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，会生成一个随机数 R，使用客户端的公钥对 R 进行加密，然后发送给客户端，要求客户端证明自己的身份。

第四步，客户端收到服务器发来的数据，使用自己的私钥进行解密，得到随机数 R，再加上当前和服务器会话的 sessionKey，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，需要进行验签，服务器此刻有 R，也有 sessionKey，使用客户端的的公钥验签。如果一致，就允许用户登录。

ssh-keygen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。

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$ ssh-keygen

通常做法是使用-t参数，指定密钥的加密算法。

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$ 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。如果省略该参数，默认使用 RSA 算法。

输入上面的命令以后，ssh-keygen会要求用户回答一些问题。

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$ 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。

如果选择rsa算法，生成的密钥文件默认就会是~/.ssh/id_rsa（私钥）和~/.ssh/id_rsa.pub（公钥）。

接着，就会是第二个问题，询问是否要为私钥文件设定密码保护（passphrase）。这样的话，即使入侵者拿到私钥，还是需要破解密码。如果为了方便，不想设定密码保护，可以直接按回车键，密码就会为空。后面还会让你再输入一次密码，两次输入必须一致。注意，这里“密码”的英文单词是 passphrase，这是为了避免与 Linux 账户的密码单词 password 混淆，表示这不是用户系统账户的密码。

最后，就会生成私钥和公钥，屏幕上还会给出公钥的指纹，以及当前的用户名和主机名作为注释，用来识别密钥的来源。

公钥文件和私钥文件都是文本文件，可以用文本编辑器看一下它们的内容。公钥文件的内容类似下面这样。

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ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAABIwAAAIEAvpB4lUbAaEbh9u6HLig7amsfywD4fqSZq2ikACIUBn3GyRPfeF93l/
weQh702ofXbDydZAKMcDvBJqRhUotQUwqV6HJxqoqPDlPGUUyo8RDIkLUIPRyq
ypZxmK9aCXokFiHoGCXfQ9imUP/w/jfqb9ByDtG97tUJF6nFMP5WzhM= username@shell.isp.com

上面示例中，末尾的username@shell.isp.com是公钥的注释，用来识别不同的公钥，表示这是哪台主机（shell.isp.com）的哪个用户（username）的公钥，不是必需项。

注意，公钥只有一行。因为它太长了，所以上面分成三行显示。

下面的命令可以列出用户所有的公钥。

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$ ls -l ~/.ssh/id_*.pub

生成密钥以后，建议修改它们的权限，防止其他人读取。

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$ chmod 600 ~/.ssh/id_rsa
$ chmod 600 ~/.ssh/id_rsa.pub

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。

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$ 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。

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$ 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。

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$ ssh-keygen -F example.com

（5）-N

-N参数用于指定私钥的密码（passphrase）。

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$ 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。

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$ 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

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。

手动上传

用户可以手动编辑该文件，把公钥粘贴进去，

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cat <pub key you upload> >> authorized_keys

也可以在本机计算机上，执行下面的命令。

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$ 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，~/.ssh/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 服务器会拒绝读取该文件。然后要求用户输入密码登录。

具体请看文件权限问题小节

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$ 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。

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$ 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。

如何理解~/.ssh/known_hosts文件和~/.ssh/authorized_keys文件的区别？

• 别人通过 SSH 连我的时候，只有当发起方的公钥已经保存在~/.ssh/authorized_keys文件中的时候，才可以免密登录

• 当我通过 SSH 连别人的时候，目标服务器的公钥（具体来说是目标服务器的公钥的指纹)，会保存在~/.ssh/known_hosts文件中。当目标服务器的公钥有所变化的时候，给与发起连接的一方提醒，防止有人恶意冒充目标服务器。

  具体请看《SSH 客户端》

ssh-copy-id 命令：自动上传公钥

OpenSSH 自带一个ssh-copy-id命令，可以自动将公钥拷贝到远程服务器的~/.ssh/authorized_keys文件。如果~/.ssh/authorized_keys文件不存在，ssh-copy-id命令会自动创建该文件。

用户在本地计算机执行下面的命令，就可以把本地的公钥拷贝到服务器。

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$ ssh-copy-id -i key_file user@host

