曾经有一段时间，我随大流嫌弃 GnuPG 功能臃肿不够现代。再后来，由于自己的密钥管理过于糟糕，我急需一款合适的密钥管理方案，不停寻找能与 GnuPG 相媲美的替代品，未果。这时我才意识到，我对 GnuPG 并不了解。于是，我决定系统地扒一下 GnuPG 的使用方法，并总结到这篇文章中。

创建密钥

一些教程会讲，创建密钥的最佳实践是在没有网络连接的系统上创建密钥，以避免泄漏。

这个见仁见智，对安全有追求的朋友可以研究一下。

当然也可以直接在硬件密钥上创建密钥，缺点是无法导出私钥备份。

我习惯用 gpg --expert --full-gen-key 创建密钥。

选择密钥类型

gpg (GnuPG) 2.4.4; Copyright (C) 2024 g10 Code GmbH
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

请选择您要使用的密钥类型：
   (1) RSA 和 RSA 
   (2) DSA 和 Elgamal 
   (3) DSA（仅用于签名）
   (4) RSA（仅用于签名）
   (7) DSA（自定义用途）
   (8) RSA（自定义用途）
   (9) ECC（签名和加密） *默认*
  (10) ECC（仅用于签名）
  (11) ECC（自定义用途）
  (13) 现有密钥 
 （14）卡中现有密钥 
您的选择是？

一般都是用 RSA 和 ECC 类型的密钥。不建议用 RSA 密钥，如果要用，建议设置密钥长度为 4096 。

选择主密钥功能

ECC 密钥的可实现的功能： 签名（Sign） 认证（Certify） 身份验证（Authenticate） 
目前启用的功能： 认证（Certify） 

   (S) 签名功能开关
   (A) 身份验证功能开关
   (Q) 已完成

您的选择是？

如果要导入物理密钥（如 Yubikey）使用，建议选择 11 自定义密钥用途并关闭所有功能，且仅保留认证功能，将所有功能分散到子密钥中并导入对应密钥槽，主密钥则可以安全地导出备份离线保存。

选择椭圆曲线

请选择您想要使用的椭圆曲线：
   (1) Curve 25519 *默认*
   (2) Curve 448
   (3) NIST P-256
   (4) NIST P-384
   (5) NIST P-521
   (6) Brainpool P-256
   (7) Brainpool P-384
   (8) Brainpool P-512
   (9) secp256k1
您的选择是？

ECC 密钥需要选择曲线类型，对于需要使用 A 功能的密钥，只能选择 Curve 25519（导出 ssh-ed25519）和 NIST P-XXX（导出 ECDSA 类型的 SSH 公钥）的曲线。

Curve 448 虽然导出 ssh-ed448 开头的 SSH 公钥，但 ssh-keygen 暂不支持生成该类型的密钥，且 GitHub 不支持上传这个类型的公钥，等于不可用（OpenSSH 服务端暂时没有测试）。

其他曲线均不能导出 SSH 公钥。

另外，导入 Yubikey 的密钥，也要注意曲线类型。Yubikey 支持以下类型的椭圆曲线¹：

YubiKeys support the following Elliptic Curve algorithms in addition to RSA (Firmware 5.2.3 and above only)
secp256r1
secp256k1
secp384r1
secp521r1
brainpoolP256r1
brainpoolP384r1
brainpoolP512r1
curve25519

x25519 (decipher only)
ed25519 (sign / auth only)

简言之，除了 Curve 448 不能用，其他都能用。

仅导出离线保存的主密钥，可以随意选择曲线，只有子密钥有曲线要求。主密钥的算法类型并不会影响子密钥—— RSA 的主密钥也可以创建 ECC 的子密钥，反之亦然。

至于 Curve 448 和 25519 哪个算法强度更高，在协议上，两者并没有什么实质性的差异，在参数上，Curve 448 更强一些²。

设置密钥有效期

密钥有效期对于 PGP 倒没有 X.509 那么重要，设置为永不过期并不会有太大的问题。

对于大多数人而言，影响密钥安全性最大的因素不是密钥被窃取，而是自己会不会遗忘密码或误删除密钥导致自己无法访问密钥——如果真的发生这种情况，设置一个有效期会比较好，真丢了也会到期失效。

