GnuPG: Ашық PGP және S/MIME стандарттарын толық іске асыру

Кіріспе

OpenPGP және S/MIME стандарттарының толыққанды іске асырылуы

GNU Privacy Guard (GnuPG немесе GPG) – Symantec компаниясының PGP криптографиялық бағдарламалық кешеніне қолданылатын тегін бағдарламалық қамтамасыз етудің орны. Бұл бағдарламалық қамтамасыз ету RFC 4880 стандартына сәйкес келеді, ол IETF стандарттарының OpenPGP-нің сипаттамасын қамтиды. PGP-нің заманауи нұсқалары GnuPG және басқа OpenPGP стандартына сәйкес келетін жүйелермен үйлесімді. Дегенмен, 2024 жылдың сәуір айынан бастап GnuPG OpenPGP-нің жаңа редакциясына және осылайша оған сәйкес болатын басқа да іске асыруларға сәйкес болмай қалуы күтілуде. GnuPG GNU жобасының бөлігі болып табылады және 1999 жылы Германия үкіметінен маңызды қаржылық қолдау алды.

Шолу

GnuPG – гибридті шифрлау бағдарламалық жасақтамасы, себебі ол жылдамдық үшін дәстүрлі симметриялық кілт криптографиясының және кілт алмасуды жеңілдету үшін ашық кілт криптографиясының үйлесімін пайдаланады, әдетте, қабылдаушының ашық кілтін қолданып, бір рет қана қолданылатын сессия кілтін шифрлайды. Бұл жұмыс режимі OpenPGP стандартының бөлігі болып табылады және PGP-нің бастапқы нұсқасынан бері қолданылып келеді. GnuPG 1.x сериясы біріктірілген криптографиялық кітапхананы пайдаланады, ал GnuPG 2.x сериясы оны Libgcrypt-пен алмастырады. GnuPG GnuPG пайдаланушылары жеке-жеке жасайтын асимметриялық кілттер жұбын қолданып хабарламаларды шифрлайды. Нәтижесінде алынған ашық кілттерді басқа пайдаланушылармен түрлі жолдармен алмасуға болады, мысалы, интернет кілт серверлері арқылы. Оларды әрқашан сақтықпен алмасу керек, себебі зақымдалған ашық кілттің «иесі» туралы сәйкестік ақпаратын бұрмалау арқылы жеке басын ұрлауға болады. Хабарламаға криптографиялық цифрлық қолтаңба қоюға да болады, сонда егер белгілі бір сәйкестікке сенім артылған болса, хабарламаның толықтығы мен жіберушісін тексеруге болады. GnuPG симметриялық шифрлау алгоритмдерін де қолдайды. 2.1 нұсқасынан бастап GnuPG әдепкі бойынша AES симметриялық алгоритмін пайдаланады, ал бұрынғы нұсқаларда CAST5 қолданылған. GnuPG патенттелген немесе қандай да бір жолмен шектелген бағдарламалық жасақтаманы немесе алгоритмдерді қолданбайды. Оның орнына GnuPG патенттелмеген басқа да алгоритмдерді пайдаланады. Ұзақ уақыт бойы ол PGP-де қолданылатын IDEA шифрлау алгоритмін қолдамады. Бірақ, IDEA-ны GnuPG-де плагин арқылы пайдалануға болады, алайда IDEA патенттелген елдерде кейбір жағдайларда лицензия талап етілуі мүмкін. 1.4.13 және 2.0.20 нұсқаларынан бастап GnuPG IDEA-ны қолдайды, себебі IDEA-ның соңғы патенты 2012 жылы тоқталды. IDEA қолдауының мақсаты – «ескі деректерді шифрлауға тырысатын немесе кілттерді PGP-ден GnuPG-ге көшіру туралы сұрақтардан арылу», сондықтан оны тұрақты пайдалану ұсынылмайды. GnuPG 2.x-тің жаңа нұсқалары («заманауи» және қазір ескірген «тұрақты» сериялары) Libgcrypt (оның криптографиялық кітапханасы) ұсынатын көптеген криптографиялық функциялар мен алгоритмдерді, соның ішінде эллипстік қисық криптографиясын (ECDH, ECDSA және EdDSA) қолдайды. Бірінші өндірістік нұсқасы, 1.0.0 нұсқасы 1999 жылдың 7 қыркүйегінде, алғашқы GnuPG нұсқасынан (0.0.0 нұсқасы) шамамен екі жыл өткен соң шығарылды. 2014 жылдың 7 ақпанында GnuPG-нің жаппай қаржыландыру шарасы аяқталды, нәтижесінде жаңа веб-сайт пен инфрақұрылымды жақсарту үшін 36 732 евро жиналды.

