使用wireshark分析ssh口令登录细节

在 《ssh工具，开发者必须有所了解》 这篇文章中，概念性介绍了ssh知识，可对大多数人来说，会使用ssh工具才更有用，比如对我来说，成功登录ssh服务器后，才有动力继续了解其他ssh功能。

ssh登录通常有两种方式，分别是口令验证和密钥对验证，口令登录非常简单，运行 ssh root@localhost，然后输入正确口令后就能成功登录。

可你知道背后的细节吗？这也是我写这篇文章的目的，ssh协议和tls协议一样，都组合了很多密码学算法，用于解决网络安全问题，掌握ssh协议的原理对于理解密码学很有帮助，密码学算法有很多，比如AES对称密钥算法，公开密钥算法（DH密钥协商算法，RSA非对称加密算法），MAC算法，Hash算法，如果你大概了解这些算法，理解ssh协议会相对简单一点，否则可能会比较吃力。

了解ssh协议另外一个好处就是，遇到问题的时候就不会慌乱，也能够更安全的使用ssh。

本文先介绍相对简单的ssh口令登录，在介绍之前，先了解ssh协议的三个子协议：

• transport layer：传输层协议运行在 TCP/IP 协议之上，负责密钥交换和服务器验证，保证数据通道具备加密性和完整性

• user authentication layer：服务器验证客户端，有口令登录和密钥对两种验证方式，需要注意的是客户端验证是 client-driven，由客户端选择验证具体的验证方式。

• connection layer：这个协议能够构建加密通道，从而提供给其他应用层协议使用。

这三个协议中，最后一个相对复杂，本文主要讲解前二个协议。

ssh口令登录主要分为两个阶段，第一阶段是协商出一个会话密钥，在客户端和服务器端之间构建一条安全的通道。第二个阶段在这条通道上验证客户端登录权限。

ssh服务器默认绑定在22端口，监听客户端的请求，在启动的时候会生成一个密钥对（公钥和私钥），一般是RSA算法密钥对，在第一阶段会将公钥发送给ssh客户端，主要让客户端确认ssh服务器端的身份，除了这个作用，我 目前 没有看到这个密钥对还有其他作用。

为什么说“目前”呢？因为我并没有看 ssh rfc 文档，是通过 wireshark 抓包了解 ssh 协议的，从概念性上 猜测 ssh协议原理。

先上一张图，看看ssh登录产生了那些包，大家可以wireshark抓包，然后过滤出ssh包（不看 tcp 包）：

其中红线就是ssh登录的第一阶段，该阶段一般输入 ssh root@localhost 就能产生。

蓝色就是ssh登录的第二阶段，输入口令后就会产生这些包。

接下去我们先介绍第一个阶段发生了什么：

1：客户端首先发送一个连接请求（序号4），告诉服务器端它目前支持的ssh版本号。

2：服务器端也响应ssh版本号，双方一般协商出的版本号是 ssh v2

3：客户端初始化连接（序号9），进行密钥交换，告诉客户端其支持的各类算法，如下图：

4：然后服务器端也告诉客户端其支持的各类算法（序号10），最后协商出一致的算法，并发送服务器公开密钥对的公钥。

5：如果第一次ssh登录，ssh客户端会提示用户确认服务器公开密钥对公钥的指纹（即公钥的md5值），当然这个在网络包中是体现不出来的。

如果你第一次ssh登录，会出现下图：

如果你确认该指纹就是你想连接ssh服务器的，那么就会将公钥保存到 ~/.ssh/known_hosts 文件中，下一次你再登录的时候，ssh客户端发现指纹和ssh服务器发送的指纹是一致的，就不会再让你确认了。

指纹非常重要，后面我会再说。

6：客户端接下去就是要发送 DH 算法密钥对的公钥了（序号13），注意这个密钥对和服务器公开密钥对不是一回事

不管是客户端还是服务器端，各自保留自己的 DH 密钥对的私钥，并将自己的 DH 密钥对的公钥发送给对方，这样双方就会协商出最终的会话密钥（用于对称加密）。

DH 算法就不多描述了，有兴趣可以看看我的书 《深入浅出HTTPS：从原理到实战》 ，这个算法非常安全，黑客仅仅通过截获网络和机器也是破解不了的，因为各自的私钥都在内存中，也不会通过网络传输。

具体如下图：

7：服务器发送 DH 算法密钥对的公钥（序号15），双方协商出只有他们才知道的会话密钥。

8：客户端发送一个 New Keys 数据包（序号16），表示双方构建了一个加密通道。

上述就是ssh登录的第一阶段，第二阶段中产生的数据都会用会话密钥进行加密了。

第二阶段相对很简单，就是客户端决定验证方式，如果是口令验证，就是将口令加密发送给服务器，如果服务器确认了，就成功登录，具体如下图：

最后一个问题，这种方式登录安全吗？相对是安全的，因为口令并不是明文传输的。

但这种方式会遇到中间人攻击，还记得那个指纹吗？其实很少人会去确认这个指纹是不是属于“真实ssh服务器”的，一大串数字，还要你手动根据服务器发送的公钥计算指纹，然后再比较，真的很考验人。

如果你不确认，可能真的会有风险，想想看，如果在连接的时候，某个黑客截获了你的数据包，然后发送了他密钥对的公钥，而你没有确认指纹，那么后续所有的ssh数据包都是和黑客在通讯，他就会成功知道服务器口令了。

危险在于，你以为在和“真实ssh服务器”在通信，可实际上是和黑客在通信，有什么好的解决办法吗？如果是口令登录，确实没有，所以后面我会介绍另外一种登录验证方式。