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详解linux系统下SSH原理与运用

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SSH是每一台Linux电脑的标准配置。

随着Linux设备从电脑逐渐扩展到手机、外设和家用电器,SSH的使用范围也越来越广。不仅程序员离不开它,很多普通用户也每天使用。

SSH具备多种功能,可以用于很多场合。有些事情,没有它就是办不成。本文是我的学习笔记,总结和解释了SSH的常见用法,希望对大家有用。

虽然本文内容只涉及初级应用,较为简单,但是需要读者具备最基本的”Shell知识”和了解”公钥加密”的概念。

如果你对它们不熟悉,我推荐先阅读《UNIX / Linux 初学者教程》和《数字签名是什么?》。


SSH原理与运用

一、什么是SSH?

简单说,SSH是一种网络协议,用于计算机之间的加密登录。
如果一个用户从本地计算机,使用SSH协议登录另一台远程计算机,我们就可以认为,这种登录是安全的,即使被中途截获,密码也不会泄露。


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。

二、最基本的用法

SSH主要用于远程登录。假定你要以用户名user,登录远程主机host,只要一条简单命令就可以了。

如果本地用户名与远程用户名一致,登录时可以省略用户名。

SSH的默认端口是22,也就是说,你的登录请求会送进远程主机的22端口。使用p参数,可以修改这个端口。

上面这条命令表示,ssh直接连接远程主机的2222端口。

三、中间人攻击
SSH之所以能够保证安全,原因在于它采用了公钥加密。
整个过程是这样的:

(1)远程主机收到用户的登录请求,把自己的公钥发给用户。

(2)用户使用这个公钥,将登录密码加密后,发送回来。

(3)远程主机用自己的私钥,解密登录密码,如果密码正确,就同意用户登录。

这个过程本身是安全的,但是实施的时候存在一个风险:如果有人截获了登录请求,然后冒充远程主机,将伪造的公钥发给用户,那么用户很难辨别真伪。因为不像https协议,SSH协议的公钥是没有证书中心(CA)公证的,也就是说,都是自己签发的。
可以设想,如果攻击者插在用户与远程主机之间(比如在公共的wifi区域),用伪造的公钥,获取用户的登录密码。再用这个密码登录远程主机,那么SSH的安全机制就荡然无存了。这种风险就是著名的”中间人攻击”(Man-in-the-middle attack)。
SSH协议是如何应对的呢?


四、口令登录
如果你是第一次登录对方主机,系统会出现下面的提示:

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?

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。

系统会出现一句提示,表示host主机已经得到认可。

然后,会要求输入密码。

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。

五、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:

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:

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。

然后,重启远程主机的ssh服务。

六、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:

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。

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