SSH 教程 ——阮一峰

SSH 教程 ——阮一峰

文章出处

SSH 基本知识

SSH（Secure Shell 的缩写）是一种网络协议，用于加密两台计算机之间的通信，并且支持各种身份验证机制。实务中，它主要用于保证远程登录和远程通信的安全，任何网络服务都可以用这个协议来加密。

SSH 是什么

历史上，网络主机之间的通信是不加密的，属于明文通信。这使得通信很不安全，一个典型的例子就是服务器登录。登录远程服务器的时候，需要将用户输入的密码传给服务器，如果这个过程是明文通信，就意味着传递过程中，线路经过的中间计算机都能看到密码，这是很可怕的。

SSH 就是为了解决这个问题而诞生的，它能够加密计算机之间的通信，保证不被窃听或篡改。它还能对操作者进行认证（authentication）和授权（authorization）。明文的网络协议可以套用在它里面，从而实现加密。

SSH 架构

SSH 的软件架构是服务器-客户端模式（Server - Client）。在这个架构中，SSH 软件分成两个部分：向服务器发出请求的部分，称为客户端（client），OpenSSH 的实现为 ssh；接收客户端发出的请求的部分，称为服务器（server），OpenSSH 的实现为 sshd。

大写的 SSH 表示协议，小写的 ssh 表示客户端软件。

另外，OpenSSH 还提供一些辅助工具软件（比如 ssh-keygen 、ssh-agent）和专门的客户端工具（比如 scp 和 sftp），这个教程也会予以介绍。

SSH客户端

OpenSSH 的客户端是二进制程序 ssh。它在 Linux/Unix 系统的位置是/usr/local/bin/ssh，Windows 系统的位置是\Program Files\OpenSSH\bin\ssh.exe。

基本用法

ssh 最常见的用途就是登录服务器，这要求服务器安装并正在运行 SSH 服务器软件。

ssh 登录服务器的命令如下。

$ ssh hostname

上面命令中，hostname是主机名，它可以是域名，也可能是 IP 地址或局域网内部的主机名。不指定用户名的情况下，将使用客户端的当前用户名，作为远程服务器的登录用户名。如果要指定用户名，可以采用下面的语法。

$ ssh user@hostname

上面的命令中，用户名和主机名写在一起了，之间使用@分隔。

用户名也可以使用ssh的-l参数指定，这样的话，用户名和主机名就不用写在一起了。

$ ssh -l username host

ssh 默认连接服务器的22端口，-p参数可以指定其他端口。

$ ssh -p 8821 foo.com

连接流程

ssh 连接远程服务器后，首先有一个验证过程，验证远程服务器是否为陌生地址。

如果是第一次连接某一台服务器，命令行会显示一段文字，表示不认识这台机器，提醒用户确认是否需要连接。

The authenticity of host 'foo.com (192.168.121.111)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:Vybt22mVXuNuB5unE++yowF7lgA/9/2bLSiO3qmYWBY.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)?

上面这段文字告诉用户，foo.com这台服务器的指纹是陌生的，让用户选择是否要继续连接（输入 yes 或 no）。

所谓“服务器指纹”，指的是 SSH 服务器公钥的哈希值。每台 SSH 服务器都有唯一一对密钥，用于跟客户端通信，其中公钥的哈希值就可以用来识别服务器。

下面的命令可以查看某个公钥的指纹。

$ ssh-keygen -l -f /etc/ssh/ssh_host_ecdsa_key.pub
256 da:24:43:0b:2e:c1:3f:a1:84:13:92:01:52:b4:84:ff   (ECDSA)

上面的例子中，ssh-keygen -l -f命令会输出公钥/etc/ssh/ssh_host_ecdsa_key.pub的指纹。

ssh 会将本机连接过的所有服务器公钥的指纹，都储存在本机的~/.ssh/known_hosts文件中。每次连接服务器时，通过该文件判断是否为陌生主机（陌生公钥）。

在上面这段文字后面，输入yes，就可以将当前服务器的指纹也储存在本机~/.ssh/known_hosts文件中，并显示下面的提示。以后再连接的时候，就不会再出现警告了。

Warning: Permanently added 'foo.com (192.168.121.111)' (RSA) to the list of known hosts

