用SSH密钥对登录,靠谱吗?原理解析
在《使用wireshark分析ssh口令登录细节》和《ssh工具,开发者必须有所了解》 这两篇文章中,我们知道了SSH登录有两种登录验证方式,其中口令登录方式使用简单,但会遇到安全问题,比如遇到中间人攻击,就会泄漏服务器的root口令。所以从安全的角度来看,建议使用另外一种登录验证方式,这就是密钥对登录方式。
密钥对验证方式对于初学者来说并不是很友好,所以我分两篇文章把这个事情说清楚,本文主要从原理的角度讲解,让你了解这种方式运作的流程,下一篇从实战的角度手把手教你登录ssh服务器。
对于开发者来说,也请务必学会使用密钥对方式登录服务器,因为现在很多应用和服务推荐这种方式,比如Github就可以使用密钥对方式连接,AWS默认就禁止口令登录。
网上有很多文章介绍ssh口令登录,但客观的说,很多文章讲错了。
很多人大概是这样理解的,客户端生成一个公开密码学算法的密钥对(注意不是ssh服务器端的密钥对),然后将公钥放到ssh服务器上的 authorized_keys 文件中(潜台词就是你有ssh权限才能操作)。
然后ssh如何登录呢?在连接过程中,会将客户端密钥对的公钥发送给ssh服务器,服务器在 authorized_keys 文件中匹配到这个公钥,就认为登录成功了,其实这个理解是有问题的。
核心的两个问题:
- ssh登录的时候,并不是将公钥发送给ssh服务器,如果是这样,中间人会拿到对应的公钥,从而也能成功控制ssh服务器。
- 密钥对登录方式是完全安全的(目前我的理解),也不会遇到中间人攻击。
知道了这个结论后,我们看看详细的登录验证过程,在《使用wireshark分析ssh口令登录细节》中说过,ssh登录分为两个阶段,不管是哪一种登录验证,第一阶段的过程都是相同的,区别在于第二阶段。
有的同学说,这次你为啥不用wireshark分析了?因为第二阶段的消息传递都是加密保护的,并不能解密出具体的消息格式,这一点和TLS协议非常不同,TLS协议有多种方式可以解密出明文,而SSH协议是不支持的,所以wireshark只能显示密文。
基于这一点,本文就不用wireshark分析了,简单谈一谈ssh密钥对登录的流程,要经过多个消息交互。
第二阶段具体的流程如下:
1:ssh客户端生成一个 key ID(这个ID是基于密钥对的公钥算出来的,具体格式未知),再一次说明,这个密钥对不是服务器的,使用会话密钥加密后发送给服务器端。
2:服务器端从 authorized_keys 文件中匹配 key ID,如果匹配,此时还不能证明这个ssh客户端是真正的客户端密钥对的主人。
3:服务器端生成一个随机数,然后用客户端的公钥加密后发送给客户端。
4:客户端使用自己的私钥解密出服务器端的随机数,注意,如果某个攻击者仅仅有客户端的公钥,它是无法解密出的,因为攻击者没有对应的私钥。
5:为了向服务器端证明它能解密出这个随机数,客户端将解密出的随机数用会话密钥加密,将得到的值进行MD5运算。然后将这个值发送给服务器,以便响应(4)阶段的消息。
6:服务器端对原始随机数也使用会话密钥加密,再进行MD5计算,如果得出的值和(5)阶段客户端发送的一致,代表双方的登录校验通过。
服务器端使用服务器密钥对公钥指纹像客户端证明它就是真正的服务器端;而客户端使用它自己的密钥对向服务器证明它就是真实的客户端。
由于在验证过程中,客户端密钥对的公钥不会传输,所以即使遇到中间人攻击,攻击者也不会获取到公钥(不考虑客户端机器本身遇到攻击了)。
如果客户端的公钥曾经泄漏过,攻击者也不能成功登录ssh服务器,原因是攻击者没有私钥,无法解密出随机数,从而不能完成验证。
当然如果客户端密钥对公钥和私钥全部泄漏了,那就当我什么也没说,所以定期更换密钥对还是有好处的。
基于以上两点,我认为ssh密钥对登录是安全的,也是推荐的。
