SSH 的基本架构

SSH的基本架构_传输层协议

传输层协议

SSH (Secure Shell) 的传输层协议通常运行在 TCP/IP 协议之上,但也可能被用于其他数据流传输,不涉及用户认证。传输层协议的主要作用是定义了一个加密的通信通道,为后续的用户认证协议和连接协议提供了基础。它提供了数据加密传输、数据完整性保护以及数据压缩功能,确保了数据在传输过程中的安全性和可靠性。SSH 传输层协议支持多种加密算法和密钥交换方式,如对称加密算法 AES、3DES 等,非对称加密算法 RSA、DSA 等,以及密钥交换算法 Diffie-Hellman 等。

SSH的基本架构_用户认证协议

用户认证协议

SSH 的用户认证协议运行在传输层协议之上,它会将传输层确定的会话 ID 作为本次数据传输的唯一标识。用户认证由服务器端率先向客户端发起认证请求,客户端从服务器端支持的认证算法中进行选择。常见的用户认证算法包括基于密码的认证、基于公钥的认证、基于主机的认证等。用户认证协议具有时效性和失败次数限制,以防止暴力破解攻击。一旦认证成功,SSH 会话就可以正式开始数据传输。

SSH的基本架构_连接协议

连接协议

SSH 的连接协议是建立在传输层协议和用户认证协议之上的,它提供了终端会话和转发连接等功能。终端会话和转发连接都是通过加密隧道实现的,连接协议可以将加密隧道复用分为多个逻辑通道,以供高层应用协议使用。连接协议提供了以下主要功能支持:

  • Shell 会话:允许用户通过 SSH 连接远程主机并执行命令
  • 远程命令执行:允许在远程主机上执行单个命令
  • 转发 TCP/IP 连接:将本地 TCP 端口映射到远程主机的 TCP 端口
  • 转发 X11 连接:允许在本地显示远程 X Window 应用程序

通过连接协议,SSH 可以实现安全的远程访问和文件传输等功能。


SSH 的工作流程

01

版本号协商阶段

SSH (Secure Shell) 协议的版本号协商阶段是整个 SSH 连接过程的第一步。在这个阶段中,客户端向服务器发起 TCP 初始连接请求,建立连接后,服务器会向客户端发送包含版本标志字符串的报文。客户端会解析该报文的数据包,判断使用服务器端还是客户端的协议版本号,并将决定使用的协议版本号回应给服务器端。服务器端会根据客户端回应的版本协议号决定是否协商成功。如果协商成功,SSH 连接过程就会进入下一阶段;如果协商失败,TCP 连接将被断开。版本号协商阶段确保了客户端和服务器端使用相同的 SSH 协议版本,为后续的密钥交换、算法协商等步骤奠定了基础。

03

认证阶段

认证阶段是 SSH 连接过程中的关键环节。在这个阶段,客户端会向服务器端发送认证请求,包括用户名、认证方法以及认证方法的相关信息。服务器端会根据客户端发送的信息进行匹配,如果认证失败,服务器端会发送失败通知和再次认证的方法列表。客户端会重复执行认证请求,直至认证成功或达到认证次数上限。认证阶段确保了只有合法用户才能访问服务器,是保证 SSH 连接安全的重要一环。常见的认证方法包括基于密码的认证、基于公钥的认证等。

05

数据传输阶段

数据传输阶段是 SSH 连接的最终阶段,也是 SSH 协议的核心功能所在。在这个阶段中,客户端会将命令请求加密后传输给服务器,服务器会基于之前协商阶段生成的会话密钥进行解密。服务器解密后,会将命令的执行结果加密后传输给客户端,客户端对执行结果进行解密并显示在终端上。在数据传输阶段,数据会被双向加密传输,确保了通信的机密性和完整性。SSH 协议的数据传输阶段支持多种功能,如远程命令执行、文件传输、端口转发等,为用户提供了安全的远程访问服务。