上面命令中，-i参数用来指定公钥文件，user是所要登录的账户名，host是服务器地址。如果省略用户名，默认为当前的本机用户名。执行完该命令，公钥就会拷贝到服务器。

注意，公钥文件可以不指定路径和.pub后缀名，ssh-copy-id会自动在~/.ssh目录里面寻找。

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$ ssh-copy-id -i id_rsa user@host

上面命令中，公钥文件会自动匹配到~/.ssh/id_rsa.pub。

甚至也可以不指定-i参数，默认会上传~/.ssh/id_rsa.pub。

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$ ssh-copy-id user@host

在 Windows 环境下使用时，则默认使用/c/Users/<user_name>/.ssh/id_rsa.pub

在 Windows 环境下，PowerShell 中不自带ssh-copy-id命令，如果你安装了 Git Bash，可以在 Git Bash 中执行ssh-copy-id命令。

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wwwli@LAPTOP-LK MSYS /c/Windows/system32
$ ssh-copy-id root@xiashuo.xyz
/usr/bin/ssh-copy-id: INFO: Source of key(s) to be installed: "/c/Users/wwwli/.ssh/id_rsa.pub"
/usr/bin/ssh-copy-id: INFO: attempting to log in with the new key(s), to filter out any that are already installed
/usr/bin/ssh-copy-id: INFO: 1 key(s) remain to be installed -- if you are prompted now it is to install the new keys
root@xiashuo.xyz's password:

Number of key(s) added: 1

Now try logging into the machine, with:   "ssh 'root@xiashuo.xyz'"
and check to make sure that only the key(s) you wanted were added.

ssh-copy-id会采用密码登录，系统会提示输入远程服务器的密码。上传之后，下次登录时，OpenSSH 就会自动采用密钥登录，不再提示输入密码。

注意，ssh-copy-id是直接将公钥添加到authorized_keys文件的末尾。如果authorized_keys文件的末尾不是一个换行符，会导致新的公钥添加到前一个公钥的末尾，两个公钥连在一起，使得它们都无法生效。所以，如果authorized_keys文件已经存在，使用ssh-copy-id命令之前，务必保证authorized_keys文件的末尾是换行符（假设该文件已经存在）。

ssh-agent 命令，ssh-add 命令

基本用法

如果私钥设置了密码，那么每次使用都必须输入密码，有时让人感觉非常麻烦。比如，连续使用scp命令远程拷贝文件时，每次都要求输入密码。

ssh-agent命令就是为了解决这个问题而设计的，它让用户在整个 Bash 对话（session）之中，只在第一次使用 SSH 命令时输入密码，然后将私钥保存在内存中，后面都不需要再输入私钥的密码了。

第一步，使用下面的命令新建一次命令行对话。

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$ ssh-agent bash

上面命令中，如果你使用的命令行环境不是 Bash，可以用其他的 Shell 命令代替。比如zsh和fish。

如果想在当前对话启用ssh-agent，可以使用下面的命令。

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$ eval `ssh-agent`

上面命令中，ssh-agent会先自动在后台运行，并将需要设置的环境变量输出在屏幕上，类似下面这样。

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$ ssh-agent
SSH_AUTH_SOCK=/tmp/ssh-barrett/ssh-22841-agent; export SSH_AUTH_SOCK;
SSH_AGENT_PID=22842; export SSH_AGENT_PID;
echo Agent pid 22842;

eval命令的作用，就是运行上面的ssh-agent命令的输出，设置环境变量。

第二步，在新建的 Shell 对话里面，使用ssh-add命令添加默认的私钥（比如~/.ssh/id_rsa，或~/.ssh/id_dsa，或~/.ssh/id_ecdsa，或~/.ssh/id_ed25519）。

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$ ssh-add
Enter passphrase for /home/you/.ssh/id_dsa: ********
Identity added: /home/you/.ssh/id_dsa (/home/you/.ssh/id_dsa)

