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当前文章 : 《网络协议SSH》

3/18/2019 —— 

  NetProtocol 

本文主要总结自己SSH和SSL/TLS协议的理解。

加密算法

对称加密简介

  1. 对称加密，就是加密和解密使用相同密钥的算法，密钥就是控制加密解密过程的指令，而加密算法是一组计算规则，旨在规定如何对数据进行加密和解密。俗称单密钥加密算法。
  2. 单密钥加密算法优点是算法公开、计算量小，加密酸度快，效率高；缺点是当两人距离较远，没有办法安全的传输秘钥，秘钥一旦泄露，就无安全可言。
  3. 常见单密钥加密算法
    • DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合；
    • DES（Triple DES）：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高；
    • AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高，支持128、192、256、512位密钥的加密；
    • Blowfish、RC2、RC4、RC5等等；

RSA加密简介

  1. 1976年，美国学者Dime和Henman为解决信息公开传送和密钥管理问题，提出一种新的密钥交换协议，允许在不安全的媒体上的通讯双方交换信息，安全地达成一致的密钥，这就是“公开密钥系统”。这种算法可以在不直接传递秘钥的情况下，完成解密。

  2. 非对称加密算法需要两个秘钥，公钥(publickey)和私钥(privatekey)，两者是一对，用公钥加密的数据，只能用对应的私钥才能进行解密，而用私钥加密的数据，只有用对应的公钥才能解密；因为加密和解密使用的是不同的蜜月，所以称作非对称加密。

  3. 1977年，三位数学家Rivest、Shamir 和 Adleman 设计了一种算法，可以实现非对称加密。这种算法用他们三个人的名字命名，叫做RSA算法。从那时直到现在，RSA算法一直是最广为使用的”非对称加密算法”。毫不夸张地说，只要有计算机网络的地方，就有RSA算法。

    这种算法非常可靠，密钥越长，它就越难破解。根据已经披露的文献，目前被破解的最长RSA密钥是768个二进制位。也就是说，长度超过768位的密钥，还无法破解（至少没人公开宣布）。因此可以认为，1024位的RSA密钥基本安全，2048位的密钥极其安全。

    点击此处查看RSA算法原理简介

  4. 虽然非对称加密很安全很强大，但是它也有缺点，相对于对称加密它计算量更大，计算时间更长。所以在大规模数据的安全通信场景中，普遍采用非对称加密技术来交换对称加密密钥，通信中数据都采用对称加密技术加密。

SSH协议

SSH简介

  1. SSH是Secure Shell的缩写，是有IETF网络工作小组(Network Working Group)所制定；SSH是创建在传输层和应用层的安全协议；基于此协议的网络数据进行传输时，都会被加密，即便被第三方截获，也无法进行解密，因为它采用了RSA非对称加密方式。
  2. 需要指出的是，SSH只是一种协议，存在多种实现，既有商业实现，也有开源实现。本文针对的实现是OpenSSH，它是自由软件，应用非常广泛。此外，本文只讨论SSH在Linux Shell中的用法。如果要在Windows系统中使用SSH，会用到另一种软件PuTTY/XSHELL等工具，这需要另文介绍。
  3. SSH原理简介，SSH一篇来自博客园的讲解。

基本用法

  1. 命令行远程登录

    ssh root@47.52.80.556

    如果本地用户名与远程用户名一致，登录时可以省略用户

    ssh 47.52.80.556

    ssh默认端口是22，也就是说，你的登录请求会送到远程主机的22端口，我们可以用p参数指定端口

    ssh -p 2222 root@47.52.80.556

中间人攻击(man-in-the-middle)

  1. RSA算法本身是安全的，但是还是存在中间人攻击问题，就是一个第三方用户冒充服务器接收用户的数据，然后冒充用户把数据发送给服务器。

    比如A和B两个人，A生成了一对RSA密钥，本来是B拥有A的公钥，B用来加密数据，传输给A，A用自己的私钥解密数据，看似完美。如果C想冒充A给B发送数据，就可以自己也生成一对RSA密钥，将公钥偷偷放到了B的电脑，然后冒充A给B发了消息，B接到消息后以为是A发送的，然后将回了信息，其实信息发送给了C，C接到消息后，冒充B像A发送请求，A以为是B，就像C回了信息，这样一来一回，A和B之间的所有通信，其实都被C拿到了。

  2. 解决中间人攻击

    为解决这个问题，SSH协议采用由人工判断公钥的fingerprint是否可信的方式。当使用ssh命令或工具连接服务器时，命令行会提示如下信息:

    The authenticity of host 'host (47.52.80.556)' 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)?

    一般网站或机构都会将本服务器的公钥放在网站上，这样我们就可以比对两者是否一样，如果是一样就接受连接，当我们输入yes时，系统会出现如下警告

    Warning: Permanently added 'host,47.52.80.556' (RSA) to the list of known hosts.

