浅析ssh协议

SSH原理与应用

ssh在程序员的生活中还是非常常见的,ssh具有很多种功能,也可以用在很多种场合。

什么是SSH

SSH是一种网络协议,用于计算机之间的加密登录

当我们在一台电脑上面,运用ssh登录了另一台计算机,我们便可以认为,这种登录是安全的了,因为即使中途被截获,我们的密码也不会泄漏。

最早的时候,互联网通信都是明文通信,一旦被截获,内容就暴露无疑。1995年,芬兰学者Tatu Ylonen设计了SSH协议,将登录信息全部加密,成为互联网安全的一个基本解决方案,迅速在全世界获得推广,目前已经成为Linux系统的标准配置。

需要指出的是,SSH只是一种协议,存在多种实现,既有商业实现,也有开源实现。本文针对的实现是OpenSSH,它是自由软件,应用非常广泛。

此外,本文只讨论SSH在Linux Shell中的用法。如果要在Windows系统中使用SSH,会用到另一种软件PuTTY,这需要另文介绍。

用法

  1. 登录远程服务器
    ssh root@host

  2. 如果当前用户与远程用户同名
    ssh host

  3. ssh默认的端口是22,如果我们要修改登录的默认端口
    ssh -p xx root@host

中间人攻击

ssh采用的是非对称加密,也就是要采用公钥和私钥的方式进行加密。

整个通信的过程是这样的:

  1. 远程主机收到用户的登录请求,将公钥发送给用户
  2. 用户使用这个公钥,将登录的密码进行加密,发送给后台
  3. 远程主机,用自己的私钥进行解密,判断用户名密码是否正确

整个过程看起来是很完美的,但是容易产生一种中间人攻击的现象:

我们发送出去的登录的信息,被中途截获了,一个中间人,将他的公钥发送过来,这样用户加密之后,他便可以用自己的私钥解密了,这样他就拥有了我们的密码,并且可以一直在中间监听我们的通话。

当然,这是基于口令的通信方式,我们也可以采用基于密钥的加密方式:

第二种级别(基于密匙的安全验证)需要依靠密匙,也就是你必须为自己创建一对密匙,并把公用密匙放在需要访问的服务器上。 如果你要连接到SSH服务器上,客户端软件就会向服务器发出请求,请求用你的密匙进行安全验证。服务器收到请求之后,先在你在该服务器的家目录下寻找你的公用密匙,然后把它和你发送过来的公用密匙进行比较。如果两个密匙一致,服务器就用公用密匙加密“质询”(challenge)并把它发送给客户端软件。客户端软件收到“质询”之后就可以用你的私人密匙解密再把它发送给服务器。

这样我们便可以防止中间人攻击的现象了。

口令登录

$ ssh user@host
The authenticity of host 'host (12.18.429.21)' can't be established.
RSA key fingerprint is 98:2e:d7:e0:de:9f:ac:67:28:c2:42:2d:37:16:58:4d.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)?

这段话的意思是,无法确认host主机的真实性,只知道它的公钥指纹,问你还想继续连接吗?
所谓"公钥指纹",是指公钥长度较长(这里采用RSA算法,长达1024位),很难比对,所以对其进行MD5计算,将它变成一个128位的指纹。上例中是98:2e:d7:e0:de:9f:ac:67:28:c2:42:2d:37:16:58:4d,再进行比较,就容易多了。
很自然的一个问题就是,用户怎么知道远程主机的公钥指纹应该是多少?回答是没有好办法,远程主机必须在自己的网站上贴出公钥指纹,以便用户自行核对。
假定经过风险衡量以后,用户决定接受这个远程主机的公钥。

Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes

系统会出现一句提示,表示host主机已经得到认可。

Warning: Permanently added 'host,12.18.429.21' (RSA) to the list of known hosts.

然后,会要求输入密码。

Password: (enter password)

如果密码正确,就可以登录了。
当远程主机的公钥被接受以后,它就会被保存在文件$HOME/.ssh/known_hosts之中。下次再连接这台主机,系统就会认出它的公钥已经保存在本地了,从而跳过警告部分,直接提示输入密码。
每个SSH用户都有自己的known_hosts文件,此外系统也有一个这样的文件,通常是/etc/ssh/ssh_known_hosts,保存一些对所有用户都可信赖的远程主机的公钥。

公钥登录

使用密码登录,每次都必须输入密码,非常麻烦。好在SSH还提供了公钥登录,可以省去输入密码的步骤。

所谓"公钥登录",原理很简单,就是用户将自己的公钥储存在远程主机上。登录的时候,远程主机会向用户发送一段随机字符串,用户用自己的私钥加密后,再发回来。远程主机用事先储存的公钥进行解密,如果成功,就证明用户是可信的,直接允许登录shell,不再要求密码。
这种方法要求用户必须提供自己的公钥。如果没有现成的,可以直接用ssh-keygen生成一个:

$ ssh-keygen

运行上面的命令以后,系统会出现一系列提示,可以一路回车。其中有一个问题是,要不要对私钥设置口令(passphrase),如果担心私钥的安全,这里可以设置一个。
运行结束以后,在$HOME/.ssh/目录下,会新生成两个文件:id_rsa.pub和id_rsa。前者是你的公钥,后者是你的私钥。
这时再输入下面的命令,将公钥传送到远程主机host上面:

$ ssh-copy-id user@host

好了,从此你再登录,就不需要输入密码了。
如果还是不行,就打开远程主机的/etc/ssh/sshd_config这个文件,检查下面几行前面"#"注释是否取掉。

RSAAuthentication yes
PubkeyAuthentication yes
AuthorizedKeysFile .ssh/authorized_keys

然后,重启远程主机的ssh服务。

    // ubuntu系统
  service ssh restart
  // debian系统
  /etc/init.d/ssh restart

authorized_keys文件

远程主机将用户的公钥,保存在登录后的用户主目录的$HOME/.ssh/authorized_keys文件中。公钥就是一段字符串,只要把它追加在authorized_keys文件的末尾就行了。

这里不使用上面的ssh-copy-id命令,改用下面的命令,解释公钥的保存过程:

$ ssh user@host 'mkdir -p .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys' < ~/.ssh/id_rsa.pub

这条命令由多个语句组成,依次分解开来看:(1)"$ ssh user@host",表示登录远程主机;(2)单引号中的mkdir .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys,表示登录后在远程shell上执行的命令:(3)"$ mkdir -p .ssh"的作用是,如果用户主目录中的.ssh目录不存在,就创建一个;(4)'cat >> .ssh/authorized_keys' < /.ssh/id_rsa.pub的作用是,将本地的公钥文件/.ssh/id_rsa.pub,重定向追加到远程文件authorized_keys的末尾。
写入authorized_keys文件后,公钥登录的设置就完成了。

配置ssh config

vi ~/.ssh/config
 
 
// 文件内容如下
 
Host js //别名, 可以直接执行 ssh js
 
HostName 172.16.6.84 //Host别名指向的服务器 IP
 
User zhangsan //登录所用的用户名
 
PreferredAuthentications publickey //鉴权方式
 
IdentityFile ~/.ssh/zhangsan.pem //认证所需的密钥

这样我们便可以通过ssh js来代替曾经的ssh xxx@111.11.11.11
并且采用公钥+私钥的加密方式,不用输入密码,非常的方便。

参考文献

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