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ssh原理及使用

SSH简介

安全外壳协议（Secure Shell Protocol，简称SSH）是一种建立在应用层基础上的加密的网络传输协议，主要用来在客户端和服务器之间建立安全通信隧道。使用SSH进行远程登录，信息传输是加密的，即使信息被中途截获也不会泄露。

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注：
* SSH仅仅是一个协议标准，其具体的实现有很多，既有开源实现的OpenSSH，也有商业实现方案。使用范围最广泛的当然是开源实现OpenSSH。

Linux下安装SSH Server

使用SSH时，被登录的主机需要安装并运行SSH Server。SSH实现有很多种，比如在Linux中可以用 OpenSSH：

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sudo systemctl status ssh # 可以查看系统是否有ssh server可用
sudo apt-get install openssh-server #安装openssh
sudo systemctl enable ssh
sudo systemctl start ssh

数据加密方式

对数据进行加密的方式主要有两种：对称加密（密钥加密）和非对称加密（公钥加密）。

对称加密指加密解密使用的是同一套秘钥。Client端把密钥加密后发送给Server端，Server用同一套密钥解密。对称加密的加密强度比较高，很难破解。但是，Client数量庞大，很难保证密钥不泄漏。如果有一个Client端的密钥泄漏，那么整个系统的安全性就存在严重的漏洞。为了解决对称加密的漏洞，于是就产生了非对称加密。非对称加密有两个密钥：“公钥”和“私钥”。公钥加密后的密文，只能通过对应的私钥进行解密。想从公钥推理出私钥几乎不可能，所以非对称加密的安全性比较高。

SSH的加密原理中，使用了RSA非对称加密算法。

SSH工作原理

SSH 协议是基于客户端-服务器模型的，其工作过程如下：

  1. 客户端发起连接请求：首先，用户需要启动一个 SSH 客户端程序，并向服务器发起 SSH 连接请求。连接请求包含服务器的 IP 地址和用户的登录凭据（用户名和密码或 SSH 密钥）。

  2. 服务器响应连接请求：一旦服务器收到连接请求，它会检查用户提供的登录凭据。如果凭据验证成功，服务器就会向客户端发送加密的连接确认信息。

  3. 客户端和服务器建立加密连接：在收到连接确认信息后，客户端会生成一个随机的会话密钥，用于加密通信。然后，客户端会向服务器发送一个加密的请求，包含会话密钥和其他的连接信息。

  4. SSH 会话开始：一旦客户端和服务器成功建立加密连接，SSH 会话就开始了。在会话期间，客户端可以向服务器发送各种命令和数据，并接收服务器的响应。所有的通信都经过密钥加密，以确保数据安全。

  5. SSH 会话结束：当用户关闭 SSH 客户端程序时，SSH 会话就会结束。客户端程序会清除会话密钥和其他的临时数据，以确保不会有敏感信息留存在客户端。

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远程登录模型

ssh安全验证原理，简单来说就是SSH Server会有一对密钥，公有密钥(PubKey)和私有密钥(PriKey)。当客户端用户请求连接服务器的ssh时，服务器会把公有密钥作为回应发送给请求连接的用户，私有密钥只在本地保管。然后客户端拿到公有密钥后用其加密目标用户的密码发送给服务器，服务器完成验证后建立连接。

客户端需发送以下命令并输入用户user123的密码即可：

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ssh user123@server

大致过程如下图所示：

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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。

口令登录

客户端输入以下命令，

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ssh user123@192.168.254.128

如果是客户端第一次连接服务器，那么在执行上述命令后，客户端会显示 

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The authenticity of host '192.168.254.128 (192.168.254.128)' can't be established.
ED25519 key fingerprint is SHA256:TRtIeYojTIb5o/2C2k8VRN7HrQ3xA8NioVO4H418ykM.
This key is not known by any other names
Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])?

并且在输入 yes 之后，经过比对后，如果用户接受这个远程主机的公钥，系统会出现一句提示语： Warning: Permanently added ‘192.168.254.128’ (ED25519) to the list of known hosts.

输入 yes 之后，就能连接到远程服务器了。

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”，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，不再要求输入密码。

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：

$ssh-keygen

演示口令登录

演示公钥登录

安全性问题：

中间人攻击”（Man-in-the-middle attack）

SSH之所以能够保证安全，原因在于它采用了公钥加密，这个过程本身是安全的，但是实际用的时候存在一个风险：

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，获取用户的加密登录密码，再用自己的私钥解密成明文，用这个密码登录远程主机，那么SSH的安全机制就不存在了。

如图：

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ssh针对中间人攻击的解决方法：

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* 私有密钥是只有server才有的，也就是即使中间有人截获了步骤3中client发送的带有password信息的包，也没有办法破解得知user123的密码。
  
 * 但是有可能有攻击者可以截获步骤1 client发送的请求包，从而伪装成 server发送自己的PubKey_attacker，然后 client 再向其发送自己用PubKey_attacker加密的password，就会被攻击者用PriKey_attacker 解密，从而得到password明文密码。所以一般要求用户在收到PubKey 时自行对比验证发送该公有密钥的主机是已知的安全主机。这就是为什么我们会看到     Are you sure you want to continue connecting (yes/no)?。 信任的主机一般都保存在$HOME/.ssh/known_hosts文件中。