SSH(Secure Shell)の基礎知識

ssh series 2/N

公開日: 2021-05-06
更新日: 2024-04-16

  Table of Contents

SSHの仕組み

SSH(Secure SHell)は, ネットワークで接続された他コンピューターを遠隔操作するためのプロトコルです. 強力な認証機能と暗号化により, ファイル転送やリモート操作を安全に行うことができます.

またSSHでは, ユーザーログイン時のユーザー認証に先立って, クライアントがサーバーの正当性を確認する ホスト認証が行われます. 接続先サーバーが偽サーバーでないか毎回接続時に確認するので, 偽サーバーに接続することで発生する 情報漏えいを防ぐことができるというメリットがSSHにはあります.

SSHプロトコルには現在, SSH1とSSH2という2つのプロトコルがあります. それぞれのプロトコルには互換性はありません. 一般的には, SSH1プロトコルには脆弱性が発見されているのでSSH2を用います. Ubuntu Serverでは, デフォルトでSSH2のみが有効となっています.

なおクライアント側から ssh コマンドを用いてSSH接続を試みる場合は, 接続先のコンピュータでsshd(SSH daemon:SSHのサーバプログラム)が 動作している必要があります. また, インターネット経由で接続する場合にはルーターなどで外部から接続できるように設定しておく必要もあります.

ホスト認証

Def: ホスト認証

  • 接続先が正当な相手であるのかどうかの認証のこと

sshコマンドで初めてサーバーに接続するとき, サーバーから送られてきた公開鍵のフィンガープリントの値が表示される. このフィンガープリントをクライアント側で受け入れると, ~/.ssh/known_hostsに以下の情報が登録される

  • 接続先サーバーのホスト名
  • 接続先サーバーのIPアドレス
  • 接続先サーバーの公開鍵


SSH接続の認証手順

SSH接続を試みる際の認証は「ホスト認証, ユーザー認証」の2段階に分かれます.

ホスト認証

sequenceDiagram
    participant A as ssh(client)
    participant B as sshd(server)
    A->>B: ssh接続要求
    B->>A: ホスト認証鍵をクライアントへ渡す
    A->>B: ホスト認証鍵で暗号化した乱数をサーバーへ渡す
    B->>A: ホスト認証鍵の秘密鍵で復号化し, そのハッシュ値を送付
    Note over A,B: ハッシュ値を比較し一致していれば接続成功<br>=ホスト認証完了

秘密鍵公開鍵によるユーザー認証

ユーザー認証はホスト認証完了後に行われる処理となります.

sequenceDiagram
    participant A as ssh(client)
    participant B as sshd(server)
    A-->>B: 公開鍵をサーバーに設置
    A->>B: ssh接続要求
    B->>A: 公開鍵で暗号化した乱数をssh側に渡す
    A->>B: 秘密鍵で復号化し, そのハッシュ値を送付
    Note over A,B: ハッシュ値を比較し一致していれば接続成功<br>=ユーザー認証完了

初回接続時の際は, 接続先サーバーのホスト認証鍵を持っていないので,接続先ホストが登録されていない旨のWarningが表示されます. このとき, 接続をこのまま続けるか?と聞かれます. yesと選択すると, SSH接続先サーバーが~/.ssh/known_hostsに登録されます.

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% ssh hogehoge@123.456.78.9
The authenticity of host '123.456.78.9 (123.456.78.9)' can not be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:ghzvH/1TBjI0wvlYiRNDJvUsiYAX/R9eip5bw6+Rv10.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])?
$ yes
Warning: Permanently added '123.456.78.9' (ECDSA) to the list of known hosts.
Password:
Last login: Thu Apr 11 04:16:45 2021

上記におけるECDSA key fingerprintSHA256:ghzvH/1TBjI0wvlYiRNDJvUsiYAX/R9eip5bw6+Rv10, の意味はSHA256で公開鍵をハッシュ化すると ghzvH/1TBjI0wvlYiRNDJvUsiYAX/R9eip5bw6+Rv10というフィンガープリントが発行されることを指しています.

