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图解 SSH 原理

SSH


图解 SSH 原理

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1. 初见 SSH
 
SSH是一种协议标准，用于在网络主机之间进行加密的一种协议，其目的是实现安全远程登录以及其它安全网络服务 。
SSH 仅仅是一协议标准，其具体的实现有很多，既有开源实现的 OpenSSH，也有商业实现方案 。使用范围最广泛的当然是开源实现 OpenSSH 。
为什么要搞这么个协议呢？其实，很久很久以前，互联网通信都是明文的，一旦在中间环节被某些中间商截获了，我们的通信内容就暴漏无疑 。
所以芬兰就有这么一位叫做 Tatu Ylonen 的人设计了 SSH 协议，将信息加密，这样就像上面说的，即使我们的登陆信息在中间被人截获了，我们的密码也不会被泄露 。
目前 SSH 协议已经在全世界广泛被使用，且已经在成为各个 linux 发行版的标配 。
 
2. SSH 工作原理
 
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：
  1. 对称加密（也称为秘钥加密）
  2. 非对称加密（也称公钥加密）
所谓对称加密，指加密解密使用同一套秘钥 。如下图所示：
 
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图1-1：对称加密-Client端
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图1-2：对称加密-Server端
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端的密钥被窃取，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” 。
两个密钥的特性：公钥加密后的密文，只能通过对应的私钥进行解密 。而通过公钥推理出私钥的可能性微乎其微 。
下面看下使用非对称加密方案的登录流程：
 
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图1-3：非对称加密登录流程
  1. 远程 Server 收到 Client 端用户 TopGun 的登录请求，Server 把自己的公钥发给用户 。
  2. Client 使用这个公钥，将密码进行加密 。
  3. Client 将加密的密码发送给 Server端 。
  4. 远程 Server 用自己的私钥，解密登录密码，然后验证其合法性 。
  5. 若验证结果，给 Client 相应的响应 。
私钥是 Server 端独有，这就保证了 Client 的登录信息即使在网络传输过程中被窃据，也没有私钥进行解密，保证了数据的安全性，这充分利用了非对称加密的特性 。
这样就一定安全了吗？
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 。
 
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图1-4：中间人攻击
2.1 SSH 中是如何解决这个问题的？
2.1.1 基于口令的认证
 
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：
The authenticity of host 'ssh-server.example.com (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)?
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？
之所以用 fingerprint 代替 key，主要是 key 过于长（RSA 算法生成的公钥有1024 位），很难直接比较 。所以，对公钥进行 Hash 生成一个 128 位的指纹，这样就方便比较了 。


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