SSH原理与运用（一）：远程登录

SSH 是每一台 Linux 电脑的标准配置。

　　随着 Linux 设备从电脑逐渐扩展到手机、外设和家用电器，SSH 的使用范围也越来越广。不仅程序员离不开它，很多普通用户也每天使用。

　　SSH 具备多种功能，可以用于很多场合。有些事情，没有它就是办不成。本文是我的学习笔记，总结和解释了 SSH 的常见用法，希望对大家有用。

　　虽然本文内容只涉及初级应用，较为简单，但是需要读者具备最基本的"Shell 知识"和了解"公钥加密"的概念。如果你对它们不熟悉，我推荐先阅读《UNIX / Linux 初学者教程》和《数字签名是什么？》。

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　　SSH 原理与运用

　　作者：阮一峰

　　一、什么是 SSH？

　　简单说，SSH 是一种网络协议，用于计算机之间的加密登录。

　　如果一个用户从本地计算机，使用 SSH 协议登录另一台远程计算机，我们就可以认为，这种登录是安全的，即使被中途截获，密码也不会泄露。

　　最早的时候，互联网通信都是明文通信，一旦被截获，内容就暴露无疑。1995年，芬兰学者 Tatu Ylonen 设计了 SSH 协议，将登录信息全部加密，成为互联网安全的一个基本解决方案，迅速在全世界获得推广，目前已经成为 Linux 系统的标准配置。

　　需要指出的是，SSH 只是一种协议，存在多种实现，既有商业实现，也有开源实现。本文针对的实现是 OpenSSH，它是自由软件，应用非常广泛。

　　此外，本文只讨论 SSH 在 Linux Shell 中的用法。如果要在 Windows 系统中使用 SSH，会用到另一种软件 PuTTY，这需要另文介绍。

　　二、最基本的用法

　　SSH 主要用于远程登录。假定你要以用户名 user，登录远程主机 host，只要一条简单命令就可以了。

$ ssh user@host

　　如果本地用户名与远程用户名一致，登录时可以省略用户名。

$ ssh host

　　SSH 的默认端口是 22，也就是说，你的登录请求会送进远程主机的 22 端口。使用p参数，可以修改这个端口。

$ ssh -p 2222 user@host

　　上面这条命令表示，ssh 直接连接远程主机的 2222 端口。

　　三、中间人攻击

　　SSH 之所以能够保证安全，原因在于它采用了公钥加密。

　　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。

　　这个过程本身是安全的，但是实施的时候存在一个风险：如果有人截获了登录请求，然后冒充远程主机，将伪造的公钥发给用户，那么用户很难辨别真伪。因为不像 https 协议，SSH 协议的公钥是没有证书中心（CA）公证的，也就是说，都是自己签发的。

　　可以设想，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，获取用户的登录密码。再用这个密码登录远程主机，那么 SSH 的安全机制就荡然无存了。

　　这种风险就是著名的"中间人攻击"（Man-in-the-middle attack）。

　　SSH 协议是如何应对的呢？

　　四、口令登录

　　如果你是第一次登录对方主机，系统会出现下面的提示：

$ 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)?

　　这段话的意思是，无法确认 host 主机的真实性，只知道它的公钥指纹，问你还想继续连接吗？

　　所谓"公钥指纹"，是指公钥长度较长（这里采用 RSA 算法，长达 1024 位），很难比对，所以对其进行 MD5 计算，将它变成一个 128 位的指纹。上例中是 98:2e:d7:e0:de:9f:ac:67:28:c2:42:2d:37:16:58:4d，再进行比较，就容易多了。

　　很自然的一个问题就是，用户怎么知道远程主机的公钥指纹应该是多少？回答是没有好办法，远程主机必须在自己的网站上贴出公钥指纹，以便用户自行核对。

　　假定经过风险衡量以后，用户决定接受这个远程主机的公钥。

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

　　系统会出现一句提示，表示 host 主机已经得到认可。

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

　　然后，会要求输入密码。

Password: (enter password)

　　如果密码正确，就可以登录了。

　　当远程主机的公钥被接受以后，它就会被保存在文件$HOME/.ssh/known_hosts 之中。下次再连接这台主机，系统就会认出它的公钥已经保存在本地了，从而跳过警告部分，直接提示输入密码。

　　每个 SSH 用户都有自己的 known_hosts 文件，此外系统也有一个这样的文件，通常是/etc/ssh/ssh_known_hosts，保存一些对所有用户都可信赖的远程主机的公钥。

　　五、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"，原理很简单，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

　　运行上面的命令以后，系统会出现一系列提示，可以一路回车。其中有一个问题是，要不要对私钥设置口令（passphrase），如果担心私钥的安全，这里可以设置一个。

　　运行结束以后，在$HOME/.ssh/目录下，会新生成两个文件：id_rsa.pub 和 id_rsa。前者是你的公钥，后者是你的私钥。

　　这时再输入下面的命令，将公钥传送到远程主机 host 上面：

$ ssh-copy-id user@host

　　好了，从此你再登录，就不需要输入密码了。

　　六、authorized_keys 文件

　　远程主机将用户的公钥，保存在登录后的用户主目录的$HOME/.ssh/authorized_keys 文件中。公钥就是一段字符串，只要把它追加在 authorized_keys 文件的末尾就行了。

　　这里不使用上面的 ssh-copy-id 命令，改用下面的命令，解释公钥的保存过程：

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

　　这条命令由多个语句组成，依次分解开来看：（1）"$ ssh user@host"，表示登录远程主机；（2）单引号中的 mkdir .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys，表示登录后在远程 shell 上执行的命令：（3）"$ mkdir .ssh"的作用是，如果用户主目录中的 .ssh 目录不存在，就创建一个；（4）'cat >> .ssh/authorized_keys' < ~/.ssh/id_rsa.pub 的作用是，将本地的公钥文件~/.ssh/id_rsa.pub，重定向追加到远程文件 authorized_keys 的末尾。

　　写入 authorized_keys 文件后，公钥登录的设置就完成了。

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　　关于 shell 远程登录的部分就写到这里，下一次接着介绍《远程操作和端口转发》。