图解SSH原理

发布网友发布时间：2022-10-21 09:39

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热心网友时间：2024-09-17 23:22

SSH 是一种协议标准，其目的是实现安全远程登录以及其它安全网络服务。

在讨论SSH的原理和使用前，我们需要分析一个问题：为什么需要SSH？

从1.1节SSH的定义中可以看出，SSH和telnet、ftp等协议主要的区别在于安全性。这就引出下一个问题：如何实现数据的安全呢？首先想到的实现方案肯定是对数据进行加密。加密的方式主要有两种：

所谓对称加密，指加密解密使用同一套秘钥。如下图所示：

对称加密的加密强度高，很难破解。但是在实际应用过程中不得不面临一个棘手的问题：如何安全的保存密钥呢？尤其是考虑到数量庞大的Client端，很难保证密钥不被泄露。一旦一个Client端的密钥被窃据，那么整个系统的安全性也就不复存在。为了解决这个问题，非对称加密应运而生。非对称加密有两个密钥：“公钥”和“私钥”。

下面看下使用非对称加密方案的登录流程：

上述流程会有一个问题：Client端如何保证接受到的公钥就是目标Server端的？，如果一个攻击者中途拦截Client的登录请求，向其发送自己的公钥，Client端用攻击者的公钥进行数据加密。攻击者接收到加密信息后再用自己的私钥进行解密，不就窃取了Client的登录信息了吗？这就是所谓的中间人攻击

从上面的描述可以看出，问题就在于如何对Server的公钥进行认证？在https中可以通过CA来进行公证，可是SSH的publish key和private key都是自己生成的，没法公证。只能通过Client端自己对公钥进行确认。通常在第一次登录的时候，系统会出现下面提示信息：

上面的信息说的是：无法确认主机ssh-server.example.com（12.18.429.21）的真实性，不过知道它的公钥指纹，是否继续连接？

如果输入yes后，会出现下面信息：

该host已被确认，并被追加到文件known_hosts中，然后就需要输入密码，之后的流程就按照图1-3进行。

在上面介绍的登录流程中可以发现，每次登录都需要输入密码，很麻烦。SSH提供了另外一种可以免去输入密码过程的登录方式：公钥登录。流程如下：

经过上面的原理分析，下面三行命令的含义应该很容易理解了：

ssh-keygen是用于生产密钥的工具。

首先看下面~/.ssh中的四个文件：

四个角色的关系如下图所示：

本文以图文方式对SSH原理进行解析（主要指远程登录，没有涉及端口转发等功能）。同时分析了非对称加密的特性，以及在实践过程中如何对加密操作进行改进。

感谢@ 风笑天2013 指正，下面关于SSH的known_hosts机制做如下更正：

known_hosts中存储是已认证的远程主机host key，每个SSH Server都有一个secret, unique ID, called a host key。

当我们第一次通过SSH登录远程主机的时候，Client端会有如下提示：

此时，如果我们选择yes，那么该host key就会被加入到Client的known_hosts中，格式如下：

最后探讨下为什么需要known_hosts，这个文件主要是通过Client和Server的双向认证，从而避免中间人（man-in-the-middle attack）攻击，每次Client向Server发起连接的时候，不仅仅Server要验证Client的合法性，Client同样也需要验证Server的身份，SSH client就是通过known_hosts中的host key来验证Server的身份的。

灰常感谢大家，希望收到更多的评论指正。