SSH原理與運用

2021-07-26 03:56:35 字數 4876 閱讀 5791

簡單說,ssh(secure shell)安全外殼協議是一種網路協議,用於計算機之間的加密登入。

ssh是建立在應用層和傳輸層基礎上,預設埠是22,為遠端登入會話和其他網路服務提供安全性的協議。

ssh是替代telnet(預設埠是23)和其他遠端控制台管理應用程式的行業標準。

如果乙個使用者從本地計算機,使用ssh協議登入另一台遠端計算機,我們就可以認為,這種登入是安全的,即使被中途截獲,密碼也不會洩露。

最早的時候,網際網路通訊都是明文通訊,一旦被截獲,內容就暴露無疑。2023年,芬蘭學者tatu ylonen設計了ssh協議,將登入資訊全部加密,成為網際網路安全的乙個基本解決方案,迅速在全世界獲得推廣,目前已經成為linux系統的標準配置。

需要指出的是,ssh只是一種協議,存在多種實現,既有商業實現,也有開源實現。

mac電腦上已經安裝好了openssh。

ssh服務最早是由芬蘭的一家公司開發的unix系統上的乙個程式,後來迅速擴充套件到其他操作平台,現在已經發展到ssh2版本。ssh只是一種協議,存在多種實現,既有商業實現,也有開源實現。由於版權和加密演算法等因素的影響,很多人開始轉用開源免費的openssh(linux/mac os x標配)。

ssh提供基於金鑰的認證機制,你必須為自己建立一對非對稱金鑰(public/private key pair),並把公鑰放到需要訪問的伺服器上進行授權。ssh1使用rsa(ronrivest、adishamir、leonardadleman)加密金鑰,ssh2使用dsa(digital signature algorithm,數字簽名演算法)金鑰保護連線和認證。rsa和dsa這兩種加密演算法都是非對稱加密演算法。

ssh主要用於遠端登入。假定你要以使用者名稱user,登入遠端主機host,只要一條簡單命令就可以了。

$ ssh user@host
如果本地使用者名與遠端使用者名稱一致,登入時可以省略使用者名稱。

$ ssh host
ssh的預設埠是22,也就是說,你的登入請求會送進遠端主機的22埠。

使用p引數,可以修改這個埠。

$ ssh -p 2222 user@host
上面這條命令表示,ssh直接連線遠端主機的2222埠。

ssh之所以能夠保證安全,原因在於它採用了公鑰加密。

整個過程是這樣的:

遠端主機收到使用者的登入請求,把自己的公鑰發給使用者。

使用者使用這個公鑰,將登入密碼加密後,傳送回遠端主機。

遠端主機用自己的私鑰,解密登入密碼,如果密碼正確,就同意使用者登入。

這個過程本身是安全的,但是實施的時候存在乙個風險:如果有人截獲了登入請求,然後冒充遠端主機,將偽造的公鑰發給使用者,那麼使用者很難辨別真偽。因為不像https協議,ssh協議的公鑰是沒有證書中心(ca)公證的,也就是說,都是自己簽發的。

可以設想,如果攻擊者插在使用者與遠端主機之間(比如在公共的wifi區域),用偽造的公鑰,獲取使用者的登入密碼。再用這個密碼登入遠端主機,那麼ssh的安全機制就蕩然無存了。這種風險就是著名的」中間人攻擊」(man-in-the-middle attack)。

ssh協議是如何應對的呢?

$ 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)?

這段話的意思是,無法確認host主機的真實性,只知道它的公鑰指紋,問你還想繼續連線嗎?

所謂」公鑰指紋」,是指公鑰長度較長(這裡採用rsa演算法,長達1024位),很難比對,所以對其進行md5計算,將它變成乙個128位的指紋。上例中是

98:2e

:d7:e0

:de:9f

:ac:67

:28:c2

:42:2d

:37:16

:58:4d

再進行比較,就容易多了。

很自然的乙個問題就是,使用者怎麼知道遠端主機的公鑰指紋應該是多少?回答是沒有好辦法,遠端主機必須在自己的**上貼出公鑰指紋,以便使用者自行核對。

假定經過風險衡量以後,使用者決定接受這個遠端主機的公鑰。

are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
系統會出現一句提示,表示host主機已經得到認可。

warning: permanently added 'host,12.18.429.21' (rsa) to

the list of known hosts.

