加密与安全_PGP、OpenPGP和GPG加密通信协议

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PGP

PGP (Pretty Good Privacy) 是一种加密通信协议，用于保护电子邮件和文件的安全性和隐私。它通过使用加密、数字签名和压缩技术来确保数据的保密性、完整性和可验证性。

GP最初由麻省理工学院的Nick embrace和Eric Hughes开发，后来由Phil Zimmermann进一步发展。它使用公钥加密和私钥解密的机制，以确保只有信息的接收者才能解密和阅读邮件内容。

PGP的主要优点是它易于使用，并能在大多数流行的电子邮件客户端中集成。然而，随着更高级的加密技术和标准（如OpenPGP和GPG）的出现，PGP已经在一定程度上被这些新标准取代。

PGP不仅仅用于电子邮件，它也可以用于加密文件和数据。

1. 加密和解密: PGP 使用对称加密和非对称加密相结合的方式来实现加密和解密。发送方使用接收方的公钥对消息进行加密，接收方使用自己的私钥对消息进行解密。此外，PGP 还支持对数据进行数字签名，以确保数据的完整性和验证发送方的身份。

2. 密钥管理: PGP 使用密钥对来管理加密和解密过程。每个用户都有一个公钥和一个私钥。公钥用于加密消息，私钥用于解密消息。这些密钥对可以通过密钥服务器或密钥交换方式获取。

3. 数字签名: PGP 允许用户使用自己的私钥对消息进行数字签名。接收方可以使用发送方的公钥验证签名，以确保消息的完整性和发送方的身份。

4. 信任模型: PGP 使用基于信任的模型来验证密钥的真实性。用户可以通过直接交换密钥、使用信任链或通过信任服务器来建立信任。

5. 开放标准: PGP 是一种开放标准，意味着任何人都可以实现和使用该协议，而不受限于特定的厂商或供应商。

总的来说，PGP 是一种强大的加密协议，用于保护通信内容的机密性和完整性，同时提供身份验证机制。它广泛用于电子邮件和文件加密，以确保用户的数据安全和隐私。

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OpenPGP和GPG（GNU Privacy Guard）是PGP（Pretty Good Privacy）的开放标准和自由软件实现。 随着时间的推移，PGP的标准和实现逐渐演进，OpenPGP和GPG就是其中的两个重要发展。

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OpenPGP

OpenPGP是一个开放标准，它定义了一种用于加密和数字签名数据的协议。这个标准允许不同的加密软件相互兼容，这意味着使用不同OpenPGP实现的用户可以安全地交换加密信息。OpenPGP标准是由RFC 4880定义的，它包括了公钥和私钥的生成、交换和验证方法，以及加密和签名的算法。

GPG

GPG是OpenPGP的一个流行实现，它是GNU项目的一部分，由GNU通用公共许可证（GPL）发布。GPG是一个命令行工具，可以在多种操作系统中运行，包括Linux、macOS和Windows。GPG提供了创建和验证数字签名、加密文件和电子邮件以及安全地交换密钥等功能。

GPG的核心组件包括：

• keyring：用于存储公钥和私钥。
• gpg：命令行工具，用于执行加密、解密、签名和验证等操作。
• gpgconf：用于配置GPG的命令行工具。
• gpg-agent：一个守护进程，用于提供密钥管理、加密和服务器功能。

GPG的使用场景包括：

• 安全地交换电子邮件和文件。
• 验证软件的完整性和来源。
• 保护个人隐私和商业机密。

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工作原理

PGP（Pretty Good Privacy）涉及加密、数字签名和密钥管理等关键步骤

1. 密钥生成: 用户生成一对公钥和私钥。公钥用于加密消息，私钥用于解密消息和生成数字签名。

2. 加密: 发送方使用接收方的公钥来加密消息。这样，只有拥有相应私钥的接收方才能解密消息。

3. 数字签名: 发送方使用自己的私钥对消息进行签名。接收方使用发送方的公钥验证签名，确保消息的完整性和发送方的身份。

4. 密钥管理: 用户可以通过密钥服务器或直接交换密钥的方式来管理和共享公钥。

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工作流程

1. 密钥交换: 发送方和接收方需要交换公钥。这可以通过密钥服务器、直接交换或其他安全渠道完成。

2. 加密消息:

   • 发送方选择要发送的消息，并使用接收方的公钥对消息进行加密。
   • 发送方可以选择使用对称加密算法来加密消息内容，然后再使用接收方的公钥来加密对称密钥，这样可以提高效率。
   • 发送方发送加密后的消息给接收方。

3. 解密消息:

   • 接收方使用自己的私钥解密接收到的消息。
   • 如果消息有数字签名，接收方使用发送方的公钥验证签名。

4. 数字签名验证:

   • 接收方使用发送方的公钥验证数字签名，确保消息的完整性和发送方的身份。

5. 信任管理:

   • 用户可以建立信任关系，以确保使用其他用户的公钥时其真实性。
   • 信任关系可以通过直接交换密钥、信任链或信任服务器来建立。

总的来说，PGP的工作原理涉及加密、数字签名和密钥管理，通过这些步骤保证了消息的机密性、完整性和可验证性。

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用途

PGP 本质上有三个主要用途：

• 发送和接收加密电子邮件。
• 验证向你发送消息的人的身份。
• 加密文件。

案例说明

假设Alice和Bob是两个使用PGP加密通信的用户。他们希望通过电子邮件进行安全通信，以保护其消息的机密性和完整性。

过程

1. 密钥生成:

   • Alice 和 Bob 分别生成一对公钥和私钥。

2. 密钥交换:

   • Alice 将她的公钥发送给 Bob，而 Bob 也将他的公钥发送给 Alice。这可以通过安全的电子邮件或其他安全通道完成。

3. 加密消息:

   • Alice 决定向 Bob 发送一封加密的电子邮件。
   • Alice 使用 Bob 的公钥将邮件内容进行加密。
   • Alice 还可以选择使用对称加密算法来加密邮件内容，然后再使用 Bob 的公钥来加密对称密钥，以提高效率。

4. 解密消息:

   • Bob 收到 Alice 发送的加密邮件后，使用自己的私钥解密邮件内容。
   • 如果邮件有数字签名，Bob 使用 Alice 的公钥验证签名，确保邮件的完整性和 Alice 的身份。

5. 数字签名验证:

   • 如果 Alice 在邮件中添加了数字签名，Bob 使用 Alice 的公钥验证签名，以确保邮件的完整性和 Alice 的身份。

6. 信任管理:

   • Alice 和 Bob 可能通过直接交换公钥或使用信任服务器来建立信任关系，以确保对方公钥的真实性。

在这个案例中，Alice 和 Bob 使用PGP协议加密和解密他们之间的通信，同时还可以使用数字签名来确保消息的完整性和验证发送方的身份。通过这种方式，他们可以安全地交换信息，而不用担心被未经授权的第三方窃取或篡改。

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代码实现

在Java中完全实现PGP协议需要使用第三方库，因为PGP是一个复杂的加密协议。常用的库之一是Bouncy Castle.

pom依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><groupId>com.artisan</groupId><artifactId>pgp-encryption</artifactId><version>1.0-SNAPSHOT</version><build><plugins><plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId><configuration><source>8</source><target>8</target></configuration></plugin></plugins></build><dependencies><!-- https://mvnrepository.com/artifact/junit/junit --><dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>4.13.2</version><scope>test</scope></dependency><!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.bouncycastle/bcprov-jdk15on --><dependency><groupId>org.bouncycastle</groupId><artifactId>bcpg-jdk15on</artifactId><version>1.70</version><scope>compile</scope></dependency><!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.bouncycastle/bcpkix-jdk15on --><dependency><groupId>org.bouncycastle</groupId><artifactId>bcpkix-jdk15on</artifactId><version>1.70</version><scope>compile</scope></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><version>1.18.24</version><scope>provided</scope></dependency><!-- https://mvnrepository.com/artifact/commons-io/commons-io --><dependency><groupId>commons-io</groupId><artifactId>commons-io</artifactId><version>2.11.0</version></dependency></dependencies></project>