02

密钥和算法协商阶段

在密钥和算法协商阶段,客户端和服务器端会通过报文向对端发布各自支持的算法列表,包括公钥算法、加密算法、MAC 算法和压缩算法。客户端和服务器端会结合自身和对方支持的算法列表,得出最终使用的算法组合。之后,双方会利用 Diffie-Hellman 密钥交换算法交换参数,生成会话密钥和会话 ID。会话密钥将用于后续的数据加密传输,而会话 ID 则用于标识这个 SSH 会话。密钥和算法协商阶段确保了 SSH 连接的安全性,通过协商出双方都支持的最佳算法组合,并生成会话密钥用于加密数据传输。

04

会话请求阶段

当认证阶段通过后,客户端会向服务器发送会话请求。服务器会根据客户端的请求进行回应,如果回应 SSH_SMSG_SUCCESS,则表示会话请求成功,SSH 连接过程进入交互会话阶段;如果回应 SSH_SMSG_FAILURE,则表示会话请求失败。会话请求阶段是 SSH 连接过程中的一个过渡阶段,确保了客户端和服务器端就会话的建立达成一致,为后续的数据传输做好准备。


SSH 的安全验证

SSH (Secure Shell) 提供了两种级别的客户端身份验证方式,以确保远程连接的安全性:

基于密码的安全验证

  • 使用账号和密码登录远程主机
  • 所有传输的数据都会被加密,提高了数据传输的安全性
  • 但无法防止"中间人"攻击,因为密码可能被截获或破解

基于密钥的安全验证

  • 需要预先在远程服务器上放置一对密钥(公钥和私钥)
  • 连接 SSH 服务器时,客户端会向服务器发送安全验证请求
  • 服务器使用存储的公钥对客户端发送的数据进行解密和验证
  • 验证成功后,服务器会使用客户端的公钥加密"质询"并发送给客户端
  • 这种方式可以有效避免"中间人"攻击,因为即使攻击者截获了加密数据,也无法解密

基于密钥的安全验证比基于密码的安全验证更加安全可靠,因为密钥更难被破解或窃取。但需要预先配置密钥,操作相对复杂一些。

SSH 通过加密和身份验证机制,为远程连接和数据传输提供了安全保障,是实现安全远程访问的重要手段。在 SSH 中选择合适的身份验证方式对于确保系统安全至关重要。


SSH 无法防止的攻击

SSH (Secure Shell) 是一种加密网络协议,用于在不安全的网络中为网络服务提供安全的操作。虽然 SSH 可以有效防御许多攻击形式,但仍存在一些无法防御的攻击方式:

密码丢失

如果用户的密码被泄露或丢失,SSH 无法保证连接的安全性。攻击者可以使用获取的密码登录系统。因此,强密码和密码管理对于 SSH 安全至关重要。

IP 和 TCP 攻击

由于 SSH 基于 TCP/IP 协议运行,因此无法防御针对 TCP 和 IP 协议本身的攻击,如 TCP SYN flood 攻击、IP 欺骗等。这些攻击可能导致拒绝服务或连接中断。

流量分析攻击

虽然 SSH 可以加密数据内容,但攻击者仍可通过监控网络流量的数据量、通信地址以及通信时间等元数据信息,进行流量分析攻击。这种攻击可能泄露敏感信息,如通信双方的身份、通信模式等。

中间人攻击

如果攻击者能够成功伪造服务器的公钥并将其植入客户端,就可以实施中间人攻击。在这种情况下,SSH 无法保证通信的机密性和完整性。

因此,虽然 SSH 提供了强大的加密和身份验证功能,但仍需要采取其他安全措施来防御上述攻击,如强密码策略、入侵检测系统、防火墙等,以确保整体系统的安全性。


SSH 与其他远程连接协议的区别

01

安全性提升

SSH 被设计为旧有的不安全远程访问协议(如 Telnet 和远程 Shell)的安全替代品。这些旧协议在网络上以明文形式传输身份验证凭据(如密码),存在被第三方截获敏感信息的风险。相比之下,SSH 使用加密来保护连接内容,从而降低了这种风险。