GnuPG is a hybrid encryption software program because it uses a combination of conventional symmetric key cryptography for speed, and public key cryptography for ease of secure key exchange, typically by using the recipient's public key to encrypt a session key which is used only once. This mode of operation is part of the OpenPGP standard and has been part of PGP from its first version. The GnuPG 1. x series uses an integrated cryptographic library, while the GnuPG 2. x series replaces this with Libgcrypt. GnuPG encrypts messages using asymmetric key pairs individually generated by GnuPG users. The resulting public keys may be exchanged with other users in a variety of ways, such as Internet key servers. They must always be exchanged carefully to prevent identity spoofing by corrupting public key ↔ "owner" identity correspondences. It is also possible to add a cryptographic digital signature to a message, so the message integrity and sender can be verified, if a particular correspondence relied upon has not been corrupted. GnuPG also supports symmetric encryption algorithms. By default, GnuPG uses the AES symmetrical algorithm since version 2.1, CAST5 was used in earlier versions. GnuPG does not use patented or otherwise restricted software or algorithms. Instead, GnuPG uses a variety of other, non patented algorithms. For a long time, it did not support the IDEA encryption algorithm used in PGP. It was in fact possible to use IDEA in GnuPG by downloading a plugin for it, however, this might require a license for some uses in countries in which IDEA was patented. Starting with versions 1.4.13 and 2.0.20, GnuPG supports IDEA because the last patent of IDEA expired in 2012. Support of IDEA is intended "to get rid of all the questions from folks either trying to decrypt old data or migrating keys from PGP to GnuPG", and hence is not recommended for regular use. More recent releases of GnuPG 2. x ("modern" and the now deprecated "stable" series) expose most cryptographic functions and algorithms Libgcrypt (its cryptography library) provides, including support for elliptic curve cryptography (ECDH, ECDSA and EdDSA) The first production version, version 1.0.0, was released on September 7, 1999, almost two years after the first GnuPG release (version 0.0.0). On February 7, 2014, a GnuPG crowdfunding effort closed, raising €36,732 for a new website and infrastructure improvements.

