【转】ssh 公钥方式认证攻略

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前面介绍cygwin下安装sshd时简单地提到了ssh的公钥认证。下面将这种认证方式详细地解释一下。

    为什么要使用公钥认证
    公钥认证的原理
    服务器端设置
    客户端设置
        Linux
        Windows
            使用Linux下生成的公钥和密钥的情况
            使用puttygen生成公钥和密钥
            设置 putty 使用公钥认证

为什么要使用公钥认证

通常，通过ssh登录远程服务器时，使用密码认证，分别输入用户名和密码，两者满足一定规则就可以登录。但是密码认证有以下的缺点：

    用户无法设置空密码（即使系统允许空密码，也会十分危险）
    密码容易被人偷窥或猜到
    服务器上的一个帐户若要给多人使用，则必须让所有使用者都知道密码，导致密码容易泄露，而且修改密码时必须通知所有人

而使用公钥认证则可以解决上述问题。

    公钥认证允许使用空密码，省去每次登录都需要输入密码的麻烦
    多个使用者可以通过各自的密钥登录到系统上的同一个用户

公钥认证的原理

所谓的公钥认证，实际上是使用一对加密字符串，一个称为公钥(public key)，任何人都可以看到其内容，用于加密；另一个称为密钥(private key)，只有拥有者才能看到，用于解密。通过公钥加密过的密文使用密钥可以轻松解密，但根据公钥来猜测密钥却十分困难。

ssh 的公钥认证就是使用了这一特性。服务器和客户端都各自拥有自己的公钥和密钥。为了说明方便，以下将使用这些符号。
Ac 客户端公钥
Bc 客户端密钥
As 服务器公钥
Bs 服务器密钥

在认证之前，客户端需要通过某种方法将公钥 Ac 登录到服务器上。

认证过程分为两个步骤。

    会话密钥(session key)生成
        客户端请求连接服务器，服务器将 As 发送给客户端。
        服务器生成会话ID(session id)，设为 p，发送给客户端。
        客户端生成会话密钥(session key)，设为 q，并计算 r = p xor q。
        客户端将 r 用 As 进行加密，结果发送给服务器。
        服务器用 Bs 进行解密，获得 r。
        服务器进行 r xor p 的运算，获得 q。
        至此服务器和客户端都知道了会话密钥q，以后的传输都将被 q 加密。
    认证
        服务器生成随机数 x，并用 Ac 加密后生成结果 S(x)，发送给客户端
        客户端使用 Bc 解密 S(x) 得到 x
        客户端计算 q + x 的 md5 值 n(q+x)，q为上一步得到的会话密钥
        服务器计算 q + x 的 md5 值 m(q+x)
        客户端将 n(q+x) 发送给服务器
        服务器比较 m(q+x) 和 n(q+x)，两者相同则认证成功

服务器端设置

使用公钥认证需要对服务器进行一些设置。修改 /etc/sshd_config 的以下配置。

RSAAuthentication yes        # 启用 RSA 认证
PubkeyAuthentication yes     # 启用公钥认证
PasswordAuthentication no    # 禁止密码认证

然后重新启动 sshd。

/etc/init.d/ssh restart

客户端设置
Linux

假设客户端的用户 charlee 要以 guest 用户登录到服务器上。首先在客户端执行下面的命令。

[charlee@client:~]$ ssh-keygen -t rsa
Generating public/private rsa1 key pair.
Enter file in which to save the key (/home/charlee/.ssh/id_rsa):
Enterpassphrase (empty for no passphrase):  输入密码
Enter same passphrase again:   再次输入密码
Your identification has been sabed in /home/charlee/.ssh/id_rsa
Your public key has been saved in /home/charlee/.ssh/id_rsa.pub

生成的文件保存在主目录的 .ssh 目录下，id_rsa为客户端密钥，id_rsa.pub 为客户端公钥。

之后，通过 U 盘等方式将公钥 id_rsa.pub 复制到服务器上，并执行下列命令。

[guest@server:~]$ cat id_rsa.pub >> .ssh/authorized_keys

其中 id_rsa.pub 是客户端的用户 charlee 的公钥。

这样在客户端即可通过以下的命令连接服务器。

[charlee@client:~]$ ssh -l guest server

若不想每次登录服务器时都输入密码，可以先执行下列命令：

[charlee@client:~]$ ssh-add
Enter passphrase for /home/charlee/.ssh/id_rsa: 输入密码
Identity added: /home/charlee/.ssh/id_rsa (/home/charlee/.ssh/id_rsa)

以后登录服务器就不需要输入密码了。
Windows

假设我们使用putty连接ssh服务器。为了使用公钥认证，我们需要同时下载 puttygen 这个工具来生成 putty 所使用的密钥。
使用Linux下生成的公钥和密钥的情况

如果你按照上面的介绍，在Linux下生成了公钥和密钥的话，那么需要利用 puttygen 将密钥转换成 putty 使用的格式。

将Linux下生成的密钥 id_rsa 复制到 Windows 下。启动 puttygen，然后单击Load按钮，选择文件类型为所有文件，然后选择 id_rsa，打开。若在生成密钥时输入了密码，则打开时需要输入该密码。之后就可以在 puttygen 的主界面上单击 Save private key，保存成 putty 格式的密钥。
使用puttygen生成公钥和密钥

你也可以利用 puttygen 直接生成公钥和密钥。打开 puttygen，然后在画面下方的 Parameters 栏选择加密算法和加密长度（一般取默认值即可），最后单击 Generate。画面上会出现一个进度条，在界面上随意移动鼠标以生成随机数。最后提示生成结束，单击 Save private key 按钮保存密钥。最后将上方的Public key for pasting into OpenSSH authorized_keys file栏中的内容复制到 Linux 下用户主目录下的 ~/.ssh/authorized_keys 文件中。
设置 putty 使用公钥认证

先在putty中设置好连接的主机名、端口等信息（说明省略）。使用公钥认证需要设置两个地方：一个是 Connection 中的 Auto-login username，输入在服务器上的用户名；另一个是 Connection->SSH->Auth中的 Private key file for authentication，选择刚才转换或生成的 .ppk 格式的密钥。之后即可使用公钥认证进行连接了。

个人理解与总结：

1、客户端与服务器端使用公钥加密

将服务器端与客户端作为两个通讯的双方：

首先，客户端请求连接服务器，服务器向客户端发送客户端公钥；

接着，生成客户端会话密钥，即私钥。因为客户端和服务器端都需要知道客户端私钥，并且客户端私钥是根据会话ID在客户端生成，会话ID为p，所以需要将客户端私钥加密传输至服务器端。这里，先对客户端私钥进行了XOR操作，即r = p xor q，r再次使用服务器端公钥进行加密发送到服务器端，服务器端可以使用服务器端私钥进行解密，从而获取到客户端私钥。

然后服务器端和客户端可以进行数据的安全传送了。

1、客户端与服务器端使用公钥认证

加密并不能保证通讯中传送数据发送方身份的真实性，需要进行认证。

首先，服务器端通过生成一个随机数并使用客户端公钥进行加密后，发送到客户端，客户端自然使用客户端私钥进行解密获取随机数的值；

接着，客户端和服务器端都已经知道此次生成的随机数，再在双方都知道客户端私钥的基础上，进行运算求得(客户端密钥+随机数)的MD5值；

然后，因为客户端计算的MD5值实在客户端进行的，而验证是在服务器端，所以客户端需要将自己的计算的MD5值发送给服务器端，在发送之前要进行加密的；

最后，服务器端解密客户端发送的MD5值，与在服务器端计算的MD5值进行比较，如果相等，则认证通过。