然后，客户端就会跟服务器建立连接。接着，ssh 就会要求用户输入所要登录账户的密码。用户输入并验证密码正确以后，就能登录远程服务器的 Shell 了。

服务器密钥变更

服务器指纹可以防止有人恶意冒充远程主机。如果服务器的密钥发生变更（比如重装了 SSH 服务器），客户端再次连接时，就会发生公钥指纹不吻合的情况。这时，客户端就会中断连接，并显示一段警告信息。

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@    WARNING: REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED!     @
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
IT IS POSSIBLE THAT SOMEONE IS DOING SOMETHING NASTY!
Someone could be eavesdropping on you right now (man-in-the-middle attack)!
It is also possible that the RSA host key has just been changed.
The fingerprint for the RSA key sent by the remote host is
77:a5:69:81:9b:eb:40:76:7b:13:04:a9:6c:f4:9c:5d.
Please contact your system administrator.
Add correct host key in /home/me/.ssh/known_hosts to get rid of this message.
Offending key in /home/me/.ssh/known_hosts:36

上面这段文字的意思是，该主机的公钥指纹跟~/.ssh/known_hosts文件储存的不一样，必须处理以后才能连接。这时，你需要确认是什么原因，使得公钥指纹发生变更，到底是恶意劫持，还是管理员变更了 SSH 服务器公钥。

如果新的公钥确认可以信任，需要继续执行连接，你可以执行下面的命令，将原来的公钥指纹从~/.ssh/known_hosts文件删除。

$ ssh-keygen -R hostname

上面命令中，hostname是发生公钥变更的主机名。

除了使用上面的命令，你也可以手工修改known_hosts文件，将公钥指纹删除。

删除了原来的公钥指纹以后，重新执行 ssh 命令连接远程服务器，将新的指纹加入known_hosts文件，就可以顺利连接了。

执行远程指令

SSH 登录成功后，用户就进入了远程主机的命令行环境，所看到的提示符，就是远程主机的提示符。这时，你就可以输入想要在远程主机执行的命令。

另一种执行远程命令的方法，是将命令直接写在ssh命令的后面。

$ ssh username@hostname command

上面的命令会使得 SSH 在登录成功后，立刻在远程主机上执行命令command。

下面是一个例子。

$ ssh foo@server.example.com cat /etc/hosts

上面的命令会在登录成功后，立即远程执行命令cat /etc/hosts。

采用这种语法执行命令时，ssh 客户端不会提供互动式的 Shell 环境，而是直接远程命令的执行结果输出在命令行。但是，有些命令需要互动式的 Shell 环境，这时就要使用-t参数。

# 报错
$ ssh remote.server.com emacs
emacs: standard input is not a tty

# 不报错
$ ssh -t server.example.com emacs

上面代码中，emacs命令需要一个互动式 Shell，所以报错。只有加上-t参数，ssh 才会分配一个互动式 Shell。

加密参数

SSH 连接的握手阶段，客户端必须跟服务端约定加密参数集（cipher suite）。

加密参数集包含了若干不同的加密参数，它们之间使用下划线连接在一起，下面是一个例子。

TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA

它的含义如下。

• TLS：协议
• RSA：密钥交换算法
• AES：加密算法
• 128：加密强度
• CBC：加密模式
• SHA：数字签名的 Hash 函数

下面是一个例子，客户端向服务器发出的握手信息。

Handshake protocol: ClientHello
    Version: TLS 1.2
    Random
        Client time: May 22, 2030 02:43:46 GMT
        Random bytes: b76b0e61829557eb4c611adfd2d36eb232dc1332fe29802e321ee871
    Session ID: (empty)
    Cipher Suites
        Suite: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256”
        Suite: TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
        Suite: TLS_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
        Suite: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA
        Suite: TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA
        Suite: TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA
        Suite: TLS_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA
        Suite: TLS_RSA_WITH_RC4_128_SHA
    Compression methods
        Method: null
    Extensions
        Extension: server_name
            Hostname: www.feistyduck.com
        Extension: renegotiation_info
        Extension: elliptic_curves
            Named curve: secp256r1
            Named curve: secp384r1
        Extension: signature_algorithms
            Algorithm: sha1/rsa
            Algorithm: sha256/rsa
            Algorithm: sha1/ecdsa
            Algorithm: sha256/ecdsa”

