  • 配置 GnuPG 在设备上工作(必要)
  • 设置用户和管理员的 PIN(必要)
  • 移动子密钥到设备中(必要)

考虑事项

虽然现在主密钥已经不用担心泄露或失窃了,但子密钥仍然在你的家目录中。任何得到它的人都能够解密你的通讯或假冒你的签名(如果他们知道密钥的密码)。并且,每次执行一个 GnuPG 操作都要将密钥加载到操作系统内存中,这将使一些更高级的恶意软件有机会得到你的密钥(想想 Meltdown 和 Spectre)。

完全保护密钥的最好方式就是,将它移到一个专门的硬件设备中,这种硬件设备是一个可操作的智能卡。

智能卡的好处

一个智能卡包含一个加密芯片,它能够存储私钥,并且直接在智能卡内部执行秘密操作。因为密钥内容从来没有离开过智能卡,计算机操作系统并不能检索你插入的智能卡上的私钥。这与前面用于备份目的的加密 USB 存储是不同的 —— 虽然 USB 设备也是插入并解密的,但操作系统是能够去访问私钥内容的。使用外置的加密 USB 介质并不能代替智能卡设备的功能。

智能卡的一些其它好处:

  • 它们很便宜且易于获得
  • 它们小巧且易于携带
  • 它们可以用于多种设备上
  • 它们中的很多都具有防篡改功能(取决于制造商)

可用的智能卡设备

智能卡最初是嵌入到真实钱包大小的卡中,故而得名智能卡。你肯定可以买到并使用 GnuPG 功能的智能卡,并且它们是你能得到的最便宜的可用设备之一。但是,事实上智能卡有一个很重要的缺点:它们需要一个智能卡读卡器,只有极小数的笔记本电脑上有这种读卡器。

由于这个原因,制造商开始推出小型 USB 设备,它的大小和 U 盘类似,内置有微型智能卡,并且在芯片上简单地实现了智能卡协议特性。下面推荐几个这样的设备:

  • Nitrokey Start:开源硬件和自由软件,可用于 GnuPG 的最便宜的选择之一,但是额外的安全特性很少。
  • Nitrokey Pro:类似于 Nitrokey Start,它提供防篡改及更多的安全特性(但没有 U2F,具体查看指南的 U2F 节)。
  • Yubikey 4:专利硬件和软件,但比 Nitrokey Pro 便宜,并且可以用在最新的笔记本电脑上的 USB-C 接口;也提供像 U2F 这样的额外的安全特性。

我们推荐选一个同时具备智能卡功能和 U2F 的设备,在写这篇文章时,只能选择 Yubikey 4。

配置智能卡设备

你的智能卡设备插入任何一台现代的 Linux 或 Mac 工作站上都应该能正常工作。你可以通过运行如下的命令去验证它:

$ gpg --card-status

如果你没有收到错误,有一个完整的卡列表,就表示一切正常。不幸的是,排除为什么设备不能正常工作的所有可能原因,已经超出了本指南的范围。如果你的智能卡使用 GnuPG 时有问题,请通过你的操作系统的常见支持通道寻求支持。

PIN 不一定是数字

注意,尽管名为 “PIN”(暗示你它必须是一个“数字”),不论是用户 PIN 还是管理员 PIN 都不必非要是数字。

当你收到一个新设备时,它可能设置有一个默认的用户和管理员 PIN,对于 Yubikey,它分别是 12345612345678。如果它们的 PIN 不是默认的,请查看设备附带的说明书。

快速设置

为配置你的智能卡,你需要使用 GnuPG 菜单系统,因此这里并没有更方便的命令行开关:

$ gpg --card-edit
[...omitted...]
gpg/card> admin
Admin commands are allowed
gpg/card> passwd

你应该去设置用户 PIN (1)、管理员 PIN (3)、和重置码 (4)。请确保把它们记录并保存到一个安全的地方 —— 尤其是管理员 PIN 和重置码(它允许你去擦除整个智能卡内容)。你很少使用到管理员 PIN,因此如果你不记录下来,很可能会忘掉它。

