Понимание процесса шифрования и подключения SSH

Отношения компонентов, которые шифруют и дешифруют данные, определяют, является ли схема шифрования симметричной или асимметричной.

Симметричное шифрование - это тип шифрования, при котором один ключ может использоваться для шифрования сообщений противоположной стороне, а также для расшифровки сообщений, полученных от другого участника. Это означает, что любой, кто владеет ключом, может шифровать и дешифровать сообщения любому, кто держит ключ.

Этот тип схемы шифрования часто называют «общим секретным» шифрованием или «секретным ключом». Обычно существует только один ключ, который используется для всех операций, или пара ключей, для которых легко обнаружить взаимосвязь, и тривиально получить противоположный ключ.

Симметричные ключи используются SSH для шифрования всего соединения. Вопреки тому, что предполагают некоторые пользователи, пары открытых / закрытых асимметричных ключей, которые могут быть созданы, используются только для аутентификации, а не для шифрования соединения. Симметричное шифрование позволяет даже парольную аутентификацию быть защищенной от отслеживания.

Клиент и сервер вносят свой вклад в установление этого ключа, и полученный секрет никогда не будет известен сторонним лицам. Секретный ключ создается с помощью процесса, известного как алгоритм обмена ключами. Этот обмен приводит к тому, что сервер и клиент одновременно получают один и тот же ключ, разделяя определенные фрагменты общедоступных данных и манипулируя ими с некоторыми секретными данными. Этот процесс будет объяснен более подробно позже.

Симметричный ключ шифрования, созданный этой процедурой, основан на сеансе и представляет собой фактическое шифрование данных, передаваемых между сервером и клиентом. Как только это установлено, остальные данные должны быть зашифрованы с помощью этого общего секрета. Это делается до аутентификации клиента.

SSH может быть настроен для использования различных симметричных систем шифрования, включая AES, Blowfish, 3DES, CAST128 и Arcfour. Сервер и клиент могут выбрать список поддерживаемых шифров, упорядоченный по предпочтению. Первая опция из списка клиентов, доступная на сервере, используется в качестве алгоритма шифрования в обоих направлениях.

В Ubuntu 14.04 и клиент, и сервер имеют следующие значения по умолчанию:aes128-ctr,aes192-ctr,aes256-ctr,arcfour256,arcfour128,[email protected] ,[email protected],[email protected],aes128-cbc,blowfish-cbc,cast128-cbc,aes192-cbc,aes256-cbc,arcfour.

Это означает, что если две машины Ubuntu 14.04 подключаются друг к другу (без переопределения шифров по умолчанию с помощью параметров конфигурации), они всегда будут использовать шифрaes128-ctr для шифрования своего соединения.

Асимметричное шифрование отличается от симметричного шифрования тем, что для отправки данных в одном направлении необходимы два связанных ключа. Один из этих ключей известен какprivate key, а другой - какpublic key.

Открытый ключ может свободно передаваться любой стороне. Он связан с его парным ключом, но закрытый ключcannot является производным от открытого ключа. Математическая связь между открытым ключом и закрытым ключом позволяет открытому ключу шифровать сообщения, которые могут быть расшифрованы только закрытым ключом. Это односторонняя способность, означающая, что открытый ключ не имеет возможности дешифровать записанные им сообщения, а также не может расшифровать все, что частный ключ может отправить.

Закрытый ключ должен храниться полностью в секрете и никогда не должен передаваться другой стороне. Это ключевое требование для работы парадигмы открытого ключа. Закрытый ключ является единственным компонентом, способным расшифровывать сообщения, которые были зашифрованы с использованием соответствующего открытого ключа. В силу этого факта любой объект, способный расшифровать эти сообщения, продемонстрировал, что он контролирует закрытый ключ.

SSH использует асимметричное шифрование в нескольких разных местах. Во время начального процесса обмена ключами, используемого дляset up симметричного шифрования (используется для шифрования сеанса), используется асимметричное шифрование. На этом этапе обе стороны создают временные пары ключей и обмениваются открытым ключом, чтобы создать общий секрет, который будет использоваться для симметричного шифрования.

Более обсуждаемое использование асимметричного шифрования с SSH происходит от аутентификации на основе ключей SSH. Пары ключей SSH могут использоваться для аутентификации клиента на сервере. Клиент создает пару ключей и затем загружает открытый ключ на любой удаленный сервер, к которому он хочет получить доступ. Он помещается в файл с именемauthorized_keys в каталоге~/.ssh в домашнем каталоге учетной записи пользователя на удаленном сервере.

После того, как установлено симметричное шифрование для защиты связи между сервером и клиентом, клиент должен пройти аутентификацию, чтобы получить доступ. Сервер может использовать открытый ключ в этом файле для шифрования сообщения вызова для клиента. Если клиент может доказать, что он смог расшифровать это сообщение, он продемонстрировал, что ему принадлежит связанный закрытый ключ. Затем сервер может настроить среду для клиента.

Другой формой манипулирования данными, которой пользуется SSH, является криптографическое хеширование. Криптографические хеш-функции - это методы создания краткой «подписи» или резюме набора информации. Их главными отличительными признаками являются то, что они никогда не предназначены для обращения, на них практически невозможно повлиять предсказуемо, и они практически уникальны.

Использование одной и той же функции хеширования и сообщения должно давать одинаковый хеш; изменение любой части данных должно привести к совершенно другому хэшу. Пользователь долженnot иметь возможность создать исходное сообщение из заданного хэша, но ониshould должны быть в состоянии определить, произвело ли данное сообщение данный хэш.

Учитывая эти свойства, хеши в основном используются для обеспечения целостности данных и для проверки подлинности связи. Основное использование в SSH - HMAC, или коды аутентификации сообщений на основе хеша. Они используются для гарантии того, что полученный текст сообщения не поврежден и не изменен.

В качестве части согласования симметричного шифрования, описанного выше, выбирается алгоритм кода аутентификации сообщения (MAC). Алгоритм выбирается путем работы со списком допустимых MAC-адресов клиента. Будет использован первый из этого списка, который поддерживает сервер.

Каждое сообщение, которое отправляется после согласования шифрования, должно содержать MAC, чтобы другая сторона могла проверить целостность пакета. MAC рассчитывается на основе симметричного общего секрета, порядкового номера пакета сообщения и фактического содержимого сообщения.

Сам MAC отправляется за пределы симметрично зашифрованной области в качестве конечной части пакета. Исследователи обычно рекомендуют этот метод шифрования данных, а затем вычисляют MAC.