    然后会要求我们输入密码

    Password: (enter password)

    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。

公钥登录

  1. 所谓公钥登录，原理很简单，就是用户将自己的公钥存储到远程主机上。每次登录的时候，远程主机会向用户发送一段随机字符串，客户机用自己的私钥加密，然后发送给远程主机，远程主机用存储的用户公钥解密，如果是原来发送的字符串，就证明用户是可信的，直接允许登录shell。

  2. 公钥登录要求用户提供自己的公钥，如果没有，可以使用ssh命令创建一个

    #步骤1：
cd  ~/.ssh ls
#这两个命令就是检查是否已经存在id_rsa.pub或id_dsa.pub文件，如果文件已经存在，那么你可以跳过步骤2

#步骤2：创建一个SSH Key 
ssh-keygen -t rsa -C "你的email地址"
#代码参数含义： 
#-t指定密钥类型，默认是rsa，可以省略。 
#-C设置注释文字，比如邮箱。 
#-f指定密钥文件存储文件名

    运行完上面的命令后，系统会出现一系列提示，可以一路回车。其中有一个问题，创建过程中会让用户选择对私钥设置口令(passphrase)，如果担心私钥安全，可以设置一个，不设置就直接回车。

    命令运行结束后，在/home/.ssh/目录下，会生成两个文件，id_rsa.pub和is_rsa两个文件，前者是公钥，后者是私钥，私钥需要妥善保管。

  3. 可以运行以下命令将本地公钥传送到远程主机的host里面

    ssh-copy-id root@47.52.80.556

  4. 如果做完上述设置仍旧不能免密登录，到远程主机的/etc/ssh/sshd_config文件，检查下面几行注释是否去掉

    RSAAuthentication yes
PubkeyAuthentication yes
AuthorizedKeysFile .ssh/authorized_keys

    然后重启系统

    service ssh restart
#或者下面方式
/etc/init.d/ssh restart

  5. authorized_keys文件

    用来保存公钥的文件，当有客户机用ssh协议请求连接server主机时，远程主机会将客户机的公钥保存到$HOME/.SSH/authorized_keys文件中，公钥就是一段字符串，只要把它追加到authorized_keys文件末尾就行了。

    ssh root@47.52.80.556 'mkdir -p .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys' < ~/.ssh/id_rsa.pub

    这条命令由多个语句组成，分解开来看

    ssh root@47.52.80.556表示登录主机；

    单引号中的内容表示登录后在远程shell上执行的命令；如果用户主目录中.ssh目录不存在，就创建一个，cat>>.ssh/zuthorized_keys<~/.ssh/id_rsa.pub表示将本地公钥文件内容重定向追加到远程文件authorized_keys文件的末尾。

SSL/TLS

  1. 诞生背景

    SSH其实是专门为shell设计的通信协议，它跨了两个层，传输层和应用层，通俗点将就是只有SSH工具客户端，和SSH服务器才用的上该协议。现实环境中更需要一个通用的，建立在与应用层无关层面的一个安全传输协议，这样，不论是HTTP/FTP/POP等任何应用协议，都可以依赖其进行安全的通信传输。SSL协议就是在这种背景下诞生的。

  2. 面临问题

    SSL相比SSH，面临着一个重要问题，就是如何解决中间人攻击问题，SSL是面向广大客户群的，想要让他们使用SSL协议进行传输，不可能让每个人还去学习SSL，还人工识别比对fingerprint吧，这很明显不现实。

  3. 数字证书/原文

    为了解决这个问题，诞生了CA(certificate authority)数字证书颁发机构，该机构一般都是非常知名的权威大公司，他们为有需要的客户，比如A颁发数字证书，数字证书中包含了客户的公钥、客户信息、证书机构信息，当访问A的某个网站需要用到SSL协议时，A的服务器会让用户下载安装他们的证书(由权威CA证书颁发机构签发)，证书里有CA证书颁发机构用私钥对证书摘要加密后形成的数字签名，用数字证书签发机构的公钥(这些权威CA签发机构的公钥是浏览器提前内置的)解密数字签名，拿到证书摘要，和浏览器计算证书摘要相符，验证通过，信任问题就解决了。我们从证书里拿到客户A的公钥，然后我们用A的公钥加密数据与A通讯。

  4. HTTPS百度版/HTTPSwiki版

    读完上面内容，理解HTTPS就简单了，它的全称是 Hypertext Transfer Protocol Secure，也称为HTTP over TLS, HTTP over SSL,其实就客户端与服务系之间的HTTP通信基于TLS或则SSL协议。对于HTTP协议和SSL/TLS协议本身没有任何特殊定制，因为SSL/STL本身对HTTP协议就是透明的，HTTP在SSL/TLS上运作也不需要任何特殊处理。

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