SSH 金鑰管理入門：每台裝置一把 ed25519

SSH 金鑰的運作方式

SSH 金鑰由一對檔案組成：留在裝置上的私密金鑰，以及複製到每台要登入之伺服器的公開金鑰。建立連線時，伺服器會使用公開金鑰傳送一項挑戰，只有相符的私密金鑰能夠回應。私密金鑰不會離開裝置，因此不會有秘密資料經由網路傳送；即使伺服器遭入侵，攻擊者也無法從中竊取有用的內容。這就是金鑰比密碼更安全的原因。妥善管理 SSH 金鑰可歸納為 4 個習慣：每台裝置使用 1 把金鑰、設定 sshd 要求的檔案權限、建立 ~/.ssh/config 檔案以免反覆輸入選項，以及知道在筆記型電腦遺失當天如何移除金鑰。

本指南以 Ubuntu 24.04 為例說明這些習慣，但其中幾乎所有內容都適用於任何 Linux 伺服器和近期版本的 OpenSSH。

開始前先說明一個詞彙，避免造成實際錯誤。公開金鑰不是秘密。你可以將它貼到工單、透過電子郵件傳送，或直接公開，而任何人都無法只靠它登入。私密金鑰才是秘密。任何人只要複製該檔案，並知道它的 passphrase（如果有設定），對你的伺服器而言就等同於你本人。

建立金鑰：ed25519 是正確的預設選項

請在您自己的電腦上執行，不要在伺服器上執行：

ssh-keygen -t ed25519 -C "laptop"

-t ed25519 用來選擇金鑰類型。Ed25519 是現代預設選項：金鑰較短、速度較快，而且 2014 年起的每個 OpenSSH 版本都支援。只有在必須連線到不支援 ed25519 的舊裝置時，才改用 ssh-keygen -t rsa -b 4096。-C "laptop" 用來設定註解。註解不具備密碼學功能，但兩年後，您可透過伺服器的 authorized_keys 檔案辨識這把金鑰，因此請填入保存該金鑰的裝置名稱。

ssh-keygen 會詢問金鑰的儲存位置。請接受預設值 ~/.ssh/id_ed25519。接著系統會要求您設定 passphrase。請設定一組；下方的 passphrase 段落會說明為何日常使用幾乎不會增加負擔。最後會產生兩個檔案：~/.ssh/id_ed25519 是私密金鑰，~/.ssh/id_ed25519.pub 是公開金鑰。查看公開金鑰：

cat ~/.ssh/id_ed25519.pub

ssh-ed25519 AAAAC3NzaC1lZDI1NTE5AAAAIF3k2s0vQx7GdKQhX1yBz... laptop

內容只有一行：金鑰類型、金鑰資料與您的註解。這一行就是最後會放到伺服器上的內容。

每台裝置使用一把金鑰，而不是每台伺服器一把

大家首先都會問：每台伺服器都需要新的金鑰嗎？不需要。每台需要輸入指令的裝置建立一把金鑰，然後將這把公開金鑰放到該裝置需要連線的每台伺服器上。金鑰可識別裝置。每台伺服器上的 authorized_keys 檔案會列出允許連入的裝置。

這種模型可隨規模擴充，其他做法則會以可預期的方式失效。每台伺服器使用一把金鑰，表示一台需要連線到 20 台伺服器的筆記型電腦必須持有 20 把私密金鑰，而且你會逐漸無法分辨各金鑰的用途。所有裝置共用一把金鑰則更糟：筆記型電腦遭竊時，你無法只撤銷該筆記型電腦的存取權，因為桌上型電腦也持有相同的私密金鑰。你必須在所有伺服器上替換金鑰，並同時重新分發給每台裝置。

每台裝置使用一把金鑰時，筆記型電腦遺失只需在每台伺服器刪除一行：從 authorized_keys 刪除該筆記型電腦的行，其他裝置仍可正常運作。使用 -C 設定的註解可協助你快速找到該行。

這個模型背後的規則是：私密金鑰在裝置上建立，也隨該裝置失效。絕不將私密金鑰複製到第二台機器，也不要將私密金鑰上傳到伺服器。新裝置需要存取權時，請在該裝置上產生新的金鑰。

將公開金鑰放到伺服器上

最簡單的方法是使用 OpenSSH 隨附的 ssh-copy-id：

ssh-copy-id matt@10.0.0.10

它會使用目前仍可用的方式登入，通常是密碼，將您的公開金鑰附加到伺服器上的 ~/.ssh/authorized_keys。如果目錄或檔案不存在，也會建立它們，並設定正確的權限。開啟新的 SSH 工作階段進行測試：伺服器應允許您登入，而不要求輸入帳戶密碼。如果金鑰設有密碼片語，您的本機電腦可能會改為要求輸入該密碼片語；這個提示由本機顯示，不是伺服器的密碼提示。

