SSH 安全機制深度解析：從協商到金鑰交換的完整指南

1. 前言

對工程師來說，幾乎每天都會用到的「SSH」為什麼能確保安全？本文將一步步帶你了解 SSH 通訊背後的機制。

2. SSH 連線的全貌

先來看 SSH 連線建立的整體流程。從客戶端發出連線請求，到最終開始安全的加密通訊，中間其實經過了多個步驟。

3. Step 1-2：通訊前的協商

在正式通訊開始前，客戶端與伺服器要先決定「要用什麼方式加密溝通」。

• 版本交換：雙方先交換 SSH 版本字串，例如 SSH-2.0-OpenSSH_8.2p1。若版本不符，連線會直接中斷。
• 演算法交換：交換彼此支援的加密方式，主要有 4 種類型：
• 1. 金鑰交換演算法（例如：ecdh-sha2-nistp256）
  2. 伺服器主機金鑰演算法（例如：ecdsa-sha2-nistp256）
  3. 對稱式加密演算法（例如：aes256-gcm@openssh.com）
  4. 訊息驗證碼 (MAC) 演算法（例如：hmac-sha2-256-etm@openssh.com）

這階段可能遇到「降級攻擊」（強迫使用舊的、不安全的演算法）。現代的 SSH 客戶端與伺服器通常會預設關閉不安全的演算法以防範攻擊。

4. Step 3-4：主機認證與工作階段金鑰生成

• 主機認證：伺服器用自己的「主機私鑰」簽名資料給客戶端，客戶端再用已知或首次儲存的「主機公開金鑰」驗證。這能避免 中間人攻擊 (MITM)。
• • 驗證後的主機金鑰會存放在 ~/.ssh/known_hosts。
  • 第一次連線時會看到提示：Are you sure you want to continue connecting (yes/no)?。
• 金鑰交換 (DH/ECDH)：透過 Diffie-Hellman/ECDH 演算法，雙方能在被竊聽的情況下，仍安全生成相同的「一次性工作階段金鑰」。這個金鑰之後會用來加密整段通訊。

5. Step 5：使用者認證

確保登入伺服器的使用者身份正確。

• 公開金鑰認證：使用者用「私鑰」簽署資料，伺服器用已註冊的「公開金鑰」驗證。
• • 不需在網路上傳輸固定密碼，安全性比