PgpEncryptionUtil

package com.artisan.pgpUtils;import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Builder;
import lombok.Getter;
import org.apache.commons.io.IOUtils;
import org.bouncycastle.bcpg.ArmoredOutputStream;
import org.bouncycastle.bcpg.CompressionAlgorithmTags;
import org.bouncycastle.bcpg.SymmetricKeyAlgorithmTags;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPCompressedDataGenerator;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPEncryptedDataGenerator;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPException;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePGPDataEncryptorBuilder;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePublicKeyKeyEncryptionMethodGenerator;import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.file.Files;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.Security;
import java.util.Objects;/*** @author artisan*/
@Getter
@Builder
@AllArgsConstructor
public class PgpEncryptionUtil {/*** 将Bouncy Castle添加到JVM中*/static {// 将Bouncy Castle添加到JVM中if (Objects.isNull(Security.getProvider(BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME))) {Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());}}/*** 压缩算法，默认为ZIP*/@Builder.Defaultprivate int compressionAlgorithm = CompressionAlgorithmTags.ZIP;/*** 对称密钥算法，默认为AES-128*/@Builder.Defaultprivate int symmetricKeyAlgorithm = SymmetricKeyAlgorithmTags.AES_128;/*** 是否启用ASCII Armor，默认为true*/@Builder.Defaultprivate boolean armor = true;/*** 是否启用完整性检查，默认为true*/@Builder.Defaultprivate boolean withIntegrityCheck = true;/*** 缓冲区大小，默认为65536字节*/@Builder.Defaultprivate int bufferSize = 1 << 16;/*** 加密方法，将明文数据使用公钥进行加密** @param encryptOut* @param clearIn* @param length* @param publicKeyIn* @throws IOException* @throws PGPException*/public void encrypt(OutputStream encryptOut, InputStream clearIn, long length, InputStream publicKeyIn)throws IOException, PGPException {// 创建压缩数据生成器PGPCompressedDataGenerator compressedDataGenerator =new PGPCompressedDataGenerator(compressionAlgorithm);// 创建PGP加密数据生成器PGPEncryptedDataGenerator pgpEncryptedDataGenerator = new PGPEncryptedDataGenerator(// 配置加密数据生成器new JcePGPDataEncryptorBuilder(symmetricKeyAlgorithm).setWithIntegrityPacket(withIntegrityCheck).setSecureRandom(new SecureRandom()).setProvider(BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME));// 添加公钥pgpEncryptedDataGenerator.addMethod(new JcePublicKeyKeyEncryptionMethodGenerator(CommonUtils.getPublicKey(publicKeyIn)));// 如果启用ASCII Armor，则创建ArmoredOutputStreamif (armor) {encryptOut = new ArmoredOutputStream(encryptOut);}// 打开加密输出流OutputStream cipherOutStream = pgpEncryptedDataGenerator.open(encryptOut, new byte[bufferSize]);// 将压缩数据生成器打开，并将明文数据以字面形式复制到加密输出流中CommonUtils.copyAsLiteralData(compressedDataGenerator.open(cipherOutStream), clearIn, length, bufferSize);// 依次关闭所有输出流compressedDataGenerator.close();cipherOutStream.close();encryptOut.close();}/*** 加密方法，返回加密后的字节数组** @param clearData* @param pubicKeyIn* @return* @throws PGPException* @throws IOException*/public byte[] encrypt(byte[] clearData, InputStream pubicKeyIn) throws PGPException, IOException {ByteArrayInputStream inputStream = new ByteArrayInputStream(clearData);ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();encrypt(outputStream, inputStream, clearData.length, pubicKeyIn);return outputStream.toByteArray();}// 加密方法，返回加密后的输入流public InputStream encrypt(InputStream clearIn, long length, InputStream publicKeyIn)throws IOException, PGPException {File tempFile = File.createTempFile("pgp-", "-encrypted");encrypt(Files.newOutputStream(tempFile.toPath()), clearIn, length, publicKeyIn);return Files.newInputStream(tempFile.toPath());}/*** 加密方法，将明文数据使用公钥字符串进行加密** @param clearData* @param publicKeyStr* @return* @throws PGPException* @throws IOException*/public byte[] encrypt(byte[] clearData, String publicKeyStr) throws PGPException, IOException {return encrypt(clearData, IOUtils.toInputStream(publicKeyStr, Charset.defaultCharset()));}/*** 加密方法，返回加密后的输入流** @param clearIn* @param length* @param publicKeyStr* @return* @throws IOException* @throws PGPException*/public InputStream encrypt(InputStream clearIn, long length, String publicKeyStr) throws IOException, PGPException {return encrypt(clearIn, length, IOUtils.toInputStream(publicKeyStr, Charset.defaultCharset()));}
}

