SSH 认证原理

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。

SSH 协议是如何应对的呢?

SSH 登录方式

SSH 登录方式主要分为两种:

  • 用户名密码验证方式

说明:

  1. 当客户端发起 ssh 请求,服务器会把自己的公钥发送给用户(此时应是明码传送,反正公钥本来就是给大家使用的);

  2. 用户会根据服务器发来的公钥对密码进行加密;

  3. 加密后的信息回传给服务器,服务器用自己的私钥解密,如果密码正确,则用户登录成功。

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。

  • 基于密钥的登录方式

说明:

  1. 首先在客户端生成一对密钥(ssh-keygen);

  2. 并将客户端的公钥ssh-copy-id 拷贝到服务端;

  3. 当客户端再次发送一个连接请求,包括 ip、用户名;

  4. 服务端得到客户端的请求后,会到 authorized_keys 中查找,如果有响应的 IP 和用户,就会随机生成一个字符串,例如:qwer;

  5. 服务端将使用客户端拷贝过来的公钥进行加密,然后发送给客户端;

  6. 得到服务端发来的消息后,客户端会使用私钥进行解密,然后将解密后的字符串发送给服务端;

  7. 服务端接受到客户端发来的字符串后,跟之前的字符串进行对比,如果一致,就允许免密码登录。

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.pubid_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。

证书登录的实际应用

  1. 客户端生成证书:私钥和公钥,然后私钥放在客户端,妥当保存,一般为了安全,防止有黑客拷贝客户端的私钥,客户端在生成私钥时,会设置一个密码,以后每次登录 ssh 服务器时,客户端都要输入密码解开私钥(如果工作中,你使用了一个没有密码的私钥,有一天服务器被黑了,你是跳到黄河都洗不清)。

  2. 服务器添加信用公钥:把客户端生成的公钥,上传到 ssh 服务器,添加到指定的文件中,这样,就完成 ssh 证书登录的配置了。

假设客户端想通过私钥要登录其他 ssh 服务器,同理,可以把公钥上传到其他 ssh 服务器。

  • 真实的工作中:

员工生成好私钥和公钥(千万要记得设置私钥密码),然后把公钥发给运维人员,运维人员会登记你的公钥,为你开通一台或者多台服务器的权限,然后员工就可以通过一个私钥,登录他有权限的服务器做系统维护等工作,所以,员工是有责任保护他的私钥的。

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