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本帖主题: ssh学习笔记

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2006-7-25 11:22 PM No.1

发表人：osbase 社区短消息 TOP

osbase
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说明：环境：debian3.1r2+gnome+gedit+dia(建图工具)
原文发表于http://my.opera.com/cloudislet/blog/
由于图的问题（linuxsir没办法发那么多图），也建议到我的博客上看原文

现在我总结了ssh2的一些笔记，其中大部分内容来源于《ssh权威指南》一书（OReilly出版社）

ssh是一种协议，分为不兼容的ssh1和ssh2。
特点：
SSH协议的主要特性和优点：
1、使用强加密技术来保证数据的私密性。端到端通信用随机密钥进行加密，随机密钥为会话进行安全协商，会话结束后被丢弃。支持的算法有ARCFOUR,Blowfish,DES,IDEA,3DES等。
2、通信完整性，确保通信不会被修改。SSH-2基于MD5 AND SHA-1的加密hash算法。
3、认证，即发送者和接收者的身份证明。客户机和服务器双向认证。
4、授权，即对账号进行访问控制。
5、使用转发或隧道技术对其它基于tcp/ip的会话进行加密。支持三种转发，tcp端口转发，X转发，代理转发。

今天我就讲讲密钥的一些理解：

加密是为了防止未授权者读取数据而对数据增加不规则性的过程。加密算法是对增加数据不规则性所采用的方法，最初为明文，也就是“读取有意义”的数据，加密后为密文。
加密过程：使用密钥为参数，密钥是一个字符串（可能是非常长的字符串），通常只有联通的双方持有。
（摘自《ssh权威指南》一书）

个人理解：对于对称加密，只有持有密钥的双方才能互相通信，密钥既用做加密也用于解密。对于非对称加密，一方使用公钥加密，只有持有对应私钥的一方才能解密。也就是说，对称加密是“双方信任关系”（你如果能和我连接说明你也一定持有相同的密钥），非对称加密是“单方面信任关系”（也就是持有公钥的一方，信任持有密钥的一方，因为你能解密我的密文，说明你一定持有密钥，而密钥是“身份”的证明，说明你就是我要联系的人，由于公钥是公开的，持密钥的人不能信任持公钥的人）

对称加密
在对称加密(或叫单密钥加密)中，只有一个密钥用来加密和解密信息。尽管单密钥加密是一个简单的过程，但是双方都必须完全的相信对方，并都持有这个密钥的备份。但要达到这种信任的级别并不是想像中的那么简单。当双方试图建立信任关系时可能一个安全破坏已经发生了。首先密钥的传输就是一个重要问题，如果它被截取，那么这个密钥以及相关的重要信息就没有什么安全可言了。对称加密算法有ides，des，3des，4rc，blowfish等。

非对称加密
非对称加密在加密的过程中使用一对密钥，而不像对称加密只使用一个单独的密钥。一对密钥中一个用于加密，另一个用来解密。如用A加密，则用B解密；如果用B加密，则要用A解密。公钥可以公开，密钥是个人身份证明。
　重要的概念是在这对密钥中一个密钥用来公用，另一个作为私有的密钥；用来向外公布的叫做公钥，另一半需要安全保护的是私钥。非对称加密的一个缺点就是加密的速度非常慢，因为需要强烈的数学运算程序。如果一个用户需要使用非对称加密，那么即使比较少量的信息可以也要花上几个小时的时间。非对称算法有rsa，dsa。
（上面摘自网络）
《ssh权威指南》对此解释：非对称加密使用一对相关密钥（公钥，密钥），公钥和密钥使用一种“很聪明”的数学方法联系起来：使用公钥加密的数据可以用对应的密钥来解密;虽然私钥的发布是不可能的，公钥可以发布。

个人理解：在对称加密中，比如数学式子y=f（x，a），对应的反解函数x=g（y，a），其中双方A，B，如果只有A，B知道系数（也就是a，可以理解为对称密钥），那么x为明文，y为密文，A把数据x以y的形式传输，即使被第三方C拦截，C不知道系数a，也就没方法把y反解为x。如果a系数足够复杂，我们可以认为比较安全（注意，f（），g（）我们应该理解为复杂的数学式子）。

