SSH登錄詳解

SSH（SecureShell），是建立在應用層基礎上的安全協議，其SSH客戶端適用於多種平台，可以有效防止遠程管理過程中的信息泄露問題。

1.SSH發展歷史

• SSH1.x

  SSH是1995年由芬蘭赫爾辛基大學研究員Tatu Ylönen提出用於替代Telnet等非安全協議的遠程Shell協議。SSH1.x通過CRC-32避免數據被篡改，后來逐步演化為私有軟件。

• SSH2.x

  由IETF工作小組發布SSH-2標准。采用MD5和SHA-1實現通信的完整性，安全性優於SSH-1。

• OpenSSH

  目前最流行的SSH實現的開源版本，具有可移植性，一直維護並支持SSH-2協議，目前很多操作系統中默認安裝的版本。

2.SSH加密原理

互聯網上的數據傳輸，若未經加密，請求可能會被其他惡意攔截輕松獲取賬號密碼等信息，可通過數據加密的方式進行避免。加密的方式主要有兩種：

• 對稱加密（秘鑰加密），即客戶端和服務端使用同一套秘鑰對數據進行加密和解密，如下圖1所示。對稱加密的加密強度高，破解難度大。但是在多個客戶端和服務端安全的保存秘鑰是一個比較困難的操作，一個秘鑰被泄露，則整個系統會失去安全性。

• 非對稱加密（公鑰加密），為解決一個秘鑰的問題，非對稱加密應運而生。非對稱加密有一個公鑰和一個私鑰，公鑰加密后的數據只能通過對應的私鑰解密（反之亦然），而通過公鑰推出私鑰的可能性微乎其微。SSH即通過非對稱加密完成用戶登錄。

3.SSH工作流程

從客戶端的角度來看，SSH提供兩種級別的安全驗證。分別為基於口令（密碼）的安全驗證和基於公鑰的安全驗證。

• 密碼登錄：密碼登錄流程如下圖2所示。

Server收到Client用戶的登錄請求，Server將自己的公鑰發送給用戶；Client使用公鑰將自己的密碼加密Client將加密后的數據發送至Server端Server端使用對應的私鑰解密數據，然后驗證其合法性如果密碼正確，Server同意用戶登錄

私鑰是Server端獨有的，從而保證了網絡傳輸過程中登錄數據的安全性。但是實施的過程中存在一個風險：比如攻擊者插在用戶與遠程主機間，冒充Server端將偽造的公鑰發送給用戶，即可獲取用戶的密碼登錄遠程主機。這就是所謂的中間人攻擊。

SSH設計通過口令確認的方式避免中間人攻擊。如果用戶是第一次登錄Server，系統會出現如下提示：

ssh xxx@xxxThe authenticity of host 'host (xx.xx.xx.xx)' 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)?

提示的信息主要表達的意思是：“無法確認主機xxx的真實性，其公鑰指紋為xxx，是否繼續登錄？”由於公鑰長度較長難以比對，提示信息中將其經過MD5計算轉換為128位的指紋便於比較。而為確保用戶能比對公鑰指紋，Server需在自己的網站上貼出自己的公鑰指紋用於用戶核對。

若用戶同意連接該Server后，系統會提示用戶該host已被確認並被追加到文件known_hosts文件中以便下次登錄時跳過警告。然后即可輸入密碼按上述流程登錄。

每個SSH用戶（client端）都有自己的known_hosts文件， 此外系統也有一個這樣的文件，通常是/etc/ssh/ssh_known_hosts，保存一些對所有用戶都可信賴的遠程主機的公鑰。

• 公鑰登錄：密碼登錄的一個問題在於，每次登錄都要輸入密碼。為避免多次登錄的麻煩，SSH提供了另一種可以免密的登錄方式：公鑰登錄。

  

Client將自己的公鑰存放在Server端，追加到authorized_keys文件中。Server端接收到Client的連接請求后，會在authorized_keys中匹配到Client的公鑰pubKey，並生成隨機數R，用Client的公鑰對該隨機數進行加密得到pubKey(R)，然后將加密后信息發送給Client。Client端通過私鑰進行解密得到隨機數R，然后對隨機數R和本次會話的SessionKey利用MD5生成摘要Digest1，發送給Server端。Server端會也會對R和SessionKey利用同樣摘要算法生成Digest2。Server端會最后比較Digest1和Digest2是否相同，完成認證過程。