PgpDecryptionUtil

 package com.artisan.pgpUtils;import org.apache.commons.io.IOUtils;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPEncryptedData;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPEncryptedDataList;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPException;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPPrivateKey;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPPublicKeyEncryptedData;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPSecretKey;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPSecretKeyRingCollection;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPUtil;
import org.bouncycastle.openpgp.jcajce.JcaPGPObjectFactory;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcaKeyFingerprintCalculator;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePBESecretKeyDecryptorBuilder;import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.nio.charset.Charset;
import java.security.Security;
import java.util.Iterator;
import java.util.Objects;/*** @author artisan*/
public class PgpDecryptionUtil {static {// 将Bouncy Castle添加到JVM中if (Objects.isNull(Security.getProvider(BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME))) {Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());}}/*** 私钥密码*/private final char[] passCode;/*** 密钥环集合*/private final PGPSecretKeyRingCollection pgpSecretKeyRingCollection;/*** @param privateKeyIn* @param passCode* @throws IOException* @throws PGPException*/public PgpDecryptionUtil(InputStream privateKeyIn, String passCode) throws IOException, PGPException {this.passCode = passCode.toCharArray(); // 将密码转换为字符数组// 从输入流中读取PGP密钥环集合this.pgpSecretKeyRingCollection = new PGPSecretKeyRingCollection(PGPUtil.getDecoderStream(privateKeyIn), new JcaKeyFingerprintCalculator());}/*** @param privateKeyStr* @param passCode* @throws IOException* @throws PGPException*/public PgpDecryptionUtil(String privateKeyStr, String passCode) throws IOException, PGPException {// 将私钥字符串转换为输入流this(IOUtils.toInputStream(privateKeyStr, Charset.defaultCharset()), passCode);}/*** 查找指定ID的私钥** @param keyID* @return* @throws PGPException*/private PGPPrivateKey findSecretKey(long keyID) throws PGPException {// 从密钥环中获取指定ID的私钥PGPSecretKey pgpSecretKey = pgpSecretKeyRingCollection.getSecretKey(keyID);// 使用密码解密私钥return pgpSecretKey == null ? null : pgpSecretKey.extractPrivateKey(new JcePBESecretKeyDecryptorBuilder().setProvider(BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME).build(passCode));}/*** 解密方法，将加密输入流解密为明文输出流** @param encryptedIn* @param clearOut* @throws PGPException* @throws IOException*/public void decrypt(InputStream encryptedIn, OutputStream clearOut)throws PGPException, IOException {// 去除ASCII Armor并返回底层的二进制加密流encryptedIn = PGPUtil.getDecoderStream(encryptedIn);JcaPGPObjectFactory pgpObjectFactory = new JcaPGPObjectFactory(encryptedIn);Object obj = pgpObjectFactory.nextObject();// 第一个对象可能是标记数据包PGPEncryptedDataList pgpEncryptedDataList = (obj instanceof PGPEncryptedDataList)? (PGPEncryptedDataList) obj : (PGPEncryptedDataList) pgpObjectFactory.nextObject();PGPPrivateKey pgpPrivateKey = null;PGPPublicKeyEncryptedData publicKeyEncryptedData = null;Iterator<PGPEncryptedData> encryptedDataItr = pgpEncryptedDataList.getEncryptedDataObjects();while (pgpPrivateKey == null && encryptedDataItr.hasNext()) {publicKeyEncryptedData = (PGPPublicKeyEncryptedData) encryptedDataItr.next();pgpPrivateKey = findSecretKey(publicKeyEncryptedData.getKeyID()); // 查找私钥}if (Objects.isNull(publicKeyEncryptedData)) {throw new PGPException("无法生成PGPPublicKeyEncryptedData对象");}if (pgpPrivateKey == null) {throw new PGPException("无法提取私钥");}CommonUtils.decrypt(clearOut, pgpPrivateKey, publicKeyEncryptedData); // 调用通用解密方法}/*** 解密方法，将加密字节数组解密为明文字节数组** @param encryptedBytes* @return* @throws PGPException* @throws IOException*/public byte[] decrypt(byte[] encryptedBytes) throws PGPException, IOException {ByteArrayInputStream encryptedIn = new ByteArrayInputStream(encryptedBytes);ByteArrayOutputStream clearOut = new ByteArrayOutputStream();// 调用解密方法decrypt(encryptedIn, clearOut);// 将解密后的明文字节数组返回return clearOut.toByteArray();}
}