创建用户标识

用户标识的信息非常重要。

真实姓名 可以填写自己常用的 ID ，一般填写自己的 GitHub 用户名。

电子邮件地址 填写自己主要的公开邮箱，一般填写自己在 GitHub 上预留的公开邮箱，如果没有则可以填写 GitHub 提供的保密邮箱（ID编号+用户名 @users.noreply.github.com 格式的邮箱）。如果同时使用多个公开邮箱，也可以后期添加，包括 GitHub 的保密邮箱。

注释 如果没有特殊需要则留空。

用户标识需要谨慎设置，尤其是需要上传至公共密钥服务器的密钥。

如果上传后修改用户标识，之前的用户标识并不会直接抹除，而是会保留痕迹。

如果不希望别人知道自己过去的 ID ，新建密钥会更容易一些，但废弃的旧密钥会永久保留在公共服务器上，即使吊销密钥也不会从服务器上删除，而是保留公开的吊销信息。

所以作为一个有公德心的社会人，请不要给公共服务器制造不必要的垃圾。

目前主流 Git 托管平台都支持 SSH 密钥的签名功能。在没有定好自己的 ID 和邮箱的情况下，可以使用不包含用户信息的 SSH 密钥代替 GPG 的部分功能。

设置密码

最后是给主密钥设置一个密码。请谨慎设置，这里可没有忘记密码的选项。当然也可以留空，但不建议这么做。如果使用硬件密钥，可以使用硬件自身的 PIN 来保护密钥安全，不过要注意保护未加密的主密钥备份。

创建子密钥

输入 gpg --edit-key 加密钥 ID 就可以进入密钥管理控制台。如果使用 fish 等功能丰富的 shell 或扩展，按 tab 键可以自动补全密钥 ID 。进入后输入 help 可查看所有指令。

输入 addkey 创建子密钥。如果需要如创建主密钥时详细的设置选项，需要在 --edit-key 时添加 --expert 参数，即 gpg --expert --edit-key 加密钥 ID 。

方法同创建主密钥。

导出

具体看 Archwiki 。

导入到 Yubikey

导入前需要先备份好所有的私钥。

你的管理控制台大概是这样的：

gpg (GnuPG) 2.4.4; Copyright (C) 2024 g10 Code GmbH
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

私钥可用。

sec  ed25519/A6154504E8103C97
     创建于：2024-04-13  有效至：2027-04-13  可用于：SC  
     信任度：绝对        有效性：绝对
ssb  cv25519/F5A2CFFF7D4C455C
     创建于：2024-04-13  有效至：2027-04-13  可用于：E   
[ 绝对 ] (1). a <a@a>

gpg>

如上，一共有两个密钥，一个主密钥，一个子密钥。

比如将 E 功能的子密钥导入到智能卡中，需要先选中这个密钥。

选中指令为 key 后面跟子密钥的编号，如上为 1 ，则输入 key 1
在插入 Yubikey 且能够正常识别的情况下，输入 keytocard 并按提示执行导入操作。
之后，会有一行 note 提示如果此时输入 save 保存，硬盘中的子密钥私钥将被抹去。
如果要接着导入其他子密钥，需要再输入一次选择指令反选密钥，再选择其他密钥。
导入全部完成后，输入 save 保存。

