SSH原理與運用（一） 遠端登入

ssh 是每一台 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。如果你對它們不熟悉，我推薦先閱讀《unix / linux 初學者教程》和《數字簽名是什麼？》。

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ssh 原理與運用

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。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。

$ ssh user@host

$ ssh host

$ ssh -p 2222 user@host

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？

四、口令登入

$ 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)?

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

warning: permanently added 'host,12.18.429.21' (rsa) to the list of known hosts.

password: (enter password)

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。

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 生成乙個：

$ ssh-keygen

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：

$ ssh-copy-id user@host

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：

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

寫入 authorized_keys 檔案後，公鑰登入的設定就完成了。

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關於 shell 遠端登入的部分就寫到這裡，下一次接著介紹《遠端操作和埠**》。

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