SSH協議及其應用

SSH協議及其應用

 

原文做者：阮一峯

連接：

http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/12/ssh_remote_login.html

http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/12/ssh_port_forwarding.html

 

1、什麼是SSH？

SSH是一種網絡協議，用於計算機之間的加密登陸。

若是一個用戶從本地計算機，使用SSH協議登陸另外一臺遠程計算機，咱們就能夠認爲，這種登陸是安全的，即便被中途截獲，密碼也不會泄露。

最先的時候，互聯網通訊都是明文通訊，一旦被截獲，內容就暴露無疑。1995年，芬蘭學者Tatu Ylonen設計了SSH協議，將登陸信息所有加密，成爲互聯網安全的一個基本解決方案，迅速在全世界得到推廣，目前已經成爲Linux系統的標準配置。

須要指出的是，SSH只是一種協議，存在多種實現，既有商業實現，也有開源實現。本文針對的實現是OpenSSH，它是自由軟件，應用很是普遍。

此外，本文只討論SSH在Linux Shell中的用法。若是要在Windows系統中使用SSH，會用到另外一種軟件PuTTY，這須要另文介紹。

 

2、最基本的用法

SSH主要用於遠程登陸。假定你要以用戶名user，登陸遠程主機host，只要一條簡單命令就能夠了。

　　$ ssh user@host

若是本地用戶名與遠程用戶名一致，登陸時能夠省略用戶名。

　　$ ssh host

SSH的默認端口是22，也就是說，你的登陸請求會送進遠程主機的22端口。使用p參數，能夠修改這個端口。

　　$ ssh -p 2222 user@host

上面這條命令表示，ssh直接鏈接遠程主機的2222端口。

 

3、中間人攻擊

SSH之因此可以保證安全，緣由在於它採用了公鑰加密。

整個過程是這樣的：（1）遠程主機收到用戶的登陸請求，把本身的公鑰發給用戶。（2）用戶使用這個公鑰，將登陸密碼加密後，發送回來。（3）遠程主機用本身的私鑰，解密登陸密碼，若是密碼正確，就贊成用戶登陸。

這個過程自己是安全的，可是實施的時候存在一個風險：若是有人截獲了登陸請求，而後冒充遠程主機，將僞造的公鑰發給用戶，那麼用戶很難辨別真僞。由於不像https協議，SSH協議的公鑰是沒有證書中心（CA）公證的，也就是說，都是本身簽發的。

能夠設想，若是攻擊者插在用戶與遠程主機之間（好比在公共的wifi區域），用僞造的公鑰，獲取用戶的登陸密碼。再用這個密碼登陸遠程主機，那麼SSH的安全機制就蕩然無存了。這種風險就是著名的"中間人攻擊"（Man-in-the-middle attack）。

SSH協議是如何應對的呢？

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關於中間人攻擊，其實偉大的GFW也是利用了這點，監聽用戶電腦和其訪問的網站之間的數據傳輸，在攔截到用戶請求以後，若是發現訪問對象是非死不可的要被和諧掉的網站，就果斷僞造一個響應發送給用戶，只要防火牆的響應先於真實源站以前到達用戶，後到達的響應就會被丟棄掉。

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4、口令登陸

若是你是第一次登陸對方主機，系統會出現下面的提示：

　　$ 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)?

這段話的意思是，沒法確認host主機的真實性，只知道它的公鑰指紋，問你還想繼續鏈接嗎？

所謂"公鑰指紋"，是指公鑰長度較長（這裏採用RSA算法，長達1024位），很難比對，因此對其進行MD5計算，將它變成一個128位的指紋。上例中是98:2e:d7:e0:de:9f:ac:67:28:c2:42:2d:37:16:58:4d，再進行比較，就容易多了。

很天然的一個問題就是，用戶怎麼知道遠程主機的公鑰指紋應該是多少？回答是沒有好辦法，遠程主機必須在本身的網站上貼出公鑰指紋，以便用戶自行覈對。

假定通過風險衡量之後，用戶決定接受這個遠程主機的公鑰。

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

系統會出現一句提示，表示host主機已經獲得承認。

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

而後，會要求輸入密碼。

　　Password: (enter password)

若是密碼正確，就能夠登陸了。

當遠程主機的公鑰被接受之後，它就會被保存在文件$HOME/.ssh/known_hosts之中。下次再鏈接這臺主機，系統就會認出它的公鑰已經保存在本地了，從而跳過警告部分，直接提示輸入密碼。