02

客户端-服务器架构

SSH 支持客户端-服务器架构,SSH 客户端程序连接到 SSH 服务器(如 sshd)以建立安全连接。这使得 SSH 可用于各种远程访问和管理任务,包括远程登录、命令执行、文件传输和端口转发。

03

强大的身份验证

与旧协议不同,SSH 使用公钥加密来对远程服务器和可选的用户进行身份验证,提供了更强的安全保证。SSH 还支持其他安全功能,如受密码保护的私钥。

04

灵活性和可扩展性

总的来说,与早期远程访问协议相比,SSH 的主要优势在于使用加密保护连接、支持强大的身份验证方法,以及在实现安全远程访问和管理方面的灵活性。


SSH 的优势

SSH 提供了安全的身份验证和网络通信加密,取代了不安全的协议如 Telnet 和远程 Shell。它使用公钥加密技术来验证远程计算机,并在必要时允许它验证用户,从而降低了第三方获取密码和未经授权访问远程系统的风险。

SSH的优势_安全性和加密

安全性和加密

SSH 通过加密网络流量,确保了通信的机密性和完整性。它使用强大的加密算法,如 AES 和 Blowfish,有效防止了窃听和中间人攻击。此外,SSH 还提供了密钥交换机制,确保了密钥的安全性。

SSH的优势_多功能性

多功能性

SSH 不仅支持远程登录,还支持在远程主机上执行命令、设置自动(无密码)登录、使用 SFTP 进行安全文件传输以及端口转发。这种多功能性使得 SSH 成为一种非常灵活和强大的工具。

SSH的优势_跨平台兼容性

跨平台兼容性

SSH 与大量操作系统兼容,包括类 Unix 系统和 Windows。这种广泛的兼容性使得 SSH 成为一种通用的安全通信解决方案,可以在不同环境中使用。

SSH的优势_SFTP优势

SFTP 优势

与 SCP 文件传输协议相比,SFTP 提供了更多功能,如恢复中断的传输、目录列表和远程文件删除,使其更像一种远程文件系统协议。SFTP 还被设计为比 SCP 更加平台独立。


SSH 的应用场景

SSH 是一种广泛应用于各种平台的安全协议,主要应用场景包括:

SSH的应用场景_远程登录和命令行执行

远程登录和命令行执行

SSH 可以安全地访问和操作远程计算机,通过加密认证令牌(如用户名和密码)来替代不安全的 Telnet 和远程 shell (rsh) 协议。它为远程登录和在远程主机上执行单个命令提供了安全途径。

SSH的应用场景_自动无密码登录

自动无密码登录

SSH 允许设置自动(无密码)登录远程服务器,例如使用 OpenSSH。这种方式可以避免每次登录时都需要输入密码,提高了效率和便利性。

SSH的应用场景_安全文件传输和管理

安全文件传输和管理

SSH 文件传输协议 (SFTP) 和安全拷贝协议 (SCP) 为文件传输和管理提供了安全的替代方案,可以高效地备份、复制和镜像文件。

SSH的应用场景_端口转发和网络隧道

端口转发和网络隧道

SSH 还可用于端口转发和网络流量隧道,但不应与完整的 VPN 混淆。通过 SSH 隧道,可以绕过防火墙限制,访问受限的网络资源。

SSH的应用场景_与其他工具集成

与其他工具集成

SSH 可与 rsync 等工具集成,实现高效的远程文件同步。它还可与版本控制系统(如 Git)集成,为代码管理提供安全通道。


SSH 的配置方法

SSH (Secure Shell) 的配置方法主要依赖于公钥加密技术。SSH 使用自动生成的公钥-私钥对来加密网络连接,并通过密码认证用户身份。当远程主机上存在公钥,而本地端拥有匹配的私钥时,就无需再次输入密码即可建立安全连接。为增强安全性,私钥本身也可以使用密码短语进行加锁保护。私钥的存储路径可以在命令行中指定,ssh-keygen 工具则用于生成这对公私钥。通过这种基于公钥加密的配置方式,SSH 能够为远程登录和文件传输等操作提供安全可靠的加密通道。


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