一度接続するとクライアントの known_hosts というファイルにサーバーの公開鍵が保存されるので, 初回接続以降は自動的に認証が行われるため警告が表示されなくなります. 目的外のサーバーに接続している場合やサーバーの公開鍵が変わっている場合, 警告が表示されます.一般的にはホストキーの変更は滅多に行わなれないため、許可済みのサーバーに接続した際、 WARNING: REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED! のような警告が出た場合は注意する必要があります.

例: WARNING: REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED!

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% ssh ubuntu@12.3.4.56
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@    WARNING: REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED!     @
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@


@@
IT IS POSSIBLE THAT SOMEONE IS DOING SOMETHING NASTY!
Someone could be eavesdropping on you right now (man-in-the-middle attack)!
It is also possible that a host key has just been changed.
The fingerprint for the ECDSA key sent by the remote host is
SHA256:tfZBzQ16o7O7SH6u4ixBmL061Sxz8DOo1cFZ9oMuGjE.
Please contact your system administrator.
Add correct host key in /home/hogehoge/.ssh/known_hosts to get rid of this message.
Offending ECDSA key in /home/hogehoge/.ssh/known_hosts:4
  remove with:
  ssh-keygen -f "/home/hogehoge/.ssh/known_hosts" -R "12.3.4.56"
ECDSA host key for 12.3.4.56 has changed and you have requested strict checking.
Host key verification failed.

ユーザー認証

ホスト認証後に実施されるユーザー認証は, デフォルトでは, 公開鍵認証, パスワード認証の順に実施されます. 公開鍵認証を行うには予めクライアントの公開鍵を接続先サーバーに登録する必要があります.

なおサーバー側でsshdの設定で

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PubkeyAuthentication No

としていた場合は公開鍵認証なしでホスト認証後アクセスすることができます. ただし, パスワード認証ではブルートフォース攻撃を受けることもあるので一般的には公開鍵認証をオンにします.

公開鍵の置き場所

公開鍵によるユーザー認証を行うにはクライアントが作成した秘密鍵/公開鍵キーペアのうち, 後者をサーバー側にコピーする必要があります. 一般的には

  • ~/.ssh/authorized_keysファイルに登録する
  • ~/.ssh/authorized_keys以外のファイルに保存したい場合は, サーバー側の設定ファイルsshd_configで明示的に参照ファイルを指定する

sshd_config設定例

デフォルトでは以下のような設定になっています

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AuthorizedKeysFile    .ssh/authorized_keys

クライアント目線からのssh接続

SSHを使ってサーバーに接続するには, 以下のようにsshコマンドを使います. 終了する場合は, exit, または Ctrl + Dを入力します.

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% ssh [option] <username>@<hostname>
Option 説明
-p ポート番号 接続に使用するポート番号を指定する
-l ユーザー名 接続に使用するユーザー名を指定する
-i IDファイル 接続に使用する公開鍵ファイルを指定する
-f コマンドを実行する際にsshをバックグラウンドにする(Xアプリケーションを実行する際に使用)
-F 設定ファイル 設定ファイルを指定する

ssh-keygenコマンドによる認証鍵生成

公開鍵認証を利用するためにはまず, ssh-keygenコマンドで公開鍵と秘密鍵の鍵ペアを作成する必要があります.

Syntax & Options

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% ssh-keygen [option]
Option 説明
-t タイプ 暗号化タイプの指定
-l 鍵のフィンガープリントを表示する
-f ファイル名 鍵ファイルを指定する(生成または読み出すファイルを指定)
-R ホスト名 指定したホスト情報をknwon_hostsファイルから削除する
-C コメント コメントを指定する(デフォルトは「ユーザー名@ホスト名」。「-C ““」でコメントを削除)

暗号化アルゴリズムの種類

SSH version ssh-keygenコマンド
SSH1 RSA ssh-keygen -t rsa1
SSH2 DSA ssh-keygen -t dsa
SSH2 RSA ssh-keygen -t rsa
SSH2 ECDSA ssh-keygen -t ecdsa
SSH2 ED25519 ssh-keygen -t ed25519

ED25519のススメ

GitHubGitLabのドキュメントを確認すると, ED25519の使用が推奨されています.