此后登錄服務器就不再需要密碼。比如git使用SSH登錄，就可以在git下設置和管理SSH公鑰，如下圖所示。

4.SSH密鑰相關工具

依托於不同的操作系統，SSH密鑰生成和客戶端登錄各有其不同的工具。

 

	Linux系統	Windows系統
生成密鑰	ssh-keygen	keygen.exe Xshell
客戶端登錄	ssh命令	Putty Xshell

5.SSH密鑰格式

由SSH的發展歷史可見，SSH有SSH1.x、SSH2.x（IETF）、openssh等不同的版本，因此也定義了不同的密鑰格式。puttygen.exe可生成IETF格式的密鑰，ssh-kengen生成openssh格式的密鑰，xshell則可選擇所需格式。

• SSH1格式：公鑰格式為所有字段以單個空格符分隔，各字段依次為選項、位數、指數、系數、注釋。第一個字段是可選的，表示該條目（行）是否以數字開頭，選項字段不會以數字開頭。最后一個字段注釋，如果在生成密鑰時沒有給定注釋，默認注釋為密鑰的創建者（一般就是 username@hostname 這種格式），注釋僅僅是提供給用戶查看密鑰時作為一個辨識標記，在 SSH 使用中沒有任何作用。

1024 35 127622522440000403693297547695512386039512623330270038753455316326495028304745444916417839627801075110249968608231245340093104912581642154883517309431162302400461903792227044870802907303974666069054112219556551766494201399889464578628657768414291418705994169562594444590440509069669981690177202614753409732391 [e-mail]

• IETF格式

---- BEGIN SSH2 PUBLIC KEY ----AAAAB3NzaC1yc2EAAAABIwAAAIEAtb2RtaDk8zTC28y20mHxLVswAQDl4rCno3t/kfFhW1oRQxF7kQSQ6cg0y9K7stK7Vb6tCZEDLA39jVKHEQpzgQ+sb17691QtaFyBubMn1hpw/1fDq2W2lDL9C/QmbjO7pDi6mnXTXxBsxF3PgLkck3KZtaafLe/uwTCB3behjyc=---- END SSH2 PUBLIC KEY ----

• openssh格式：公鑰格式為所有字段以單個空格符分隔，各字段依次為選項、密鑰類型（keytype）、base64編碼后的密鑰、注釋。第一個字段是可選的，表示該條目（行）是否以數字開頭，選項字段不會以數字開頭。最后一個字段注釋，如果在生成密鑰時沒有給定注釋，默認注釋為密鑰的創建者（一般就是 username@hostname 這種格式），注釋僅僅是提供給用戶查看密鑰時作為一個辨識標記，在 SSH 使用中沒有任何作用。密鑰類型（keytype）可能是 ecdsa-sha2-nistp256, ecdsa-sha2-nistp384, ecdsa-sha2-nistp521, ssh-ed25519, ssh-dss 或 ssh-rsa。

ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAABIwAAAIEAtb2RtaDk8zTC28y20mHxLVswAQDl4rCno3t/kfFhW1oRQxF7kQSQ6cg0y9K7stK7Vb6tCZEDLA39jVKHEQpzgQ+sb17691QtaFyBubMn1hpw/1fDq2W2lDL9C/QmbjO7pDi6mnXTXxBsxF3PgLkck3KZtaafLe/uwTCB3behjyc= [e-mail]

參考文章：

• 《圖解SSH原理》

  https://www.jianshu.com/p/33461b619d53

• 《SSH的發展歷程與基本原理》

  https://www.cnblogs.com/harrymore/p/8627345.html#_label1_3

• 《[Linux] ssh-key 公鑰文件格式》

  https://www.cnblogs.com/ifantastic/p/3984544.html

• 《SSH原理與運用（一）：遠程登錄》

  http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/12/ssh_remote_login.html

• 《SSH密鑰對登錄的原理和實踐》

  https://www.cnblogs.com/zhouhaibing/p/7679706.html