上面的握手信息（ClientHello）之中，Cipher Suites字段就是客户端列出可选的加密参数集，服务器在其中选择一个自己支持的参数集。

服务器选择完毕之后，向客户端发出回应。

Handshake protocol: ServerHello
    Version: TLS 1.2
    Random
        Server time: Mar 10, 2059 02:35:57 GMT”
        Random bytes: 8469b09b480c1978182ce1b59290487609f41132312ca22aacaf5012
    Session ID: 4cae75c91cf5adf55f93c9fb5dd36d19903b1182029af3d527b7a42ef1c32c80
    Cipher Suite: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
    Compression method: null
    Extensions
        Extension: server_name
        Extension: renegotiation_info”

上面的回应信息（ServerHello）中，Cipher Suite字段就是服务器最终选定的加密参数。

SSH命令行配置项

ssh 命令有很多配置项，修改它的默认行为。

-c

-c参数指定加密算法。

$ ssh -c blowfish,3des server.example.com
# 或者
$ ssh -c blowfish -c 3des server.example.com

上面命令指定使用加密算法blowfish或3des。

-C

-C参数表示压缩数据传输。

$ ssh -C server.example.com

-D

-D参数指定本机的 Socks 监听端口，该端口收到的请求，都将转发到远程的 SSH 主机，又称动态端口转发，详见《端口转发》一章。

$ ssh -D 1080 server

上面命令将本机 1080 端口收到的请求，都转发到服务器server。

-f

-f参数表示 SSH 连接在后台运行。

-F

-F参数指定配置文件。

$ ssh -F /usr/local/ssh/other_config

上面命令指定使用配置文件other_config。

-i

-i参数用于指定私钥，意为“identity_file”，默认值为~/.ssh/id_dsa。注意，对应的公钥必须存放到服务器，详见《密钥登录》一章。

$ ssh -i my-key server.example.com

-l

-l参数指定远程登录的账户名。

$ ssh -l sally server.example.com
# 等同于
$ ssh sally@server.example.com

-L

-L参数设置本地端口转发，详见《端口转发》一章。

$ ssh  -L 9999:targetServer:80 user@remoteserver

上面命令中，所有发向本地9999端口的请求，都会经过remoteserver发往 targetServer 的 80 端口，这就相当于直接连上了 targetServer 的 80 端口。

-m

-m参数指定校验数据完整性的算法（message authentication code，简称 MAC）。

$ ssh -m hmac-sha1,hmac-md5 server.example.com

上面命令指定数据校验算法为hmac-sha1或hmac-md5。

-o

-o参数用来指定一个配置命令。

$ ssh -o "Keyword Value"

举例来说，配置文件里面有如下内容。

User sally
Port 220

通过-o参数，可以把上面两个配置命令从命令行传入。

$ ssh -o "User sally" -o "Port 220" server.example.com

使用等号时，配置命令可以不用写在引号里面，但是等号前后不能有空格。

$ ssh -o User=sally -o Port=220 server.example.com

-p

-p参数指定 SSH 客户端连接的服务器端口。

$ ssh -p 2035 server.example.com

上面命令连接服务器的2035端口。

-q

-q参数表示安静模式（quiet），不向用户输出任何警告信息。

$ ssh –q foo.com
root’s password:

上面命令使用-q参数，只输出要求用户输入密码的提示。

-R

-R参数指定远程端口转发，详见《端口转发》一章。

$ ssh -R 9999:targetServer:902 local

上面命令需在跳板服务器执行，指定本地计算机local监听自己的 9999 端口，所有发向这个端口的请求，都会转向 targetServer 的 902 端口。

-t

-t参数在 ssh 直接运行远端命令时，提供一个互动式 Shell。

$ ssh -t server.example.com emacs

-v

-v参数显示详细信息。

$ ssh -v server.example.com

-v可以重复多次，表示信息的详细程度，比如-vv和-vvv。

$ ssh -vvv server.example.com
# 或者
$ ssh -v -v -v server.example.com

上面命令会输出最详细的连接信息。

-V

-V参数输出 ssh 客户端的版本。

$ ssh –V
ssh: SSH Secure Shell 3.2.3 (non-commercial version) on i686-pc-linux-gnu