GitLabより引用すると

The book Practical Cryptography With Go suggests that ED25519 keys are more secure and performant than RSA keys. OpenSSH 6.5 introduced ED25519 SSH keys in 2014, and they should be available on most operating systems.

ED25519は以下のような特徴があります

  • 楕円曲線を用いた暗号
  • RSAやDSAの鍵長の約半分以下で同等のセキュリティ強度が得られる
  • 鍵長が短いので, 暗号化/復号化の計算を高速に行える

従って, 以下のコマンドで鍵を生成するようにしてください.

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% ssh-keygen -t ed25519 -C "<comment>"

鍵の生成

ssh-keygenコマンドを使うと

  1. 鍵ファイル名の指定(そのままEnterを入力するとデフォルトのファイル名となる)
  2. パスフレーズの入力(特別な理由がない限り設定する)

が求められます. 特段の事情がない限り個人的には設定する方針としています. なお生成される公開鍵には, デフォルトではユーザ名とホスト名がコメントとして記載されています(以下の例ではhoge@foofoo)

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% ssh-keygen -t ed25519                                           
Generating public/private ed25519 key pair.
Enter file in which to save the key (/home/hogehoge/.ssh/id_ed25519): hogehoge_ed25519
Enter passphrase (empty for no passphrase): 
Enter same passphrase again: 
Your identification has been saved in hogehoge_ed25519
Your public key has been saved in hogehoge_ed25519.pub
The key fingerprint is:
SHA256:MnM1r0IqwugnLCTEnSHjuPoTk7mdmSMExw+r5cOkrwQ hoge@foofoo
The key's randomart image is:
+--[ED25519 256]--+
|@+%.  o  o       |
|.o.Eo *  + S     |
|. o..oo +        |
|@+%.  o  o       |
| .oo=.= S =      |
|   ..B o + +     |
|    = * . o .    |
| o++o            |
|+B==.. ....      |
+----[SHA256]-----+

秘密鍵の作成後, 誤って内容が書き換わってしまうリスクを抑えるため, Permissionを400に設定しときます:

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% sudo chmod 400 id_ed25519

接続先ホストへの公開鍵登録

鍵ペア作成後, 公開鍵を接続先ホストへ登録する必要あります. この時使われるコマンドが ssh-copy-idコマンドです. なお, 初回登録時点では接続先ホストではパスワード認証によるログインが許可されている必要があります.

ssh-copy-idコマンド

以下のコマンドで接続先サーバーの.ssh/authorized_keysに公開鍵を追記することができる

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% ssh-copy-id [-p ポート番号] -i 公開鍵ファイル名 USERNAME@$HOST

# 以下のコマンドと同義
# cat 公開鍵ファイル名 \
#  | ssh -p ポート番号 USERNAME@$HOST \
#  "mkdir -p ~/.ssh; cat >> ~/.ssh/authorized_keys"
  • .ssh/authorized_keysファイルが存在しなくても, 自動的に作成してくれます
  • このコマンド実施時には接続先ホストのパスワード入力が求められます.
  • 登録後はOpenSSHサーバーの設定を変更し, パスワード認証を無効にすることが推奨されます.

接続先情報の設定ファイル~/.ssh/config

sshコマンド実行時のオプションを~/.ssh/configで登録することができます.

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Host DEDEDE
  HostName 100.21.209.82
  User kirby_MBP
  Port 1000
  IdentityFile ~/.ssh/my_id_rsa
  LocalForward 9999 localhost:9999

と設定すると以下のコマンドは同じ挙動になります

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% ssh DEDEDE
% ssh kirby_MBP@100.21.209.82 -p 1000 -i ~/.ssh/my_id_rsa -L 9999:localhost:9999

sshpassコマンド

sshpass(noninteractive ssh password provider)とは, sshコマンドでSSH接続を試みる際に要求されるログインパスワードを 事前に指定した方法でコマンドプロンプトへ渡し, 簡単にSSH接続を実現するCLI機能のことです.