CommonUtils

package com.artisan.pgpUtils;import org.apache.commons.io.IOUtils;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPCompressedData;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPException;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPLiteralData;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPLiteralDataGenerator;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPOnePassSignatureList;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPPrivateKey;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPPublicKey;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPPublicKeyEncryptedData;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPPublicKeyRing;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPPublicKeyRingCollection;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPUtil;
import org.bouncycastle.openpgp.jcajce.JcaPGPObjectFactory;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.PublicKeyDataDecryptorFactory;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcaKeyFingerprintCalculator;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePublicKeyDataDecryptorFactoryBuilder;import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.sql.Date;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.ZoneOffset;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.Optional;/*** @author artisan*/
public class CommonUtils {/*** 使用提供的私钥解密公钥加密数据，并将其写入输出流** @param clearOut               要写入数据的输出流* @param pgpPrivateKey          私钥实例* @param publicKeyEncryptedData 公钥加密数据实例* @throws IOException  IO相关错误* @throws PGPException PGP相关错误*/static void decrypt(OutputStream clearOut, PGPPrivateKey pgpPrivateKey, PGPPublicKeyEncryptedData publicKeyEncryptedData) throws IOException, PGPException {PublicKeyDataDecryptorFactory decryptorFactory = new JcePublicKeyDataDecryptorFactoryBuilder().setProvider(BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME).build(pgpPrivateKey);InputStream decryptedCompressedIn = publicKeyEncryptedData.getDataStream(decryptorFactory);JcaPGPObjectFactory decCompObjFac = new JcaPGPObjectFactory(decryptedCompressedIn);PGPCompressedData pgpCompressedData = (PGPCompressedData) decCompObjFac.nextObject();InputStream compressedDataStream = new BufferedInputStream(pgpCompressedData.getDataStream());JcaPGPObjectFactory pgpCompObjFac = new JcaPGPObjectFactory(compressedDataStream);Object message = pgpCompObjFac.nextObject();if (message instanceof PGPLiteralData) {PGPLiteralData pgpLiteralData = (PGPLiteralData) message;InputStream decDataStream = pgpLiteralData.getInputStream();IOUtils.copy(decDataStream, clearOut);clearOut.close();} else if (message instanceof PGPOnePassSignatureList) {throw new PGPException("加密消息包含签名消息而不是文字数据");} else {throw new PGPException("消息不是简单加密文件 - 类型未知");}// 执行完整性检查if (publicKeyEncryptedData.isIntegrityProtected()) {if (!publicKeyEncryptedData.verify()) {throw new PGPException("消息未通过完整性检查");}}}/*** 将输入流中的数据复制到pgp文字数据，并写入提供的输出流** @param outputStream 输出流，要写入其中的数据* @param in           要读取数据的输入流* @param length       要读取的数据长度* @param bufferSize   缓冲区大小，因为使用缓冲区加速复制* @throws IOException IO相关错误*/static void copyAsLiteralData(OutputStream outputStream, InputStream in, long length, int bufferSize) throws IOException {PGPLiteralDataGenerator lData = new PGPLiteralDataGenerator();OutputStream pOut = lData.open(outputStream, PGPLiteralData.BINARY, PGPLiteralData.CONSOLE,Date.from(LocalDateTime.now().toInstant(ZoneOffset.UTC)), new byte[bufferSize]);byte[] buff = new byte[bufferSize];try {int len;long totalBytesWritten = 0L;while (totalBytesWritten <= length && (len = in.read(buff)) > 0) {pOut.write(buff, 0, len);totalBytesWritten += len;}pOut.close();} finally {// 清除缓冲区Arrays.fill(buff, (byte) 0);// 关闭输入流in.close();}}/*** 从密钥输入流获取公钥** @param keyInputStream 密钥输入流* @return PGPPublicKey实例* @throws IOException  IO相关错误* @throws PGPException PGP相关错误*/static PGPPublicKey getPublicKey(InputStream keyInputStream) throws IOException, PGPException {PGPPublicKeyRingCollection pgpPublicKeyRings = new PGPPublicKeyRingCollection(PGPUtil.getDecoderStream(keyInputStream), new JcaKeyFingerprintCalculator());Iterator<PGPPublicKeyRing> keyRingIterator = pgpPublicKeyRings.getKeyRings();while (keyRingIterator.hasNext()) {PGPPublicKeyRing pgpPublicKeyRing = keyRingIterator.next();Optional<PGPPublicKey> pgpPublicKey = extractPGPKeyFromRing(pgpPublicKeyRing);if (pgpPublicKey.isPresent()) {return pgpPublicKey.get();}}throw new PGPException("无效的公钥");}private static Optional<PGPPublicKey> extractPGPKeyFromRing(PGPPublicKeyRing pgpPublicKeyRing) {for (PGPPublicKey publicKey : pgpPublicKeyRing) {if (publicKey.isEncryptionKey()) {return Optional.of(publicKey);}}return Optional.empty();}}

