SSH原理與運用（一）：遠程登入

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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。不僅程式員離不開它，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"和瞭解"公開金鑰加密"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《數位簽章是什嗎？》。

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SSH原理與運用

阮一峰

一、什麼是SSH？

簡單說，SSH是一種網路通訊協定，用於電腦之間的加密登入。

如果一個使用者從本機電腦，使用SSH協議登入另一台遠端電腦，我們就可以認為，這種登入是安全的，即使被中途截獲，密碼也不會泄露。

最早的時候，互連網通訊都是明文通訊，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，成為互連網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主要用於遠程登入。假定你要以使用者名稱user，登入遠程主機host，只要一條簡單命令就可以了。

　　$ ssh [email protected]

如果本機使用者名與遠端使用者名一致，登入時可以省略使用者名稱。

　　$ ssh host

SSH的預設連接埠是22，也就是說，你的登入請求會送進遠程主機的22連接埠。使用p參數，可以修改這個連接埠。

　　$ ssh -p 2222 [email protected]

上面這條命令表示，ssh直接連接遠程主機的2222連接埠。

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開金鑰加密。

整個過程是這樣的：（1）遠程主機收到使用者的登入請求，把自己的公開金鑰發給使用者。（2）使用者使用這個公開金鑰，將登入密碼加密後，發送回來。（3）遠程主機用自己的私密金鑰，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，然後冒充遠程主機，將偽造的公開金鑰發給使用者，那麼使用者很難辨別真偽。因為不像https協議，SSH協議的公開金鑰是沒有認證中心（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程主機之間（比如在公用的wifi地區），用偽造的公開金鑰，擷取使用者的登入密碼。再用這個密碼登入遠程主機，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：

　　$ ssh [email protected]

　　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)?

這段話的意思是，無法確認host主機的真實性，只知道它的公開金鑰指紋，問你還想繼續串連嗎？

所謂"公開金鑰指紋"，是指公開金鑰長度較長（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，使用者怎麼知道遠程主機的公開金鑰指紋應該是多少？回答是沒有好辦法，遠程主機必須在自己的網站上貼出公開金鑰指紋，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程主機的公開金鑰。

　　Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes

系統會出現一句提示，表示host主機已經得到認可。

　　Warning: Permanently added ‘host,12.18.429.21‘ (RSA) to the list of known hosts.

然後，會要求輸入密碼。

　　Password: (enter password)

如果密碼正確，就可以登入了。

當遠程主機的公開金鑰被接受以後，它就會被儲存在檔案$HOME/.ssh/known_hosts之中。下次再串連這台主機，系統就會認出它的公開金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程主機的公開金鑰。

五、公開金鑰登入

使用密碼登入，每次都必須輸入密碼，非常麻煩。好在SSH還提供了公開金鑰登入，可以省去輸入密碼的步驟。

所謂"公開金鑰登入"，原理很簡單，就是使用者將自己的公開金鑰儲存在遠程主機上。登入的時候，遠程主機會向使用者發送一段隨機字串，使用者用自己的私密金鑰加密後，再發回來。遠程主機用事先儲存的公開金鑰進行解密，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開金鑰。如果沒有現成的，可以直接用ssh-keygen產生一個：

　　$ ssh-keygen

運行上面的命令以後，系統會出現一系列提示，可以一路斷行符號。其中有一個問題是，要不要對私密金鑰設定口令（passphrase），如果擔心私密金鑰的安全，這裡可以設定一個。

運行結束以後，在$HOME/.ssh/目錄下，會新產生兩個檔案：id_rsa.pub和id_rsa。前者是你的公開金鑰，後者是你的私密金鑰。

這時再輸入下面的命令，將公開金鑰傳送到遠程主機host上面：

　　$ ssh-copy-id [email protected]

好了，從此你再登入，就不需要輸入密碼了。

如果還是不行，就開啟遠程主機的/etc/ssh/sshd_config這個檔案，檢查下面幾行前面"#"注釋是否取掉。

　　RSAAuthentication yes
　　PubkeyAuthentication yes
　　AuthorizedKeysFile .ssh/authorized_keys

然後，重啟遠程主機的ssh服務。

　　// ubuntu系統
　　service ssh restart

　　// debian系統
　　/etc/init.d/ssh restart

六、authorized_keys檔案

遠程主機將使用者的公開金鑰，儲存在登入後的使用者主目錄的$HOME/.ssh/authorized_keys檔案中。公開金鑰就是一段字串，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，解釋公開金鑰的儲存過程：

　　$ ssh [email protected] ‘mkdir -p .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys‘ < ~/.ssh/id_rsa.pub

這條命令由多個語句組成，依次分解開來看：（1）"$ ssh [email protected]"，表示登入遠程主機；（2）單引號中的mkdir .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys，表示登入後在遠程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，將本地的公開金鑰檔案~/.ssh/id_rsa.pub，重新導向追加到遠程檔案authorized_keys的末尾。

寫入authorized_keys檔案後，公開金鑰登入的設定就完成了。

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關於shell遠程登入的部分就寫到這裡，下一次接著介紹《遠程操作和連接埠轉寄》。