ただし, sshpass -p <password> ssh <usename@>接続先ホスト という形で実行するとシステムユーザーによるpsコマンドで パスワードがバレてしまうというリスクがあるので, 便利さの一方, セキュリティリスクがある点について留意が必要です.

インストール方法

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% sudo apt install sshpass ## Ubuntu

Macだと以下のようなメッセージで怒られます.

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#Error: No available formula or cask with the name "sshpass".
#We won't add sshpass because it makes it too easy for novice SSH users to
#ruin SSH's security.

それでもインストールしたい場合は, ソースから直接以下のような方法でインストールします:

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% wget http://sourceforge.net/projects/sshpass/files/latest/download -O sshpass.tar.gz
% tar -xvf sshpass.tar.gz
% cd sshpass-1.08
% ./configure
% sudo make install 
% which sshpass ##pathが通っているか確認

How to Use sshpass command

まずヘルプコマンドで利用方法を確認してみます:

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% sshpass -h
Usage: sshpass [-f|-d|-p|-e] [-hV] command parameters
   -f filename   Take password to use from file
   -d number     Use number as file descriptor for getting password
   -p password   Provide password as argument (security unwise)
   -e            Password is passed as env-var "SSHPASS"
   With no parameters - password will be taken from stdin

   -P prompt     Which string should sshpass search for to detect a password prompt
   -v            Be verbose about what you're doing
   -h            Show help (this screen)
   -V            Print version information
At most one of -f, -d, -p or -e should be used
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% sshpass -p '<passphrase>' ssh username@host 

という形で利用することもできますが, psコマンドでpassphraseがダダ漏れになってしまうので

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% sshpass -f <configfilepath> ssh username@host

または, -eオプションを指定することで環境変数SSHPASSを参照することができるので

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% export SSHPASS='my_pass_here'
% echo $SSHPASS
% sshpass -e ssh username@host 

接続先ホストとクライアント間のファイル転送: scp コマンド

scpコマンド

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% scp [オプション] コピー元 コピー先 

コピー元,コピー先はそれぞれのPATHを入力しますがリモート側/ローカル側の書式例は以下です:

  • リモートサーバー側: username@hostname:PATH
  • ローカルクライアント側:PATH
Option 説明
-i 秘密鍵ファイル RSAまたはDSA認証の秘密鍵ファイルを指定する
-P ポート番号 ポート番号を指定する
-p コピー元ファイルとディレクトリの更新時間、アクセス時間、パーミッションを保持したまま転送する場合
-r ディレクトリ内を再帰的にコピーする

ローカルからリモートホストにファイル/ディレクトリをコピー

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## ファイルのコピー
% scp ~/tmp/file1 user@192.168.10.1:/home/user/tmp/ 

## ディレクトリのコピー
% scp -r ~/tmp user1@192.168.10.1:/home/user/tmp

## sshpassとの組合せ
% sshpass -f passwordFile scp ~/tmp/file1 user@192.168.10.1:/home/user/tmp/ 

リモートホストからローカルにファイル/ディレクトリをコピー

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## ファイルのコピー
% scp user@192.168.10.1:/home/user/file1 ~/tmp
 
## ディレクトリのコピー
% scp -r user@192.168.10.1:/home/user/tmp ~/tmp
 
## 複数のファイルを、{}で囲んで「,」で区切り指定しコピーする例
% scp user@192.168.10.1:/home/user/{file1,file2,file3} ~/tmp

リモートホストから別のリモートホストにファイル/ディレクトリをコピー

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% scp user1@192.168.10.1:/home/user/tmp/file1 user2@192.168.10.2:/home/user/tmp/

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