如果已停用密碼登入，ssh-copy-id 就無法登入，因此必須手動加入該行。透過仍可使用的工作階段或供應商的 Web 主控台登入，然後在伺服器上執行：

mkdir -p ~/.ssh && chmod 700 ~/.ssh
echo "ssh-ed25519 AAAAC3NzaC1lZDI1NTE5AAAAIF3k2s0vQx7GdKQhX1yBz... laptop" >> ~/.ssh/authorized_keys
chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys

將您實際的公開金鑰貼到引號內，也就是 id_ed25519.pub 中的完整單行內容。authorized_keys 每行放置一個公開金鑰，這就是完整的存取資料庫：新增裝置就是附加一行，撤銷裝置就是刪除一行。在全新的伺服器上，這個步驟應在新 VPS 的前 10 分鐘內完成，並且緊接在停用密碼登入之前。

導致金鑰登入失敗的權限

這是金鑰登入失敗最常見的原因，而且用戶端通常不會顯示任何錯誤。Ubuntu 24.04 的 sshd 預設以 StrictModes yes 執行，因此拒絕使用其他使用者可以修改的 authorized_keys 檔案。如果檔案、~/.ssh 目錄或家目錄可由除了你以外的任何人寫入，sshd 就會忽略你的金鑰，改為要求密碼，且不會在用戶端說明原因。（Ubuntu 的 OpenSSH 僅容許一種範圍非常狹窄的例外：檔案可由你自己的私有群組寫入，且該群組中沒有其他人。不要依賴這項例外；請使用下方的權限模式。）原因只會出現在伺服器日誌中：

sudo grep 'Authentication refused' /var/log/auth.log

在沒有 rsyslog 的精簡映像中，不會有 auth.log；相同內容會出現在 journal 中：sudo journalctl -u ssh | grep 'Authentication refused'。

Authentication refused: bad ownership or modes for file /home/matt/.ssh/authorized_keys

修正方式是在伺服器上以受影響的使用者身分執行兩項權限變更，並檢查擁有者：

chmod 700 ~/.ssh
chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys
chown -R matt:matt ~/.ssh

請記住這項規則：.ssh 目錄設為 700，其中所有內容設為 600。你自己的電腦也適用相同數值，因為用戶端同樣會檢查權限。其他使用者若能讀取私密金鑰，ssh 就會直接拒絕使用該金鑰；這次會明確顯示錯誤：

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@         WARNING: UNPROTECTED PRIVATE KEY FILE!          @
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
Permissions 0644 for '/home/matt/.ssh/id_ed25519' are too open.

chmod 600 ~/.ssh/id_ed25519 可修正此問題。

~/.ssh/config：不再重複輸入選項

本機上的 ~/.ssh/config 檔案可為每台伺服器設定簡短名稱，並記住經常輸入的選項。請以 600 權限建立此檔案，並為每台伺服器加入一個 Host 區塊：

Host web1
    HostName 10.0.0.10
    User matt
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519
    IdentitiesOnly yes

Host db1
    HostName 10.0.0.11
    User matt
    Port 2222
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519
    IdentitiesOnly yes

現在 ssh web1 可取代 ssh -p 22 matt@10.0.0.10。由於 scp、rsync 與 git 都會讀取此檔案，因此相同的簡短名稱也能在其中使用。HostName 是實際位址，User 可免去輸入帳號名稱，IdentityFile 則可指定要提供的金鑰。

IdentitiesOnly yes 值得特別說明，因為它能解決一個容易混淆的失敗情況。當 agent 中載入多把金鑰時，client 會逐一提供這些金鑰，而伺服器會將每次提供都計為一次失敗嘗試。載入的金鑰過多時，您會先收到 Received disconnect: Too many authentication failures，正確金鑰甚至尚未嘗試。IdentitiesOnly yes 會讓 client 只提供 IdentityFile 中指定的金鑰，因此不會發生這項失敗。

Passphrase 與 ssh-agent

Passphrase 會加密磁碟上的 private key 檔案。沒有 passphrase 時，任何複製該檔案的人都能立即使用它；有 passphrase 時，竊取的檔案必須先猜中 passphrase 才能使用。對於筆記型電腦上的 key，這正是所需的保護，因為筆記型電腦可能遭竊，備份也可能外洩。

Passphrase 在實務上不會增加操作負擔，原因是 ssh-agent。agent 會將解密後的 key 保存在記憶體中，因此每次登入工作階段只需輸入一次 passphrase，之後的連線都能立即建立。大多數 Linux 桌面發行版與 macOS 已經會替你執行 agent。使用以下指令將 key 載入其中：

ssh-add ~/.ssh/id_ed25519

ssh-add -l 會列出 agent 目前保存的 keys。請注意：agent forwarding（ssh -A）可讓遠端伺服器在你連線期間使用你的 agent，繼續向其他伺服器進行驗證。因此，只應對完全信任的伺服器啟用此功能，預設應保持停用。