导入到 Yubikey 的行为是不可逆的，所有导入前务必确保做好备份。

导出公钥

gpg --export key-id

添加 -a / --armor 选项导出为 ASCII 格式，否则导出二进制格式。

导入公钥 & 私钥备份

gpg --import key-file

上传公钥

如果需要使用 gpg 上传公钥到公共服务器，使用以下指令：

gpg --send-keys key-id

默认使用 hkps://keys.openpgp.org

对于在 OpenPGP 的公共服务器上传公钥有一些限制，OpenPGP 的服务器并不直接接受通过 --send-keys 上传的公钥，需要通过邮件验证才允许在服务器上通过用户标识检索密钥。有两种方法，一种是导出后网页上传，另一种是使用指令形式的快捷方式

gpg --export key-id | curl -T - https://keys.openpgp.org

根据提示验证一个邮箱，之后就算上传完成了。

要在密钥服务器上查找密钥的详细信息而不导入它：

gpg --search-keys user-id

要从密钥服务器导入密钥：

gpg --receive-keys key-id

要使用密钥服务器的最新版本刷新/更新钥匙串：

gpg --refresh-keys

切换服务器

dirmngr 是 GnuPG 用来访问 PGP 密钥服务器的内部服务，通过修改它的配置文件来更改默认密钥服务器，一般在 ~/.gnupg/dirmngr.conf

keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com

当默认服务器无法正常工作时，临时使用另一台服务器也很方便。可以添加 --keyserver 参数来指定服务器。

gpg --keyserver hkps://keys.openpgp.org/ --search-keys user-id

公共密钥服务器

除了默认的 OpenPGP ，还有其他规模较大的公共密钥服务器。

Ubuntu Keyserver http://keyserver.ubuntu.com
Keybase https://keybase.io

这本是一家端到端加密的即时聊天软件，不过也有一些朋友用它发布自己的公钥。同理，其他 Git 托管平台也可以用来发布自己的公钥。

但其本身只提供公钥的下载，并不是正式的 Keyserver 。如果需要与他人公开交换密钥签名，还是需要使用上面提到的 Keyserver 。

具体过程可以参考 Debian 的资料。

使用密钥

加密 & 解密

这里仅讲基于 GPG 密钥的非对称加解密，基于文本密码的对称加解密看 Archwiki³ 。

主要参数为 -e / --encrypt 加密和 -d / --decrypt 解密。

指令格式为 gpg [选项] --操作参数 [filename] ，即所有选项必须放在 -e / -d 的前面，-e / -d 后面只能跟文件名。

一条指令一次只能处理一个文件，可以将多个文件打包成一个压缩包再处理。

添加 -o / --output 选项指定明文输出路径，否则会打印在标准输出。

加密

加密文件需要提前导入接收方的公钥。

需要指定接收方的公钥。

使用 -r / --recipient 显式指定接收方；

使用 -R / --hidden-recipient 隐式指定接收方，将不会把接收方的密钥 ID 放入密文中。

添加 --no-emit-version 以避免打印版本号，或将相应的设置添加到配置文件中。

添加 -a / --armor 选项导出为 ASCII 格式。

解密

解密文件需要提前导入接收方的私钥。不需要手动指定私钥。

签名 & 验证

一共有三种签名，区别主要是输出内容的形式。

-s / --sign 输出内容为原始文件的压缩内容和签名的混合文本。添加 -a / --armor 选项导出为 ASCII 格式，内容用 PGP MESSAGE 标签包裹。
--clearsign 输出一个文件，内容为原文和签名文本的拼接。原文用 PGP SIGNED MESSAGE 标签包裹，签名用 PGP SIGNATURE 标签包裹。签名默认为 ASCII 格式。
--detach-sig 输出与源文件分离的独立签名文件。添加 -a / --armor 选项导出为 ASCII 格式，内容用 PGP SIGNATURE 标签包裹。