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ssh工作流程及原理-SSH(Secure Shell Protocol,安全的壳程序协议),它可以通过数据包加密技术将等待传输的数据包加密后再传输到网络上。ssh协议本身提供两个服务器功能:一个是类似telnet的远程连接使用shell的服务器;另一个就是类似ftp服务的sftp-server,提供更安全的ftp服务。 连接加密技术简介 目前常见的网络数据包加密技术通常是通过“非对称密钥系统”来处理的。主要通过两把不一样的公钥与私钥来进行加密与解密的过程。 公钥(public key):提供给远程主机进行数据加密的行为,所有人都可获得你的公钥来将数据加密。 私钥(private key):远程主机使用你的公钥加密的数据,在本地端就能够使用私钥来进行解密。私钥只有自己拥有。 SSH工作过程:在整个通讯过程中,为实现SSH的安全连接,服务端与客户端要经历如下五个阶段: 版本号协商阶段 SSH目前包括SSH1和SSH2两个版本,双方通过版本协商确定使用的版本 密钥和算法协商阶段 SSH支持多种加密算法,双方根据本端和对端支持的算法,协商出最终使用的算法 认证阶段 SSH客户端向服务器端发起认证请求,服务器端对客户端进行认证 会话请求阶段 认证通过后,客户端向服务器端发送会话请求 交互会话阶段 会话请求通过后,服务器端和客户端进行信息的交互 一、版本协商阶段 服务器端打开端口22,等待客户端连接; 客户端向服务器端发起TCP初始连接请求,TCP连接建立后,服务器向客户端发送第一个报文,包括版本标志字符串,格式为“SSH-<主协议版本号>.<次协议版本号>.<软件版本号>”,协议版本号由主版本号和次版本号组成,软件版本号主要是为调试使用。 客户端收到报文后,解析该数据包,如果服务器的协议版本号比自己的低,且客户端能支持服务器端的低版本,就使用服务器端的低版本协议号,否则使用自己的协议版本号。 客户端回应服务器一个报文,包含了客户端决定使用的协议版本号。服务器比较客户端发来的版本号,决定是否能同客户端一起工作。如果协商成功,则进入密钥和算法协商阶段,否则服务器断开TCP连接。 说明:上述报文都是采用明文方式传输。 二、密钥和算法协商阶段 服务器端和客户端分别发送算法协商报文给对端,报文中包含自己支持的公钥算法列表、加密算法列表、MAC(Message Authentication Code,消息验证码)算法列表、压缩算法列表等等。 服务器端和客户端根据对端和本端支持的算法列表得出最终使用的算法。 服务器端和客户端利用DH交换(Diffie-Hellman Exchange)算法、主机密钥对等参数,生成会话密钥和会话ID。 由此,服务器端和客户端就取得了相同的会话密钥和会话ID。对于后续传输的数据,两端都会使用会话密钥进行加密和解密,保证了数据传送的安全。在认证阶段,两端会使用会话用于认证过程。 会话密钥的生成: 客户端需要使用适当的客户端程序来请求连接服务器,服务器将服务器的公钥发送给客户端。(服务器的公钥产生过程:服务器每次启动sshd服务时,该服务会主动去找/etc/ssh/ssh_host*文件,若系统刚装完,由于没有这些公钥文件,因此sshd会主动去计算出这些需要的公钥文件,同时也会计算出服务器自己所需要的私钥文件。) 服务器生成会话ID,并将会话ID发给客户端。 若客户端第一次连接到此服务器,则会将服务器的公钥数据记录到客户端的用户主目录内的~/.ssh/known_hosts。若是已经记录过该服务器的公钥数据,则客户端会去比对此次接收到的与之前的记录是否有差异。客户端生成会话密钥,并用服务器的公钥加密后,发送给服务器。 ****服务器用自己的私钥将收到的数据解密,获得会话密钥。 服务器和客户端都知道了会话密钥,以后的传输都将被会话密钥加密。 三、认证阶段 SSH提供两种认证方法: 基于口令的认证(password认证):客户端向服务器发出password认证请求,将用户名和密码加密后发送给服务器,服务器将该信息解密后得到用户名和密码的明文,与设备上保存的用户名和密码进行比较,并返回认证成功或失败消息。 基于密钥的认证(publickey认证):客户端产生一对公共密钥,将公钥保存到将要登录的服务器上的那个账号的家目录的.ssh/authorized_keys文件中。认证阶段:客户端首先将公钥传给服务器端。服务器端收到公钥后会与本地该账号家目录下的authorized_keys中的公钥进行对比,如果不相同,则认证失败;否则服务端生成一段随机字符串,并先后用客户端公钥和会话密钥对其加密,发送给客户端。客户端收到后将解密后的随机字符串用会话密钥发送给服务器。如果发回的字符串与服务器端之前生成的一样,则认证通过,否则,认证失败。 注:服务器端对客户端进行认证,如果认证失败,则向客户端发送认证失败消息,其中包含可以再次认证的方法列表。客户端从认证方法列表中选取一种认证方法再次进行认证,该过程反复进行。直到认证成功或者认证次数达到上限,服务器关闭连接为止。实例