Филиалдар

2021 жылдың қазан айында 2.3.3 нұсқасынан бастап тұрақты GnuPG 2.3 шығарылғаннан бері GnuPG-дің үш тұрақты тармағы белсенді түрде қолдау көрсетіледі: «тұрақты тармақ», ол қазіргі уақытта (2021 жылға қарай) 2.3 тармағы. «Ұзақ мерзімді қолдау (LTS) тармағы», ол қазіргі уақытта (2021 жылға қарай) 2.2 тармағы (бұрынғы 2.0 тармағымен салыстырғанда «заманауи тармақ» деп аталатын). Ескі «мұра тармақ» (бұрын «классикалық тармақ» деп аталатын), ол 1.4 тармағы болып қала береді. GnuPG 2.3 нұсқасынан бұрын GnuPG-дің екі тұрақты тармағы белсенді түрде қолдау көрсетілді: «Заманауи» (2.2), эллиптикалық қисық криптографиясы сияқты көптеген жаңа мүмкіндіктері бар, бұрынғы «тұрақты» (2.0) тармағымен салыстырғанда, ол 2017 жылдың 28 тамызында GnuPG 2.2.0 нұсқасының шығуымен алмастырылды. Ол 2014 жылдың 6 қарашасында жарық көрді. «Классикалық» (1.4), өте ескі, бірақ әлі де қолдау көрсетілетін дербес нұсқа, ескірген немесе кіріктірілген платформалар үшін ең қолайлы. Бастапқыда 2004 жылдың 16 желтоқсанында шығарылды. Бір уақытта GnuPG 2.x нұсқаларын (мысалы, 2.2 және 2.0 тармақтарынан) орнату мүмкін емес. Дегенмен, кез келген GnuPG 2.x нұсқасымен бірге «классикалық» GnuPG нұсқасын (яғни 1.4 тармағынан) орнатуға болады. Бұл тармақтың қолдау көрсету мерзімі 2017 жылдың 31 желтоқсанында аяқталды; оның соңғы нұсқасы 2017 жылдың 29 желтоқсанында шығарылған 2.0.31. GnuPG 2.0 нұсқасынан бұрын барлық тұрақты шығарылымдар бір тармақтан шығарылды; яғни 2006 жылдың 13 қарашасына дейін бірнеше шығарылым тармақтары параллель түрде қолдау көрсетілмеді. Бұрынғы, реттілікпен (1.4-ке дейін) шыққан тармақтар: 1.2 тармағы, бастапқыда 2002 жылдың 22 қыркүйегінде шығарылды, соңғы нұсқасы 1.2.6 2004 жылдың 26 қазанында шығарылды. 1.0 тармағы, бастапқыда 1999 жылдың 7 қыркүйегінде шығарылды. (GnuPG 2.3.0 нұсқасынан бұрын, жұп емес кіші нұсқа нөмірі бар тармақтар (мысалы, 2.1, 1.9, 1.3) «+0.1» жоғары нұсқа нөмірі бар тұрақты шығарылым тармағына (мысалы, 2.2, 2.0, 1.4) әкелетін даму тармақтары болды; сондықтан 2.2 және 2.1 тармақтары «заманауи» сериясына, 2.0 және 1.9 «тұрақты» сериясына, ал 1.4 және 1.3 тармақтары «классикалық» сериясына жатады. GnuPG 2.3.0 нұсқасының шығуымен бұл номенклатура «заманауи» сериясынан «тұрақты» және «LTS» тармақтарынан, сондай-ақ 1.4 соңғы қолдау көрсетілетін «классикалық» тармағынан тұратын болып өзгертілді. Сондай-ақ, жұп немесе тақ кіші нұсқа нөмірлері енді тұрақты немесе даму шығарылым тармағын көрсетпейді.)

Since the release of a stable GnuPG 2.3, starting with version 2.3.3 in October 2021, three stable branches of GnuPG are actively maintained:
A "stable branch", which currently is (as of 2021) the 2.3 branch. A "LTS (long term support) branch", which currently is (as of 2021) the 2.2 branch (which was formerly called "modern branch", in comparison to the 2.0 branch). The old "legacy branch" (formerly called "classic branch"), which is and will stay the 1.4 branch. Before GnuPG 2.3, two stable branches of GnuPG were actively maintained:
"Modern" (2.2), with numerous new features, such as elliptic curve cryptography, compared to the former "stable" (2.0) branch, which it replaced with the release of GnuPG 2.2.0 on August 28, 2017. It was initially released on November 6, 2014. "Classic" (1.4), the very old, but still maintained stand alone version, most suitable for outdated or embedded platforms. Initially released on December 16, 2004. Different GnuPG 2. x versions (e. g. from the 2.2 and 2.0 branches) cannot be installed at the same time. However, it is possible to install a "classic" GnuPG version (i. e. from the 1.4 branch) along with any GnuPG 2. x version. This branch reached its end of life on December 31, 2017; Its last version is 2.0.31, released on December 29, 2017. Before the release of GnuPG 2.0, all stable releases originated from a single branch; i. e., before November 13, 2006, no multiple release branches were maintained in parallel. These former, sequentially succeeding (up to 1.4) release branches were:
1.2 branch, initially released on September 22, 2002, with 1.2.6 as the last version, released on October 26, 2004. 1.0 branch, initially released on September 7, 1999,