然後,會要求輸入密碼。

password: (enter password)
如果密碼正確,就可以登入了。

當遠端主機的公鑰被接受以後,它就會被儲存在檔案$home/.ssh/known_hosts之中。下次再連線這台主機,系統就會認出它的公鑰已經儲存在本地了,從而跳過警告部分,直接提示輸入密碼。

每個ssh使用者都有自己的known_hosts檔案,此外系統也有乙個這樣的檔案,通常是/etc/ssh/ssh_known_hosts,儲存一些對所有使用者都可信賴的遠端主機的公鑰。

使用密碼登入,每次都必須輸入密碼,非常麻煩。好在ssh還提供了公鑰登入,可以省去輸入密碼的步驟。

所謂」公鑰登入」,原理很簡單,就是使用者將自己的公鑰儲存在遠端主機上。登入的時候,遠端主機會向使用者傳送一段隨機字串,使用者用自己的私鑰加密後,再發回來。遠端主機用事先儲存的公鑰進行解密,如果成功,就證明使用者是可信的,直接允許登入shell,不再要求密碼。

這種方法要求使用者必須提供自己的公鑰。如果沒有現成的,可以直接用ssh-keygen生成乙個:

$ ssh-keygen
執行上面的命令以後,系統會出現一系列提示,可以一路回車。其中有乙個問題是,要不要對私鑰設定口令(passphrase),如果擔心私鑰的安全,這裡可以設定乙個。

執行結束以後,在$home/.ssh/目錄下,會新生成兩個檔案:id_rsa.pubid_rsa。前者是你的公鑰,後者是你的私鑰。

這時再輸入下面的命令,將公鑰傳送到遠端主機host上面:

$ ssh-copy-id user@host
好了,從此你再登入,就不需要輸入密碼了。

如果還是不行,就開啟遠端主機的/etc/ssh/sshd_config這個檔案,檢查下面幾行前面」#」注釋是否取掉。

rsaauthentication yes

pubkeyauthentication yes

authorizedkeysfile .ssh/authorized_keys

然後,重啟遠端主機的ssh服務。

// ubuntu系統

service ssh restart

// debian系統

/etc/init.d/ssh restart

所謂「ssh公鑰認證免密碼登入認證機制」,原理如下:

ssh客戶端提前將ssh公鑰儲存在遠端ssh伺服器上,然後ssh客戶端攜帶公鑰向遠端ssh伺服器(known_hosts)發起登入請求。

遠端ssh伺服器收到該請求之後,先在該伺服器上的authorized_keys尋找你上傳授權過的公鑰,然後把它和你傳送過來的公鑰進行比較。

如果兩個公鑰一致(key exchange success),遠端ssh伺服器會向使用者傳送一段使用ssh公鑰加密過的隨機字串進行身份質詢(challenge)。

ssh客戶端用自己的私鑰解密後再發回給遠端ssh伺服器,遠端ssh伺服器對比回包中解密出來的隨機字串是否一致。如果一致,則證明使用者(公鑰或身份)是可信的,直接允許登入shell,不再要求密碼。

遠端主機將使用者的公鑰,儲存在登入後的使用者主目錄的$home/.ssh/authorized_keys檔案中。公鑰就是一段字串,只要把它追加在authorized_keys檔案的末尾就行了。

這裡不使用上面的ssh-copy-id命令,改用下面的命令,解釋公鑰的儲存過程:

$ ssh user@host

'mkdir -p .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys'

< ~/.ssh/id_rsa.pub

這條命令由多個語句組成,依次分解開來看:

"$ ssh user@host",表示登入遠端主機;

單引號中的mkdir .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys,表示登入後在遠端shell上執行的命令:

"$ mkdir -p .ssh"的作用是,如果使用者主目錄中的.ssh目錄不存在,就建立乙個;

'cat >> .ssh/authorized_keys' < ~/.ssh/id_rsa.pub的作用是,將本地的公鑰檔案~/.ssh/id_rsa.pub,重定向追加到遠端檔案authorized_keys的末尾。

寫入authorized_keys檔案後,公鑰登入的設定就完成了。

SSH原理與運用

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