举个例子，发送一段数据（先假设都是字符a-z，A-Z），为了破坏规则性，可以在原文每三个字符加入一个新字符，新加的字符从另一个字符串按顺序提取（这一个字符串相当于系数a，引入系数）。如果约定26个英文字符中，按照原来排列a--z顺序，每一个对应接下去第三个字符(这一步可以认为是引入函数f（）)，如a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,......其中a-d，b-e，c-f...这样的对应，把字符串改变，如你发送了“hello”，接受方就显示“khoor”（h对应k，e对应h,l对应o等等），这样数据就“不规则”了。

非对称中，有公钥a，密钥b，假设数学式子y=f（x，a），解密时x=g（x，b），其中a（公钥）加密的数据y，只能由b（私钥）来解密为原来的x，f（）与g（）对应（我认为f，g即“很聪明的数学方法联系起来”合成非对称算法，如rsa，dsa），a与b对应。（大家应该把f（），g（）看成复杂的数学运算，a，b为参数）

其实，ssh协议特别简单，围绕着主要问题是怎么样“安全的传送对称密钥”（一旦对称密钥由一方安全发送到另一方，安全连接就建立起来了，以后所有数据就是经过加密的）。不过，对称密钥的“发布”是一个大问题，在对称密钥还没有到达对方时（这时就还没有启动加密），你如何“安全”的把对称密钥“给对方”呢？可以想引入另为一个密钥，那又如何保证另一个密钥的安全呢？如果能见一面就好了，不过网络环境不可能。这就是所谓的“对称密钥分布问题”（如果对称密钥泄露了，也就无所谓安全了），即怎样来保证对称密钥的安全。

这个问题怎么解决呢？这就是非对称加密的作用了。
其实ssh直接的加密解密还是使用对称密钥的（使用好几个密钥来加密，每一个有不同的作用），因为非对称性加密速度上有缺陷。我们可以引入一个假设关系：A-B，假设A能单方面安全发送数据到B，那么我们可以这么做，A生成一个对称密钥，把对称密钥安全发送给B,然后，建立起了安全连接（对称密钥已经发送去，使用对称密钥来加解密），这时候就是双方安全连接，同时说明A能单方面信任B。在安全连接下，再来验证B对A的信任关系。
“A能单方面安全发送数据到B”，这一步非常关键，而这一步就是由“非对称密钥”来实现的。

下面结合图形及解释来说明：
一假设A已经获得B的公钥，A可以通过公钥安全发送数据（A单方面安全连接B）
A可以验证B是否有对应私钥:开始连接时，A使用一个公钥B_key_pub，把自己生成的对称密钥H通过公钥（ssh1还有一个服务器非对称密钥，ssh2通过另一种密钥协商算法）加密发送给B，如果B能够解密得到对称密钥H，那么可以解决两个问题：1，B有对应A公钥B_key_pub的私钥B_key_priv（因为B能够解密得到对称密钥H），说明A是可以信任B的，解决了A单方面信任B，如果B没有私钥，不能解密H，得不到H那么以后连接也没办法解密A的数据;2，通过这种单方面安全的连接，把密钥送到了B。
注意协议中有一步，B需要发送一个确认消息给A，A用这个消息来验证B是否能不能解密数据（即B有没有私钥）,如果不能，A就不能信任B，将断开连接。

二如果都通过，此时已经是安全连接。这是A信任B，现在验证B信任A，在B的一方，也应该有A的公钥A_key_pub，此时B可以随机选择一字符串，使用A的公钥加密，通过数学计算发送给A;如果A能使用私钥A_key_priv解密，把数据解密，把结果通过数学计算发给B，B对应原文，如果能匹配，说明A有A_key_priv,也就是B能信任A了。

三双方互相信任，通过协商的对称密钥来安全连接。

总结：非对称密钥其实可以说是为对称密钥服务的，起作用就是解决“对称密钥分布问题”,建立起信任并安全传输对称密钥，可以假设，如果能面对面交换对称密钥，协商密钥细节，那么可以说是不需要非对称密钥的。

这是这几天学习ssh的笔记，本人肯定是初手，各位参考，不对的地方来信指正