每一個SSH用戶都有本身的known_hosts文件，此外系統也有一個這樣的文件，一般是/etc/ssh/ssh_known_hosts，保存一些對全部用戶均可信賴的遠程主機的公鑰。

 

5、公鑰登陸

使用密碼登陸，每次都必須輸入密碼，很是麻煩。好在SSH還提供了公鑰登陸，能夠省去輸入密碼的步驟。

所謂"公鑰登陸"，原理很簡單，就是用戶將本身的公鑰儲存在遠程主機上。登陸的時候，遠程主機會向用戶發送一段隨機字符串，用戶用本身的私鑰加密後，再發回來。遠程主機用事先儲存的公鑰進行解密，若是成功，就證實用戶是可信的，直接容許登陸shell，再也不要求密碼。

這種方法要求用戶必須提供本身的公鑰。若是沒有現成的，能夠直接用ssh-keygen生成一個：

　　$ ssh-keygen

運行上面的命令之後，系統會出現一系列提示，能夠一路回車。其中有一個問題是，要不要對私鑰設置口令（passphrase），若是擔憂私鑰的安全，這裏能夠設置一個。

運行結束之後，在$HOME/.ssh/目錄下，會新生成兩個文件：id_rsa.pub和id_rsa。前者是你的公鑰，後者是你的私鑰。

這時再輸入下面的命令，將公鑰傳送到遠程主機host上面：

　　$ ssh-copy-id user@host

好了，今後你再登陸，就不須要輸入密碼了。

若是仍是不行，就打開遠程主機的/etc/ssh/sshd_config這個文件，檢查下面幾行前面"#"註釋是否取掉。

　　RSAAuthentication yes
　　PubkeyAuthentication yes
　　AuthorizedKeysFile .ssh/authorized_keys

而後，重啓遠程主機的ssh服務。

　　// ubuntu系統
　　service ssh restart

　　// debian系統
　　/etc/init.d/ssh restart

 

6、authorized_keys文件

遠程主機將用戶的公鑰，保存在登陸後的用戶主目錄的$HOME/.ssh/authorized_keys文件中。公鑰就是一段字符串，只要把它追加在authorized_keys文件的末尾就好了。

這裏不使用上面的ssh-copy-id命令，改用下面的命令，解釋公鑰的保存過程：

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

這條命令由多個語句組成，依次分解開來看：（1）"$ ssh user@host"，表示登陸遠程主機；（2）單引號中的mkdir .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys，表示登陸後在遠程shell上執行的命令：（3）"$ mkdir -p .ssh"的做用是，若是用戶主目錄中的.ssh目錄不存在，就建立一個；（4）'cat >> .ssh/authorized_keys' < ~/.ssh/id_rsa.pub的做用是，將本地的公鑰文件~/.ssh/id_rsa.pub，重定向追加到遠程文件authorized_keys的末尾。

寫入authorized_keys文件後，公鑰登陸的設置就完成了。

 

7、遠程操做

SSH不只能夠用於遠程主機登陸，還能夠直接在遠程主機上執行操做。

上一節的操做，就是一個例子：

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

單引號中間的部分，表示在遠程主機上執行的操做；後面的輸入重定向，表示數據經過SSH傳向遠程主機。

這就是說，SSH能夠在用戶和遠程主機之間，創建命令和數據的傳輸通道，所以不少事情均可以經過SSH來完成。

下面看幾個例子。

【例1】

將$HOME/src/目錄下面的全部文件，複製到遠程主機的$HOME/src/目錄。

　　$ cd && tar czv src | ssh user@host 'tar xz'

【例2】

將遠程主機$HOME/src/目錄下面的全部文件，複製到用戶的當前目錄。

　　$ ssh user@host 'tar cz src' | tar xzv

【例3】

查看遠程主機是否運行進程httpd。

　　$ ssh user@host 'ps ax | grep [h]ttpd'

 

8、綁定本地端口

既然SSH能夠傳送數據，那麼咱們可讓那些不加密的網絡鏈接，所有改走SSH鏈接，從而提升安全性。

假定咱們要讓8080端口的數據，都經過SSH傳向遠程主機，命令就這樣寫：

　　$ ssh -D 8080 user@host

SSH會創建一個socket，去監聽本地的8080端口。一旦有數據傳向那個端口，就自動把它轉移到SSH鏈接上面，發往遠程主機。能夠想象，若是8080端口原來是一個不加密端口，如今將變成一個加密端口。