輪替與撤銷：遺失筆電演練

撤銷一般 SSH key，只需從所有已安裝該 key 的伺服器上的 authorized_keys 移除對應那一行。不需要通知憑證授權單位，也不必等待到期日。該行移除後，使用該 key 的新登入就會失敗。

現在就進行演練，不要等到緊急情況發生。選擇一台伺服器，開啟 ~/.ssh/authorized_keys，依註解尋找該 key。使用編輯器刪除該行，或依註解將它篩除：

grep -v ' laptop$' ~/.ssh/authorized_keys > ~/.ssh/authorized_keys.tmp
mv ~/.ssh/authorized_keys.tmp ~/.ssh/authorized_keys

接著，從剛撤銷 key 的裝置確認登入已失敗，再從另一台裝置確認登入仍可運作。請注意：移除 key 不會中斷已建立的工作階段，因為系統只會在登入時檢查 key。若要撤銷遭竊裝置的 key，也請檢查伺服器上的 who，並終止任何無法辨識的工作階段。

輪替的操作相同，但順序不同：先在裝置上產生新的 key，使用 ssh-copy-id 安裝，確認新 key 可以登入，然後刪除舊的那一行。裝置轉交他人、key 可能已外洩，或成員離開團隊時，都應執行輪替。手動處理兩台伺服器沒有問題；若有二十台，則應使用自動化工具，而 管理多台 Linux 伺服器 說明如何將相同的 authorized_keys 狀態推送到整個伺服器群組。

不要採取的做法

• 不要在所有裝置上共用同一組私密金鑰。這會導致單一裝置遭竊時，無法只撤銷該裝置的存取權，除非在所有位置更換金鑰。

• 不要將私密金鑰提交至 git repository，即使是 private repository 也不行。自動掃描器會監控 public repository，並在推送後幾分鐘內嘗試使用外洩的金鑰；如果之後將 repository 設為 public，整段歷史記錄也會一併外洩。

• 不要將 laptop 的私密金鑰上傳到 server，讓該 server 存取另一台 server。請直接在 server 上產生獨立的金鑰，並只在需要的位置授權該金鑰。

• 不要將私密金鑰貼到 chat、email 或 ticket 中。公鑰，也就是 .pub file，才是唯一需要分享的部分。

確認使用金鑰能穩定登入後，下一步是關閉 password authentication，讓針對 server 的持續猜測完全無法成功。相關的 drop-in configuration 位於 VPS 上的 SSH 強化設定。

FAQ

SSH key 不輸入密碼時如何運作？

伺服器會將您的公開 key 儲存在 ~/.ssh/authorized_keys。登入時，伺服器會傳送 challenge，您的 client 使用私密 key 對 challenge 簽章，伺服器再使用公開 key 驗證簽章。私密 key 不會離開您的裝置，因此傳輸過程中沒有可攔截的內容，伺服器端也沒有可重複使用的祕密可供竊取。遭入侵的伺服器只會洩漏公開 key，而公開 key 無法用於登入任何位置。

所有伺服器都應使用相同的 SSH key 嗎？

可以在多台伺服器使用同一個 key，前提是該 key 始終保留在單一裝置上。原則是每台裝置一個 key，而不是每台伺服器一個 key：將 laptop 的公開 key 放到 laptop 需要登入的每台伺服器上，而 desktop 使用自己的 key。這能簡化撤銷作業，因為裝置遺失時，只需從每台伺服器移除一行可識別的項目，其他裝置仍可正常使用。

.ssh 目錄和 authorized_keys 應設定哪些權限？

在 ~/.ssh 上設定 700，並在 authorized_keys 和每個私密 key 上設定 600；這些項目都應由使用它們的帳號擁有。sshd 預設以 StrictModes yes 執行，因此只要檔案或 home directory 可由您以外的任何人寫入，sshd 就會靜默忽略您的 key。唯一的紀錄是伺服器 auth log 或 journal 中的 Authentication refused: bad ownership or modes。

如何從伺服器移除 SSH key？

在該 key 獲授權的帳號中，從 ~/.ssh/authorized_keys 刪除該 key 所在的行。可依 comment 找到正確的行，也就是 key material 後面的標籤。使用該 key 的新登入會立即失敗，但已開啟的 session 仍會保持連線；如果裝置遭竊，也應一併結束該裝置的所有現有 session。對複製過該 key 的每台伺服器重複執行此操作。

SSH key 需要設定 passphrase 嗎？

如果 key 位於 laptop 或 desktop 上，需要。passphrase 會加密 key 檔案，因此遭竊或洩漏的副本本身無法使用，而 ssh-agent 代表每個 session 只需輸入一次，不必每次建立連線都輸入。伺服器上供無人值守自動化使用的 key 通常不設定 passphrase，因為沒有人工可輸入；應改以限制目標帳號可執行的操作來保護這些 key。