(Note that before the release of GnuPG 2.3.0, branches with an odd minor release number (e. g. 2.1, 1.9, 1.3) were development branches leading to a stable release branch with a "+ 0.1" higher version number (e. g. 2.2, 2.0, 1.4); hence branches 2.2 and 2.1 both belong to the "modern" series, 2.0 and 1.9 both to the "stable" series, while the branches 1.4 and 1.3 both belong to the "classic" series. With the release of GnuPG 2.3.0, this nomenclature was altered to be composed of a "stable" and "LTS" branch from the "modern" series, plus 1.4 as the last maintained "classic" branch. Also note that even or odd minor release numbers do not indicate a stable or development release branch, anymore.)

Платформалар

Негізгі GnuPG бағдарламасы командалық желі интерфейсімен жұмыс істейді, бірақ оны графикалық пайдаланушы интерфейсімен қамтамасыз ететін әртүрлі қосымша бағдарламалар бар. Мысалы, GnuPG шифрлауы KMail және Evolution графикалық электрондық пошта клиенттеріне интеграцияланған, олар KDE және GNOME-дың ең танымал Linux десктоптарында қолданылады. Сондай-ақ, GNOME үшін Seahorse, KDE үшін KGPG және Kleopatra сияқты графикалық GnuPG интерфейстері де бар. GPGTools шифрлау және кілтті басқаруды операциялық жүйеге интеграциялауға, сондай-ақ macOS үшін орнату пакеттері арқылы GnuPG орнатуға арналған бірнеше қосымша бағдарламаларды ұсынады. GPG Suite барлық қатысты OpenPGP қолданбаларын (GPG Keychain), плагиндерді (GPG Mail) және тәуелділіктерді (MacGPG) GPG қызметтерімен (macOS Services мәзіріне интеграциялау) бірге орнатады, бұл GnuPG негізіндегі шифрлауды пайдалануға мүмкіндік береді. GnuPG орнатылған және конфигурацияланған кезде Psi және Fire сияқты дереу хабар алмасу бағдарламалары хабарларды автоматты түрде қорғай алады. Horde сияқты веб-бағдарламалар да оны пайдаланады. Enigmail кросс-платформалық кеңейтуі Mozilla Thunderbird және SeaMonkey үшін GnuPG қолдауын қамтамасыз етеді. Сол сияқты, Enigform Mozilla Firefox үшін GnuPG қолдауын ұсынады. FireGPG 2010 жылдың 7 маусымында қолданудан тоқтатылды. 2005 жылы g10 Code GmbH және Intevation GmbH Gpg4win бағдарламалық жиынтығын шығарды, ол Windows үшін GnuPG, GNU Privacy Assistant және Windows Explorer және Outlook үшін GnuPG плагиндерін қамтиды. Бұл құралдар стандартты Windows орнатушысына жиналған, бұл GnuPG-ді Windows жүйелерінде орнатуды және пайдалануды жеңілдетеді.