上面例子中，添加私钥时，会要求输入密码。以后，在这个对话里面再使用密钥时，就不需要输入私钥的密码了，因为私钥已经加载到内存里面了。

如果添加的不是默认私钥，ssh-add命令需要显式指定私钥文件。

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$ ssh-add my-other-key-file

上面的命令中，my-other-key-file就是用户指定的私钥文件。

第三步，使用 ssh 命令正常登录远程服务器。

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$ ssh remoteHost

上面命令中，remoteHost是远程服务器的地址，ssh 使用的是默认的私钥。这时如果私钥设有密码，ssh 将不再询问密码，而是直接取出内存里面的私钥。

如果要使用其他私钥登录服务器，需要使用 ssh 命令的-i参数指定私钥文件。

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$ ssh –i OpenSSHPrivateKey remoteHost

最后，如果要退出ssh-agent，可以直接退出子 Shell（按下 Ctrl + d），也可以使用下面的命令。

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$ ssh-agent -k

ssh-add命令

ssh-add命令用来将私钥加入ssh-agent，它有如下的参数。

（1）-d

-d参数从内存中删除指定的私钥。

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$ ssh-add -d name-of-key-file

（2）-D

-D参数从内存中删除所有已经添加的私钥。

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$ ssh-add -D

（3）-l

-l参数列出所有已经添加的私钥。

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$ ssh-add -l

关闭密码登录

为了安全性，启用密钥登录之后，最好关闭服务器的密码登录。

对于 OpenSSH，具体方法就是打开服务器 sshd 的配置文件/etc/ssh/sshd_config，将PasswordAuthentication这一项设为no。

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PasswordAuthentication no

修改配置文件以后，不要忘了重新启动 sshd，否则不会生效。

关于/etc/ssh/sshd_config的配置项的具体意义，请看《SSH 服务器端》的sshd 配置项小节

配置密钥登录过程中可能出现的问题

文件权限问题

~/.ssh/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 服务器会拒绝读取该文件。然后要求用户输入密码登录。

此时在/var/log/secure文件中会出现错误日志

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Authentication refused: bad ownership or modes for file /root/.ssh/authorized_keys

其实这也很好理解，~/.ssh/authorized_keys文件关系到 SSH 免密登录，如果权限给太多了，系统会认为文件不安全，所以拒绝使用。

此外，用户家目录权限为 755 或者 700，不能是 77x。

~/.ssh目录的权限必须是 700。

ssh、sshd 的配置文件和公钥私钥文件的权限应该为 600

还有《SSH 客户端》中提到的~/.ssh/known_hosts文件的权限也应该是 644

如果发现免密登录出现问题，第一个从文件权限的角度排查。

同时这个问题也告诉我们，不要无脑给任何文件 777 权限，一些关键文件，给 777 权限会有重大安全隐患。

无法修改 authorized_keys

当我们使用ssh-copy-id或者cat <pub key you upload> >> authorized_keys将公钥追加到authorized_keys中的时候，可能会报错

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chmod: changing permissions of ‘authorized_keys’: Operation not permitted

于是乎很熟悉的给文件加写的权限：

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$ chmod 644 authorized_keys

依然报错

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chmod: changing permissions of ‘authorized_keys’: Operation not permitted

此时就只能通过chattr命令来修改权限了

chmod 的底层实现是 chattr 命令，用此命的功能更为强大，甚至可以锁定文件，即使 root 用户也操作不了此文件。

通过lsattr查看权限

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$ lsattr authorized_keys

放开权限，减号（-）代表去掉的意思，反之加号（+）代表增加的意思。

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$ chattr -ia authorized_keys 

再次赋权

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$ chmod 644 authorized_keys

然后发现就可以写入了，成功写入之后，记得恢复权限

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$ chattr +ia authorized_keys 

配置 /etc/ssh/sshd_config

想要配置免密登录，还需要配置/etc/ssh/sshd_config

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RSAAuthentication yes
PubkeyAuthentication yes
AuthorizedKeysFile .ssh/authorized_keys
PermitRootLogin yes
PasswordAuthentication no #此行会关闭密码登录功能，请确认密钥登陆功能设置好后再添加

以上内容在配置文件里都有对应行，但被注释了起来，可通过删除注释符号设置，也可直接追加到文件末尾。

然后执行systemctl restart sshd重启sshd服务即可。

关于/etc/ssh/sshd_config的配置项的具体意义，请看《SSH 服务器端》的sshd 配置项小节