SSH原理與運用（1）：遠端登入

SSH是每一臺Linux電腦的標準配置。

隨著Linux裝置從電腦逐漸擴充套件到手機、外設和家用電器，SSH的使用範圍也越來越廣。不僅程式設計師離不開它，很多普通使用者也每天使用。

SSH具備多種功能，可以用於很多場合。有些事情，沒有它就是辦不成。本文是我的學習筆記，總結和解釋了SSH的常見用法，希望對大家有用。

雖然本文內容只涉及初級應用，較為簡單，但是需要讀者具備最基本的”Shell知識”和了解”公鑰加密”的概念。

一、什麼是SSH？

簡單說，SSH是一種網路協議，用於計算機之間的加密登入。

如果一個使用者從本地計算機，使用SSH協議登入另一臺遠端計算機，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。1995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一個基本解決方案，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。本文針對的實現是OpenSSH，它是自由軟體，應用非常廣泛。

此外，本文只討論SSH在Linux Shell中的用法。如果要在Windows系統中使用SSH，會用到另一種軟體PuTTY，這需要另文介紹。

二、最基本的用法

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。

如果本地使用者名稱與遠端使用者名稱一致，登入時可以省略使用者名稱。

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。

上面這條命令表示，ssh直接連線遠端主機的2222埠。

三、中間人攻擊

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：（1）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。（2）使用者使用這個公鑰，將登入密碼加密後，傳送回來。（3）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一個風險：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？

四、口令登入

如果你是第一次登入對方主機，系統會出現下面的提示：

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，將它變成一個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。

很自然的一個問題就是，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網站上貼出公鑰指紋，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。

系統會出現一句提示，表示host主機已經得到認可。

然後，會要求輸入密碼。

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。下次再連線這臺主機，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，此外系統也有一個這樣的檔案，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。

五、公鑰登入

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生成一個：

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。其中有一個問題是，要不要對私鑰設定口令（passphrase），如果擔心私鑰的安全，這裡可以設定一個。

執行結束以後，在$HOME/.ssh/目錄下，會新生成兩個檔案：id_rsa.pub和id_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：

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”#”註釋是否取掉。

然後，重啟遠端主機的ssh服務。

六、authorized_keys檔案

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：

這條命令由多個語句組成，依次分解開來看：（1）”$ ssh user@host”，表示登入遠端主機；（2）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：（3）”$ mkdir -p .ssh”的作用是，如果使用者主目錄中的.ssh目錄不存在，就建立一個；（4）’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。