所有指令的格式均为 gpg [选项] --签名参数 [filename] 。

验证签名使用 --verify 指令，格式为

gpg --verify sig-file

如果签名文件不包含原文内容，指令末尾还需要追加源文件的路径。

签名 + 加密

上面的指令，都是一次只进行一个操作。如果想同时签名和加密，可以使用下面的命令⁴。

gpg --local-user sender-id --recipient recipient-id --armor --sign --encrypt src

下面是部分参数的简写和含义：

-u / --local-user 指定用发信者的私钥签名
-r / --recipient
-a / --armor
-s / --sign
-e / --encrypt

简化后为

gpg -u sender-id -r recipient-id -ase src

对于解密和验证签名操作，GnuPG 可以省略相关操作参数，软件会根据文件内容自动猜测用户的意图。

gpg file.asc

Git 签名

可阅读 GitHub 的相关介绍⁵ ⁶。

认证

用 A 密钥进行 SSH 身份验证需要先配置好 gpg-agent 才能工作。

不同的系统配置方法也不一样，可参考 Archwiki 的配置方法⁴，以及我之前写过的一篇博客。

我用的是 NixOS 。NixOS 的配置方法比较简单，可以参考我的系统配置⁷ ⁸。

设置 Yubikey

如果想在 Yubikey 等其他硬件密钥上使用 GnuPG ，需要先设置好 GnuPG 的智能卡接口 scdaemon 。

具体参考 Archwiki⁹ ，和我之前写过的一篇博客。

网络公钥目录（WKD）

网络公钥服务（Web Key Service，WKS）协议是公钥分发的新标准。电子邮件域将提供其自己的公钥服务器，称为网络公钥目录（Web Key Directory，WKD）。在高于 2.1.16 版本的 GPG 中，在依电子邮件地址（如[email protected]）加密时，如果该公钥不在本地密钥环中，GPG 将以 HTTPS 向电子邮件的域（example.com）查询 OpenPGP 公钥¹⁰。

这个并不是啥刚需，不是所有人都需要用 GPG 加密邮件，简中互联网甚至鲜有关于 WKD 应用和搭建的资料。

这个功能需要邮件提供商支持（主流邮件服务商中只有 Protonmail 等支持 PGP 加密的小众服务商提供此功能），或者自己拥有邮箱域名的所有权。

如果在 OpenPGP Keyserver 上传了自己的公钥，可以直接使用他们提供的 WKD as a Service 服务。

将邮箱域名的 openpgpkey 二级域 CNAME 指向 wkd.keys.openpgp.org 即可。

搭建自己的 WKD

搭建一个自己的静态 WKD 也不难，本质上只是一堆文件。

首先创建好一个 WKD 需要的目录结构。WKD 通过 WELL-KNOWN 提供服务。在站点根目录创建 WELL-KNOWN 目录：

mkdir -p .well-known/openpgpkey

只需要一行指令，就可以生成提供静态 WKD 所需的文件¹¹：

gpg --list-options show-only-fpr-mbox -k @example.org | gpg-wks-client -v --install-key -C .well-known/openpgpkey

将其中的 example.org 替换为自己的邮箱域。

这条指令会在 .well-known/openpgpkey 下创建一个以你的邮箱域为名称的目录，目录里有一个 policy 文件和一个存放公钥文件的 hu 目录，文件名为某种方式哈希过的邮箱用户名¹²。

如果自己的密钥里还包含其他域名的邮箱地址，也会创建一个对应的目录。这些目录是多余的目录，可以删除。

部署自己的 WKD

WKD 需要发布到邮箱域的 openpgpkey 子域或邮箱域的顶级域下，两种对目录结构的要求并不同。

如果是 openpgpkey 域，直接发布上一步构建的站点根目录即可。

如果想挂在自己的顶级域下，则需要去除包含自己域名的那一层目录，即 openpgpkey.example.org/.well-known/openpgpkey/example.org/hu 变为 example.org/.well-known/openpgpkey/hu ¹³ 。

由于只是一堆静态文件，所以它可以在所有的静态网站服务上部署，比如 Cloudflare Pages 、Github Pages 等。