SSH 加密及连接过程
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SSH 加密及连接过程

公钥登录是连接服务器的一种常见操作，在此记录一下我的看法

概述

SSH 登录过程我认为应该分为两步：连接与验证，很多文章在介绍原理时，忽略了连接步骤，只讲了验证这一步，不知道这是否有必要，总是我还是写写吧，加深理解。

连接

SSH，全称 Secure Shell，是一种加密的网络传输协议，可在不安全网络中为网络服务提供安全的传输环境。

安装有 SSH 的服务端，会有一份默认的密钥对，当有客户端尝试进行 SSH 登录时，服务端会将公钥下发给客户端。对于首次连接的服务端，会提示一个我们经常看到的内容：

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$ ssh root@192.168.7.11
The authenticity of host '192.168.7.11 (192.168.7.11)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:qjwNOQ46uFsG6kDScW1JfkVzt6ms4FMPFPNRkMtNoLY.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])?

大意是：这个未知的主机不一定可信，它的指纹是 SHA256:qjwNOQ46uFsG6kDScW1JfkVzt6ms4FMPFPNRkMtNoLY，你想要继续建立连接吗？此时我们一般会输入 yes 继续连接。

随后，并不是客户端使用公钥将密码加密码传输给服务端进行验证，而是需要先连接，大致步骤如下：

  1. 通信双方协商一个 质数1 作为种子，一种加密方式后续会用到
  2. 通信双方再各自生成一个 质数，该质数作为对方的私钥，可以叫做 Server-私钥 和 Client-私钥，不告知对方。
  3. 服务端使用 Server-私钥、质数1根据加密方式生成Server-公钥；客户端类似的，生成Client-公钥
  4. 通信双方交换公钥。
  5. 服务端使用 Server-私钥、Client-公钥根据加密方式生成通信密钥，客户端使用 Client-私钥、Server-公钥根据加密方式生成通信密钥。此时 通信密钥1 必然与 通信密钥2 完全相同，相关证明可以查看迪菲-赫尔曼密钥交换
  6. 使用通信密钥进行加密通信。

验证

口令登录和公钥登录只是两种不同的身份验证方式，它们都需要建立在加密连接的基础之上，传输的数据均通过通信密钥加密。能不能连接是一码事，能不能通过身份验证又是另一码事。

口令登录

此时的过程大致如下：

  1. 客户端通过 公钥加密(密码) 将密码加密传输给服务端
  2. 服务端通过 私钥解密(密码) 获取到密码
  3. 密码验证通过则允许登录

公钥登录

此时的过程大致如下：

  1. 客户端将密钥对ID发送给服务端
  2. 服务端检查是否有匹配密钥对ID的公钥（这些公钥一般保存在 ~/.ssh/authorized_keys 下）
  3. 如果找到，则使用该公钥对随机数1 进行加密，并将加密后的内容发送给客户端
  4. 客户端收到加密内容，使用自己的私钥进行解密，得到随机数1。
  5. 客户端将连接过程中生成的通信密钥和随机数1结合，计算其 MD5，并将结果发送给服务端。
  6. 服务端使用相同方式计算 MD5，对比客户端传回的 MD5，如果匹配，则通过验证，允许登录，不要求密码

小结

连接过程与 TLS 连接类似，事实上目前互联网所有涉及加密的通信原理都类似，基本都离不开 PKI 体系

保存一份公钥，意味着你信任对应的私钥方，有时候你从某网站拿到的公钥并不是真正的公钥，可能已经被中间人替换掉，但证书指纹是无法伪造的，因此有些网站会将自己公钥证书的指纹公示在显眼的位置，以便使用者对比指纹，判断自己得到的公钥是否被替换过。总之，面对来历不明的公钥，我们需要多加注意。

密钥对一般包含公钥和私钥，公钥可以广泛传播，而私钥则需要小心保存。

公钥、私钥都可以进行加解密，但这容易产生误解，因此我们一般将公钥加密，私钥解密称为加密和解密，将私钥加密，公钥解密称为签名和验证签名。加密是为了数据安全，签名是为了向对方证明身份（我真的是私钥拥有者鸭）。

本文验证过程与很多文章不同，主要参考了 Understanding the SSH Encryption and Connection Process ，如有不对的地方，欢迎批评指正。

参考链接

Understanding the SSH Encryption and Connection Process

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