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PgpEncryptionTest

package com.artisan.pgpUtils;import org.apache.commons.io.IOUtils;
import org.bouncycastle.bcpg.CompressionAlgorithmTags;
import org.bouncycastle.bcpg.SymmetricKeyAlgorithmTags;
import org.bouncycastle.openpgp.PGPException;
import org.junit.AfterClass;
import org.junit.Before;
import org.junit.BeforeClass;
import org.junit.Test;
import org.junit.rules.TemporaryFolder;import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.URISyntaxException;
import java.net.URL;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.file.Files;
import java.util.Optional;import static org.junit.Assert.assertEquals;public class PgpEncryptionTest {public static final TemporaryFolder tempFolder = new TemporaryFolder();private PgpEncryptionUtil pgpEncryptionUtil = null;private PgpDecryptionUtil pgpDecryptionUtil = null;/*** 加载资源文件的辅助方法* @param resourcePath* @return*/private static URL loadResource(String resourcePath) {return Optional.ofNullable(PgpEncryptionTest.class.getResource(resourcePath)).orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("Resource not found"));}private static final String passkey = "dummy";private final URL privateKey = loadResource("/private.pgp");private final URL publicKey = loadResource("/public.pgp");private final URL testFile = loadResource("/Sample_CSV_5300kb.csv");private static final String testString = "This text needs to be PGP encrypted";/*** 在测试类运行之前创建临时文件夹* @throws IOException*/@BeforeClasspublic static void construct() throws IOException {tempFolder.delete();tempFolder.create();}/*** 在测试类运行之后清理临时文件夹*/@AfterClasspublic static void destroy() {tempFolder.delete();}/***  初始化方法，在每个测试方法运行之前执行*/@Beforepublic void init() {// 初始化加密工具类pgpEncryptionUtil = PgpEncryptionUtil.builder().armor(true).compressionAlgorithm(CompressionAlgorithmTags.ZIP).symmetricKeyAlgorithm(SymmetricKeyAlgorithmTags.AES_128).withIntegrityCheck(true).build();try {// 初始化解密工具类pgpDecryptionUtil = new PgpDecryptionUtil(privateKey.openStream(), passkey);} catch (IOException | PGPException e) {throw new RuntimeException(e);}}/***  测试字节数组加密* @throws IOException* @throws PGPException*/@Testpublic void testByteEncryption() throws IOException, PGPException {// 加密测试字节数组byte[] encryptedBytes = pgpEncryptionUtil.encrypt(testString.getBytes(Charset.defaultCharset()),publicKey.openStream());// 解密生成的加密字节数组byte[] decryptedBytes = pgpDecryptionUtil.decrypt(encryptedBytes);// 将解密后的字节数组转换为字符串，并与原始测试字符串进行比较assertEquals(testString, new String(decryptedBytes, Charset.defaultCharset()));}/*** 测试文件加密* @throws IOException* @throws URISyntaxException* @throws PGPException*/@Testpublic void testFileEncryption() throws IOException, URISyntaxException, PGPException {// 生成一个从测试文件生成的PGP加密临时文件File encryptedFile = tempFolder.newFile();File originalFile = new File(testFile.toURI());try (OutputStream fos = Files.newOutputStream(encryptedFile.toPath())) {pgpEncryptionUtil.encrypt(fos, Files.newInputStream(originalFile.toPath()), originalFile.length(),publicKey.openStream());}// 解密生成的PGP加密临时文件，并写入另一个临时文件File decryptedFile = tempFolder.newFile();pgpDecryptionUtil.decrypt(Files.newInputStream(encryptedFile.toPath()), Files.newOutputStream(decryptedFile.toPath()));// 比较原始文件内容与解密后的文件内容assertEquals(IOUtils.toString(Files.newInputStream(originalFile.toPath()), Charset.defaultCharset()),IOUtils.toString(Files.newInputStream(decryptedFile.toPath()), Charset.defaultCharset()));}/*** 测试输入流加密* @throws IOException* @throws URISyntaxException* @throws PGPException*/@Testpublic void testInputStreamEncryption() throws IOException, URISyntaxException, PGPException {// 生成一个从测试文件生成的PGP加密输入流File originalFile = new File(testFile.toURI());InputStream encryptedIn = pgpEncryptionUtil.encrypt(Files.newInputStream(originalFile.toPath()), originalFile.length(), publicKey.openStream());// 解密生成的输入流，并写入临时文件File decryptedFile = tempFolder.newFile();pgpDecryptionUtil.decrypt(encryptedIn, Files.newOutputStream(decryptedFile.toPath()));// 比较原始文件内容与解密后的文件内容assertEquals(IOUtils.toString(Files.newInputStream(originalFile.toPath()), Charset.defaultCharset()),IOUtils.toString(Files.newInputStream(decryptedFile.toPath()), Charset.defaultCharset()));}/*** 使用新配置测试字节数组加密* @throws IOException* @throws PGPException*/@Testpublic void testByteEncryptionWithNewConf() throws IOException, PGPException {pgpEncryptionUtil = PgpEncryptionUtil.builder().armor(false).compressionAlgorithm(CompressionAlgorithmTags.BZIP2).symmetricKeyAlgorithm(SymmetricKeyAlgorithmTags.BLOWFISH).withIntegrityCheck(false).build();// 加密测试字节数组byte[] encryptedBytes = pgpEncryptionUtil.encrypt(testString.getBytes(Charset.defaultCharset()),publicKey.openStream());// 解密生成的加密字节数组byte[] decryptedBytes = pgpDecryptionUtil.decrypt(encryptedBytes);// 将解密后的字节数组转换为字符串，并与原始测试字符串进行比较assertEquals(testString, new String(decryptedBytes, Charset.defaultCharset()));}
}

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小结

当我们在互联网上发送电子邮件或文件时，我们希望它们的内容能够保密，并且我们希望确认发送方的身份和数据的完整性。这就是PGP（Pretty Good Privacy）的作用。

想象一下，你有一把钥匙。这把钥匙有两个部分：一个是公钥，一个是私钥。

• 公钥：就像你家门口的邮箱钥匙一样，你可以把它给任何人。任何人都可以用你的公钥锁住一份文件，但只有你才能用你的私钥打开它。

• 私钥：就像你的家里的钥匙一样，只有你有它。你用它来打开那些别人用你的公钥锁住的文件。

当你想给某人发送私密信息时，你会使用他们的公钥来加密消息。然后，只有他们可以使用自己的私钥来解密消息。这样，即使在传输过程中，即使有人截获了消息，他们也无法阅读它，因为他们没有私钥。

此外，PGP还可以用于数字签名。就像在一封信上签名一样，数字签名证明了发送方的身份和消息的完整性。发送方使用自己的私钥对消息进行签名，然后接收方使用发送方的公钥来验证签名，确保消息没有被篡改，并且是来自于发送方的。

总而言之，PGP是一种用于保护电子邮件和文件安全的加密技术，它通过使用公钥和私钥来加密和解密消息，并通过数字签名来验证消息的来源和完整性。