我以前使用普通的 RSA 和 OpenSSL 来满足我所有的非对称加密需求，我学得相当好，但我对 OpenPGP 协议有点难以理解。因此，这将是几个问题。
在我的 Debian 机器中，使用 GnuPG，在当前钥匙串中创建主密钥时，我注意到默认创建了一个子密钥。经过一番阅读，我了解到 GnuPG 自动以这种方式管理密钥；主密钥严格用于签名，子密钥严格用于加密。这让我相信它们只是对私钥和公钥有不同的称呼：主密钥（如私钥）用于签名只有子密钥（公钥）可以解密的数据，但子密钥（公钥）只能加密数据，然后只能由主密钥（私钥）解密。我的这个假设正确吗，或者它们是两个完全独立的密钥对？
如果它们是两个独立的密钥对，那么从数学上讲，子密钥与主密钥如何绑定？
是否只有 GnuPG 使用此方法，即自动创建子密钥进行加密，还是这是 OpenPGP 协议要求的？
当我将密钥上传到密钥服务器时，会上传哪个密钥？主密钥还是子密钥？还是两者兼而有之？
当我使用该--export功能时，指定我的 UID 会导出哪个 OpenPGP 密钥？
答案1
关于主键和子键
主密钥（如私钥）用于对数据进行签名，只有子密钥（公钥）才能解密，但子密钥（公钥）只能加密数据，然后只能由主密钥（私钥）解密。我的这个假设正确吗？或者它们是两个独立的密钥对吗？
您对公钥/私钥（也称为非对称）加密的概念理解得不太正确。每组公钥和私钥都是分开的，您发布公钥以便其他人可以使用它，而私钥则保持私密。私钥发出的签名可以通过公钥进行验证，使用公钥加密的消息可以用私钥解密。OpenPGP 中的主密钥和子密钥对之间没有直接关系，它们是完全不同的密钥对。
是否只有 GnuPG 使用此方法，即自动创建子密钥进行加密，还是这是 OpenPGP 协议要求的？
GnuPG 中的默认设置是，您有一个用于认证和签名的主密钥对，而加密子密钥仅用于加密。使用 RSA，您还可以生成支持所有这些操作的主密钥（使用 GnuPG 和标志--expert，您可以！）。这主要是因为其他算法（如 DSA 和 Elgamal）仅支持其中一种操作（DSA 仅用于签名，Elgamal 用于加密），而您需要拥有不同的钥匙。
为不同用途设置不同的密钥也有一些好处：假设发现一个漏洞，允许在特定条件下从签名计算出私钥。虽然您的签名密钥会成为攻击目标，但加密子密钥是另一个攻击目标，不会成为攻击目标。有些人甚至认为将主密钥限制为仅用于认证，并添加两个子密钥对是最佳实践，一个用于签名，一个用于加密。
绑定签名
如果它们是两个独立的密钥对，那么从数学上讲，什么将子密钥与主密钥绑定在一起？
在 OpenPGP 中，创建子密钥时会发出一种特殊的绑定签名。具有签名能力的子密钥也可以在主密钥上发出这种绑定签名。这些特殊签名定义在RFC 4880，OpenPGP，5.2.1. 签名类型：
0x18: Subkey Binding Signature
This signature is a statement by the top-level signing key that
indicates that it owns the subkey. This signature is calculated
directly on the primary key and subkey, and not on any User ID or
other packets. A signature that binds a signing subkey MUST have
an Embedded Signature subpacket in this binding signature that
contains a 0x19 signature made by the signing subkey on the
primary key and subkey.
0x19: Primary Key Binding Signature
This signature is a statement by a signing subkey, indicating
that it is owned by the primary key and subkey. This signature
is calculated the same way as a 0x18 signature: directly on the
primary key and subkey, and not on any User ID or other packets.
在 GnuPG 中寻址子密钥
当我将密钥上传到密钥服务器时，会上传哪个密钥？主密钥还是子密钥？还是两者兼而有之？
当我使用该
--export功能时，指定我的 UID 会导出哪个 OpenPGP 密钥？
通常，在 GnuPG 中，密钥 ID 和 UID 始终解析为主密钥。所有导出操作（上传到密钥服务器也被视为导出）还会导出密钥上的子密钥、用户 ID 和证书。签名和加密等其他操作也存在类似情况。如果您真的想要表示一个操作的子项，则必须!在子项后面添加（例如gpg --recipient 0xDEADBEEF! --encrypt）。
答案2
我喜欢将主密钥和子密钥之间的关系想象成证书颁发机构 (CA) 与其签名和颁发的证书之间的关系。试图证明证书的第三方与 CA 建立信任，并使用其公钥来验证其颁发的证书的签名。同样，您让其他人验证您的 PGP 主密钥并对其进行签名（即整个去中心化的信任网络）。然后，您将子密钥用于签名和加密数据的所有实际工作。当其他人想要证明子密钥的有效性时，他们会利用您的主密钥（希望）是可信的这一事实（因为它已由其他受信任的密钥签名），然后可用于验证子密钥上的签名，从而将子密钥确立为可信的。
除了签署新子密钥之类的事情之外，主密钥应该很少使用。