11.SSH公私钥验证

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SSH是否真的安全

背景

在配置完git公钥之后，首次使用git从仓库拉取代码时，都会有如下提示：
问题：
1. 为什么要验证这个指纹？
2. 如何验证这个指纹是否正确呢？
3. SSH通信、代理服务是否真的安全呢？

公钥是否被篡改

理论基础

按照公、私钥的原理（TLS、SSH都适用）：通信双方在握手时先通过公私钥加密的方式，协商出一个加密算法，然后进行对称加密密钥交换，后续传输数据时则使用对称加密算法
当通信双方存在中间人时，例如中间使用了代理服务，此时代理服务器可以获取到通信双方的所有数据，那么这样到底安全吗？
- 正常情况下，代理服务器虽然获取了双方的所有数据，但都是在TCP传输层的，因为缺少会话层的密钥，所以无法对数据进行解密
- **但是假设通信双方在首次握手时，中间人伪造了双方的公钥，分发给双方。**即通信双方拥有的对方的公钥信息是篡改过的，那么此时通信双方的数据在经过中间人时，中间人就可以利用自己的私钥进行解密，获取所有数据，然后再通过公钥进行加密传输给对方。这样整个通信过程就是完全透明的，而通信双方完全不知道。
初步结论：
- 验证对端的公钥是否正确是很必要的一件事情
- 在TLS场景下，因为是HTTPS通信，客户端会可以通过CA验证服务器证书中的公钥是否正确。（验证时客户端通过CA的公钥，对服务器的公钥签名进行签名，比对从CA获取到的服务器的证书中的签名是否一致。这相当于套一层壳，这就有了CA证书链的概念）
- 在SSH场景下，访问某个服务器IP时，默认不会使用CA机构，那么首次连接时的服务器公钥验证就尤其重要

手动验证SSH服务器的公钥的方法

生成服务器公钥

  ssh-keygen -t ed25519 -C "服务器标识" -f /etc/ssh/ssh_host_ed25519_key # 推荐使用ed25519，椭圆曲线加密算法

获取公钥的签名

  ssh-keygen -l -f /etc/ssh/ssh_host_ed25519_key.pub

当客户端首次连接服务器

  ssh user@server_ip

  The authenticity of host 'server_ip (xxx.xxx.xxx.xxx)' can't be established.
  ED25519 key fingerprint is SHA256:xxxxxxx.
  Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])?

比对fingerprint是否一致
补充：
1. 如果客户端已经连接过服务器，则可以比较known_host文件
```
 ssh-keygen -l -f .ssh/known_hosts # 此处可能有服务器多个不同算法的多个签名
```
2. 生成的fingerprint格式不一致在服务器上生成的是：256 6c:f1:78:09:f6:14:8f:5b:0d:6f:cd:7e:40:f3:c9:9c (ED25519) 这个是MD5格式的签名，可以尝试在客户端修改生成签名的算法指定为MD5
```
 ssh-keygen -l -f .ssh/known_hosts  -E md5    # 此处可能有服务器多个不同算法的多个签名
```

总结：

客户端的SSH公钥同样可以在服务端使用ssh-keygen 签名后进行验证
非对称加密的使用场景下，不仅要确保私钥的安全，还需要确保公钥交换时没有被篡改
在使用SSH等非对称加密的情况下，在确保双方公钥没被篡改的前提下，即使是存在代理服务（正向代理：公网WIFI、公司网络），应用层的通信依然是安全的
非对称加密推荐使用ed25519、ecdsa（椭圆曲线加密算法）而不是RSA、DSA，因为它安全性更高、性能更好，关键是前向安全

延伸其他相关概念：

公钥：

隐私性：公开
作用： 1. 加密数据 2.验证签名

常见的公钥：

TLS公钥 X.509标准

-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAw9T7Jq86Z4GZ+8R9J5U9
...
kZcA5m4+8JZu5wIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

SSH公钥 RFC 4253标准

ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2E...（Base64）... user@host

私钥：

隐私性：保密
作用： 1. 解密数据 2.生成签名

常见的公钥：

TLS私钥 PKCS#8 标准

-----BEGIN ENCRYPTED PRIVATE KEY-----  
# <mcfile name="private.key" path="/xxx/private.key"></mcfile>
MIIFLTBXBgkqhkiG9w0BB... (Base64)
-----END ENCRYPTED PRIVATE KEY-----

SSH私钥 RFC 4716/PKCS#1

-----BEGIN OPENSSH PRIVATE KEY-----
b3BlbnNzaC1rZXktdjEAAAAACmFlczI1Ni1jYmIAAAAtAAAACmFlczI1Ni1jYmI
...
-----END OPENSSH PRIVATE KEY-----

CSR文件：

隐私性：不涉及，可公开
作用：CSR全称是证书签名请求，用于向CA申请数字证书

结构：

证书（PEM）：

隐私性：公开
作用：PEM证书将公钥与持有者信息绑定，并由CA用私钥签名，从而确保公钥的真实性（通过CSR向CA申请或者自签名）

结构：

申请TLS证书：

还有一种自签名证书，可用于开发

验证TLS证书：

keys/
├── private.key         # 最初生成（保密）
├── request.csr         # 已提交（可存档）
└── certificate.pem     # 从CA获得（部署用）

# 验证私钥与证书匹配（重要！）
openssl x509 -noout -modulus -in keys/certificate.pem | openssl md5
openssl rsa -noout -modulus -in keys/private.key | openssl md5
# 两个MD5值必须一致