返回到智能卡主菜单,你也可以设置其它值(比如名字、性别、登入日期、等等),但是这些都不是必需的,一旦你的智能卡丢失了,将导致额外的信息泄露。

将子密钥移到你的智能卡中

退出卡菜单(使用 q 命令)保存所有更改。接下来,我们将你的子密钥移到智能卡中。将需要用到你的 PGP 密钥的密码,在大多数的智能卡操作中都将用到管理员 PIN。记住,那个 [fpr] 表示你的密钥的完整的 40 个字符的指纹。

$ gpg --edit-key [fpr]

Secret subkeys are available.

pub  rsa4096/AAAABBBBCCCCDDDD
    created: 2017-12-07  expires: 2019-12-07 usage: C
    trust: ultimate      validity: ultimate
ssb  rsa2048/1111222233334444
    created: 2017-12-07  expires: never usage: E
ssb  rsa2048/5555666677778888
    created: 2017-12-07  expires: never usage: S
[ultimate] (1). Alice Engineer <alice@example.org>
[ultimate] (2)  Alice Engineer <allie@example.net>

gpg>

使用 --edit-key 再次进入到菜单模式,你将注意到那个密钥清单有一点小差别。从现在开始,所有的命令都是在这个菜单模式下运行,它用 gpg> 提示符来表示。

首先,我们来选择移到智能卡中的密钥 —— 你可以通过键入 key 1(它表示选择清单中的第一个密钥)来实现:

gpg> key 1

这个输出会有一点细微的差别:

pub  rsa4096/AAAABBBBCCCCDDDD
    created: 2017-12-07  expires: 2019-12-07 usage: C
    trust: ultimate      validity: ultimate
ssb* rsa2048/1111222233334444
    created: 2017-12-07  expires: never usage: E
ssb  rsa2048/5555666677778888
    created: 2017-12-07  expires: never usage: S
[ultimate] (1). Alice Engineer <alice@example.org>
[ultimate] (2)  Alice Engineer <allie@example.net>

注意与密钥对应的 ssb 行旁边的 * —— 它表示这是当前选定的密钥。它是可切换的,意味着如果你再次输入 key 1,这个 * 将消失,这个密钥将不再被选中。

现在,我们来将密钥移到智能卡中:

gpg> keytocard
Please select where to store the key:
  (2) Encryption key
Your selection? 2

由于它是我们的 [E] 密钥,把它移到加密区中是有很有意义的。当你提交了你的选择之后,将会被提示输入你的 PGP 密钥的保护密码,接下来输入智能卡的管理员 PIN。如果命令没有返回错误,表示你的密钥已经被移到智能卡中了。

重要: 现在再次输入 key 1 去取消选中第一个密钥,并输入 key 2 去选择 [S] 密钥:

gpg> key 1
gpg> key 2
gpg> keytocard
Please select where to store the key:
  (1) Signature key
  (3) Authentication key
Your selection? 1

你可以使用 [S] 密钥同时做签名和验证,但是我们希望确保它在签名区,因此,我们选择 (1)。完成后,如果你的命令没有返回错误,表示操作已成功。

最后,如果你创建了一个 A 密钥,你也可以将它移到智能卡中,但是你需要先取消选中 key 2。完成后,选择 q

gpg> q
Save changes? (y/N) y

保存变更将把你的子密钥移到智能卡后,把你的家目录中的相应子密钥删除(没有关系,因为我们的备份中还有,如果更换了智能卡,你需要再做一遍)。

验证移动后的密钥

现在,如果你执行一个--list-secret-keys 操作,你将看到一个稍有不同的输出:

$ gpg --list-secret-keys
sec#  rsa4096 2017-12-06 [C] [expires: 2019-12-06]
     111122223333444455556666AAAABBBBCCCCDDDD
uid           [ultimate] Alice Engineer <alice@example.org>
uid           [ultimate] Alice Engineer <allie@example.net>
ssb>  rsa2048 2017-12-06 [E]
ssb>  rsa2048 2017-12-06 [S]

ssb> 的输出中的 > 表示子密钥仅在智能卡上有效。如果你进入到你的密钥目录中,查看目录的内容,你将会看到那个 .key 文件已经被存根替换:

$ cd ~/.gnupg/private-keys-v1.d
$ strings *.key

这个输出将包含一个影子私钥,它表示那个文件仅是个存根,真正的内容在智能卡中。

验证智能卡的功能

验证智能卡能否如期正常运行,你可以通过创建一个签名来验证:

$ echo "Hello world" | gpg --clearsign > /tmp/test.asc
$ gpg --verify /tmp/test.asc

首次运行这个命令时将询问你智能卡的 PIN,在你运行 gpg —verify 之后,它将显示 “Good signature”。

祝贺你,你已经成功将窃取你的开发者数字身份变得更加困难了!

其它常见 GnuPG 操作

下面是使用你的 PGP 密钥需要做的一些常见操作的快速指南。

在下面的所有命令中,[fpr] 表示你的密钥指纹。

挂载主密钥离线存储

下面的一些操作将需要你的主密钥,因此首先需要去挂载你的主密钥离线存储,并告诉 GnuPG 去使用它。首先,找出介质挂载路径,可以通过查看 mount 命令的输出找到它。接着,设置你的 GnuPG 目录为你的介质上备份的目录,并告诉 GnuPG 将那个目录做为它的家目录:

$ export GNUPGHOME=/media/disk/name/gnupg-backup
$ gpg --list-secret-keys

确保你在输出中看到的是 sec 而不是 sec#(这个 # 表示密钥不可用,仍然使用的是惯常的那个 Home 目录)。

更新你惯常使用的那个 GnuPG 工作目录

在你的离线存储上做了任何更改之后,你应该将这些更改同步应用到你惯常使用的工作目录中:

$ gpg --export | gpg --homedir ~/.gnupg --import
$ unset GNUPGHOME
延长密钥过期日期

我们创建的主密钥的默认过期日期是自创建之日起两年后。这样做都是为安全考虑,这样将使淘汰密钥最终从密钥服务器上消失。

延长你的密钥过期日期,从当前日期延长一年,只需要运行如下命令:

$ gpg --quick-set-expire [fpr] 1y

如果为了好记住,你也可以使用一个特定日期(比如,你的生日、1 月 1 日、或加拿大国庆日):

$ gpg --quick-set-expire [fpr] 2020-07-01

记得将更新后的密钥发送到密钥服务器:

$ gpg --send-key [fpr]
吊销身份

如果你需要吊销一个身份(比如,你换了雇主并且旧的邮件地址不再有效了),你可以使用一行命令搞定:

$ gpg --quick-revoke-uid [fpr] 'Alice Engineer <aengineer@example.net>'

你也可以通过使用 gpg --edit-key [fpr] 在菜单模式下完成同样的事情。

完成后,记得将更新后的密钥发送到密钥服务器上:

$ gpg --send-key [fpr]

下一篇文章中,我们将谈谈 Git 如何支持 PGP 的多级别集成。

通过来自 Linux 基金会和 edX 的免费课程 “Linux 入门”学习更多 Linux 知识。


via: https://www.linux.com/blog/learn/pgp/2018/3/protecting-code-integrity-pgp-part-5-moving-subkeys-hardware-device

作者:KONSTANTIN RYABITSEV 译者:qhwdw 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出


最新评论

LCTT 译者
qhwdw 💎
共计翻译: 183.5 篇 | 共计贡献: 447
贡献时间:2017-10-31 -> 2019-01-20
访问我的 LCTT 主页 | 在 GitHub 上关注我


返回顶部

分享到微信

打开微信,点击顶部的“╋”,
使用“扫一扫”将网页分享至微信。