上面命令输出本机 ssh 客户端版本是SSH Secure Shell 3.2.3。

-X

-X参数表示打开 X 窗口转发。

$ ssh -X server.example.com

-1，-2

-1参数指定使用 SSH 1 协议。

-2参数指定使用 SSH 2 协议。

$ ssh -2 server.example.com

-4，-6

-4指定使用 IPv4 协议，这是默认值。

$ ssh -4 server.example.com

-6指定使用 IPv6 协议。

$ ssh -6 server.example.com

客户端配置文件

位置

SSH 客户端的全局配置文件是/etc/ssh/ssh_config，用户个人的配置文件在~/.ssh/config，优先级高于全局配置文件。

除了配置文件，~/.ssh目录还有一些用户个人的密钥文件和其他文件。下面是其中一些常见的文件。

• ~/.ssh/id_ecdsa：用户的 ECDSA 私钥。
• ~/.ssh/id_ecdsa.pub：用户的 ECDSA 公钥。
• ~/.ssh/id_rsa：用于 SSH 协议版本2 的 RSA 私钥。
• ~/.ssh/id_rsa.pub：用于SSH 协议版本2 的 RSA 公钥。
• ~/.ssh/identity：用于 SSH 协议版本1 的 RSA 私钥。
• ~/.ssh/identity.pub：用于 SSH 协议版本1 的 RSA 公钥。
• ~/.ssh/known_hosts：包含 SSH 服务器的公钥指纹。

主机位置

用户个人的配置文件~/.ssh/config，可以按照不同服务器，列出各自的连接参数，从而不必每一次登录都输入重复的参数。下面是一个例子。

Host *
     Port 2222

Host remoteserver
     HostName remote.example.com
     User neo
     Port 2112

上面代码中，Host *表示对所有主机生效，后面的Port 2222表示所有主机的默认连接端口都是2222，这样就不用在登录时特别指定端口了。这里的缩进并不是必需的，只是为了视觉上，易于识别针对不同主机的设置。

后面的Host remoteserver表示，下面的设置只对主机remoteserver生效。remoteserver只是一个别名，具体的主机由HostName命令指定，User和Port这两项分别表示用户名和端口。这里的Port会覆盖上面Host *部分的Port设置。

以后，登录remote.example.com时，只要执行ssh remoteserver命令，就会自动套用 config 文件里面指定的参数。

单个主机的配置格式如下。

$ ssh remoteserver
# 等同于
$ ssh -p 2112 neo@remote.example.com

Host命令的值可以使用通配符，比如Host *表示对所有主机都有效的设置，Host *.edu表示只对一级域名为.edu的主机有效的设置。它们的设置都可以被单个主机的设置覆盖。

SSH密钥登录

SSH 默认采用密码登录，这种方法有很多缺点，简单的密码不安全，复杂的密码不容易记忆，每次手动输入也很麻烦。密钥登录是b比密码登录更好的解决方案。

密钥是什么

密钥（key）是一个非常大的数字，通过加密算法得到。对称加密只需要一个密钥，非对称加密需要两个密钥成对使用，分为公钥（public key）和私钥（private key）。

SSH 密钥登录采用的是非对称加密，每个用户通过自己的密钥登录。其中，私钥必须私密保存，不能泄漏；公钥则是公开的，可以对外发送。它们的关系是，公钥和私钥是一一对应的，每一个私钥都有且仅有一个对应的公钥，反之亦然。

