工具系列 | SSH 密钥免密登录

1. 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。

2. 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，发送一些随机数据给用户，要求用户证明自己的身份。

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，使用对应的公钥解密，然后跟原始数据比较。如果一致，就允许用户登录。

3. ssh-key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。

$ 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。注意，这个参数没有默认值。

输入上面的命令以后，ssh-keygen会要求用户回答一些问题。

$ 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）。

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。

ssh-keygen -t rsa -b 4096 -C "your_email@domain.com"

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。

ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAABIwAAAIEAvpB4lUbAaEbh9u6HLig7amsfywD4fqSZq2ikACIUBn3GyRPfeF93l/
weQh702ofXbDydZAKMcDvBJqRhUotQUwqV6HJxqoqPDlPGUUyo8RDIkLUIPRyq
ypZxmK9aCXokFiHoGCXfQ9imUP/w/jfqb9ByDtG97tUJF6nFMP5WzhM= username@www.tinywan.com

上面示例中，末尾的tinywan@www.tinywan.com是公钥的注释，用来识别不同的公钥，表示这是哪台主机（www.tinywan.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。

$ 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。

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

4. 手动上传公钥

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。

用户可以手动编辑该文件，把公钥粘贴进去，也可以在本机计算机上，执行下面的命令。

$ 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，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 服务器可能会拒绝读取该文件。

$ 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。

$ ssh -l tinywan www.tinywan.com
Enter passphrase for key '/home/tinywan/.ssh/id_dsa': ************
Last login: Mon Mar 24 02:17:27 2014 from ex.ample.com
www.tinywan.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。

5. 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。

$ ssh-copy-id -i key_file tinywan@www.tinywan.com

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。

$ 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。

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。

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）。