 

9、本地端口轉發

有時，綁定本地端口還不夠，還必須指定數據傳送的目標主機，從而造成點對點的"端口轉發"。爲了區別後文的"遠程端口轉發"，咱們把這種狀況稱爲"本地端口轉發"（Local forwarding）。

假定host1是本地主機，host2是遠程主機。因爲種種緣由，這兩臺主機之間沒法連通。可是，另外還有一臺host3，能夠同時連通前面兩臺主機。所以，很天然的想法就是，經過host3，將host1連上host2。

咱們在host1執行下面的命令：

　　$ ssh -L 2121:host2:21 host3

命令中的L參數一共接受三個值，分別是"本地端口:目標主機:目標主機端口"，它們之間用冒號分隔。這條命令的意思，就是指定SSH綁定本地端口2121，而後指定host3將全部的數據，轉發到目標主機host2的21端口（假定host2運行FTP，默認端口爲21）。

這樣一來，咱們只要鏈接host1的2121端口，就等於連上了host2的21端口。

　　$ ftp localhost:2121

"本地端口轉發"使得host1和host3之間彷彿造成一個數據傳輸的祕密隧道，所以又被稱爲"SSH隧道"。

下面是一個比較有趣的例子。

　　$ ssh -L 5900:localhost:5900 host3

它表示將本機的5900端口綁定host3的5900端口（這裏的localhost指的是host3，由於目標主機是相對host3而言的）。

另外一個例子是經過host3的端口轉發，ssh登陸host2。

　　$ ssh -L 9001:host2:22 host3

這時，只要ssh登陸本機的9001端口，就至關於登陸host2了。

　　$ ssh -p 9001 localhost

上面的-p參數表示指定登陸端口。

 

10、遠程端口轉發

既然"本地端口轉發"是指綁定本地端口的轉發，那麼"遠程端口轉發"（remote forwarding）固然是指綁定遠程端口的轉發。

仍是接着看上面那個例子，host1與host2之間沒法連通，必須藉助host3轉發。可是，特殊狀況出現了，host3是一臺內網機器，它能夠鏈接外網的host1，可是反過來就不行，外網的host1連不上內網的host3。這時，"本地端口轉發"就不能用了，怎麼辦？

解決辦法是，既然host3能夠連host1，那麼就從host3上創建與host1的SSH鏈接，而後在host1上使用這條鏈接就能夠了。

咱們在host3執行下面的命令：

　　$ ssh -R 2121:host2:21 host1

R參數也是接受三個值，分別是"遠程主機端口:目標主機:目標主機端口"。這條命令的意思，就是讓host1監聽它本身的2121端口，而後將全部數據經由host3，轉發到host2的21端口。因爲對於host3來講，host1是遠程主機，因此這種狀況就被稱爲"遠程端口綁定"。

綁定以後，咱們在host1就能夠鏈接host2了：

　　$ ftp localhost:2121

這裏必須指出，"遠程端口轉發"的前提條件是，host1和host3兩臺主機都有sshD和ssh客戶端。

 

11、SSH的其餘參數

SSH還有一些別的參數，也值得介紹。

N參數，表示只鏈接遠程主機，不打開遠程shell；T參數，表示不爲這個鏈接分配TTY。這個兩個參數能夠放在一塊兒用，表明這個SSH鏈接只用來傳數據，不執行遠程操做。

　　$ ssh -NT -D 8080 host

f參數，表示SSH鏈接成功後，轉入後臺運行。這樣一來，你就能夠在不中斷SSH鏈接的狀況下，在本地shell中執行其餘操做。

　　$ ssh -f -D 8080 host

要關閉這個後臺鏈接，就只有用kill命令去殺掉進程。

 

12、參考文獻

　　* SSH, The Secure Shell: The Definitive Guide: 2.4. Authentication by Cryptographic Key, O'reilly

　　* SSH, The Secure Shell: The Definitive Guide: 9.2. Port Forwarding, O'reilly

　　* Shebang: Tips for Remote Unix Work (SSH, screen, and VNC)

　　* brihatch: SSH Host Key Protection

　　* brihatch: SSH User Identities

　　* IBM developerWorks: 實戰 SSH 端口轉發

　　* Jianing YANG：ssh隧道技術簡介

　　* WikiBooks: Internet Technologies/SSH

　　* Buddhika Chamith: SSH Tunneling Explained