Қауіпті жерлер

OpenPGP стандарты хабарларды цифрлық қолтаңбалаудың бірнеше әдістерін анықтайды. 2003 жылы GnuPG-ге енгізілген өзгерістердің бірінде осы әдістердің бірін тиімдірек ету мақсатында жасалған қатеден кейін қауіпсіздіктің осал тұсы пайда болды. Ол GnuPG (1.0.2-ден 1.2.3-ге дейін) кейбір нұсқаларында ғана хабарламаларды цифрлық қолтаңбалаудың бір әдісіне әсер етті, ал кілт серверлерінде осындай кілттер 1000-нан аз болды. Көптеген адамдар бұл әдісті қолданған жоқ және кез-келген жағдайда оны пайдаланудан аулақ болды, сондықтан келтірілген зиян (болған жағдайда, себебі бұл туралы хабарлама түспеген) минималды болды. Бұл әдіске қолдау осы ашылудан кейін шығарылған GnuPG нұсқаларынан (1.2.4 және одан кейінгі) алынып тасталды. 2006 жылдың басында тағы екі осалдық анықталды: біріншісі, GnuPG-ні қолтаңбаны тексеру үшін скрипт ретінде пайдалану жалған оң нәтижелерге әкелуі мүмкін, екіншісі, MIME емес хабарламалар цифрлық қолтаңбамен қамтылмаған деректердің енгізілуіне осал болды, бірақ бұл деректер қолтаңбаланған хабарламаның бөлігі ретінде көрсетілуі мүмкін. Екі жағдайда да GnuPG-нің жаңартылған нұсқалары жарияланғанда қолжетімді болды. 2017 жылдың маусым айында Бернштейн, Брейтнер және басқалар Libgcrypt-те (CVE 2017 7526) осалдықты тапты: GnuPG қолданатын кітапхана, ол RSA 1024 кілттерін толық қалпына келтіруге және RSA 2048 кілттерінің 1/8-нен астамын қалпына келтіруге мүмкіндік берді. Бұл қосалқы арна арқылы жасалған шабуыл Libgcrypt-тің экспоненциациялау үшін жылжымалы терезелер әдісін пайдаланғандығынан туындады, бұл экспоненталық биттердің ағып кетуіне және кілттің толық қалпына келтіруіне әкелді. Тағы да, GnuPG-нің жаңартылған нұсқасы жарияланғанда қолжетімді болды. 2017 жылдың қазан айында YubiKey 4 токендерімен жасалған RSA кілттеріне әсер ететін ROCA осалдығы жарияланды, олар көбінесе PGP/GPG-мен бірге қолданылады. Көптеген жарияланған PGP кілттерінің осал екені анықталды. 2018 жылдың маусым айында SigSpoof шабуылдары жарияланды. Бұл шабуылшыға цифрлық қолтаңбаларды сенімді түрде жалғандауға мүмкіндік берді. 2021 жылдың қаңтар айында Libgcrypt 1.9.0 шығарылды, онда пайдалану оңай болатын ауыр қате табылды. 10 күннен кейін Libgcrypt 1.9.1 нұсқасында түзету шығарылды.

The OpenPGP standard specifies several methods of digitally signing messages. In 2003, due to an error in a change to GnuPG intended to make one of those methods more efficient, a security vulnerability was introduced. It affected only one method of digitally signing messages, only for some releases of GnuPG (1.0.2 through 1.2.3), and there were fewer than 1000 such keys listed on the key servers. Most people did not use this method, and were in any case discouraged from doing so, so the damage caused (if any, since none has been publicly reported) would appear to have been minimal. Support for this method has been removed from GnuPG versions released after this discovery (1.2.4 and later). Two further vulnerabilities were discovered in early 2006; the first being that scripted uses of GnuPG for signature verification may result in false positives, the second that non MIME messages were vulnerable to the injection of data which while not covered by the digital signature, would be reported as being part of the signed message. In both cases updated versions of GnuPG were made available at the time of the announcement. In June 2017, a vulnerability (CVE 2017 7526) was discovered within Libgcrypt by Bernstein, Breitner and others: a library used by GnuPG, which enabled a full key recovery for RSA 1024 and about more than 1/8th of RSA 2048 keys. This side channel attack exploits the fact that Libgcrypt used a sliding windows method for exponentiation which leads to the leakage of exponent bits and to full key recovery. Again, an updated version of GnuPG was made available at the time of the announcement. In October 2017, the ROCA vulnerability was announced that affects RSA keys generated by YubiKey 4 tokens, which often are used with PGP/GPG. Many published PGP keys were found to be susceptible. Around June 2018, the SigSpoof attacks were announced. These allowed an attacker to convincingly spoof digital signatures. In January 2021, Libgcrypt 1.9.0 was released, which was found to contain a severe bug that was simple to exploit. A fix was released 10 days later in Libgcrypt 1.9.1.