如果数据使用公钥加密，那么只有使用对应的私钥才能解密，其他密钥都不行；反过来，如果使用私钥加密（这个过程一般称为“签名”），也只有使用对应的公钥解密。

密钥登录的过程

SSH 密钥登录分为以下的步骤。

预备步骤，客户端通过ssh-keygen生成自己的公钥和私钥。

第一步，手动将客户端的公钥放入远程服务器的指定位置。

第二步，客户端向服务器发起 SSH 登录的请求。

第三步，服务器收到用户 SSH 登录的请求，发送一些随机数据给用户，要求用户证明自己的身份。

第四步，客户端收到服务器发来的数据，使用私钥对数据进行签名，然后再发还给服务器。

第五步，服务器收到客户端发来的加密签名后，使用对应的公钥解密，然后跟原始数据比较。如果一致，就允许用户登录。

ssh-key命令：生成密钥

基本用法

密钥登录时，首先需要生成公钥和私钥。OpenSSH 提供了一个工具程序ssh-keygen命令，用来生成密钥。

直接输入ssh-keygen，程序会询问一系列问题，然后生成密钥。

$ ssh-keygen

通常做法是使用-t参数，指定密钥的加密算法。

$ ssh-keygen -t dsa

上面示例中，-t参数用来指定密钥的加密算法，一般会选择dsa算法或rsa算法。注意，这个参数没有默认值。

输入上面的命令以后，ssh-keygen会要求用户回答一些问题。

$ ssh-keygen -t dsa
Generating public/private dsa key pair.
Enter file in which to save the key (/home/username/.ssh/id_dsa):  press ENTER
Enter passphrase (empty for no passphrase): ********
Enter same passphrase again: ********
Your identification has been saved in /home/username/.ssh/id_dsa.
Your public key has been saved in /home/username/.ssh/id_dsa.pub.
The key fingerprint is:
14:ba:06:98:a8:98:ad:27:b5:ce:55:85:ec:64:37:19 username@shell.isp.com

上面示例中，执行ssh-keygen命令以后，会出现第一个问题，询问密钥保存的文件名，默认是~/.ssh/id_dsa文件，这个是私钥的文件名，对应的公钥文件~/.ssh/id_dsa.pub是自动生成的。用户的密钥一般都放在主目录的.ssh目录里面。

配置项

ssh-keygen的命令行配置项，主要有下面这些。

（1）-b

-b参数指定密钥的二进制位数。这个参数值越大，密钥就越不容易破解，但是加密解密的计算开销也会加大。

一般来说，-b至少应该是1024，更安全一些可以设为2048或者更高。

（2）-C

-C参数可以为密钥文件指定新的注释，格式为username@host。

下面命令生成一个4096位 RSA 加密算法的密钥对，并且给出了用户名和主机名。

$ ssh-keygen -t rsa -b 4096 -C "your_email@domain.com"

（3）-f

-f参数指定生成的私钥文件。

$ ssh-keygen -t dsa -f mykey

上面命令会在当前目录生成私钥文件mykey和公钥文件mykey.pub。

（4）-F

-F参数检查某个主机名是否在known_hosts文件里面。

$ ssh-keygen -F example.com

（5）-N

-N参数用于指定私钥的密码（passphrase）。

$ ssh-keygen -t dsa -N secretword

（6）-p

-p参数用于重新指定私钥的密码（passphrase）。它与-N的不同之处在于，新密码不在命令中指定，而是执行后再输入。ssh 先要求输入旧密码，然后要求输入两遍新密码。

（7）-R

-R参数将指定的主机公钥指纹移出known_hosts文件。

$ ssh-keygen -R example.com

（8）-t

-t`参数用于指定生成密钥的加密算法，一般为`dsa`或`rsa

手动上传公钥

生成密钥以后，公钥必须上传到服务器，才能使用公钥登录。

OpenSSH 规定，用户公钥保存在服务器的~/.ssh/authorized_keys文件。你要以哪个用户的身份登录到服务器，密钥就必须保存在该用户主目录的~/.ssh/authorized_keys文件。只要把公钥添加到这个文ls件之中，就相当于公钥上传到服务器了。每个公钥占据一行。如果该文件不存在，可以手动创建。

用户可以手动编辑该文件，把公钥粘贴进去，也可以在本机计算机上，执行下面的命令。

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

上面示例中，user@host要替换成你所要登录的用户名和主机名。

注意，authorized_keys文件的权限要设为644，即只有文件所有者才能写。如果权限设置不对，SSH 服务器可能会拒绝读取该文件。

$ chmod 644 ~/.ssh/authorized_keys

只要公钥上传到服务器，下次登录时，OpenSSH 就会自动采用密钥登录，不再提示输入密码。

$ ssh -l username shell.isp.com
Enter passphrase for key '/home/you/.ssh/id_dsa': ************
Last login: Mon Mar 24 02:17:27 2014 from ex.ample.com
shell.isp.com>

上面例子中，SSH 客户端使用私钥之前，会要求用户输入密码（passphrase），用来解开私钥。