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Linux终端与SSH

2023-11-15

1. 终端

当在我们需要操作服务器时要接上显示器和键盘，在键盘上输入、可以在显示器上看到。

我们把 显示器、键盘、鼠标等这些统称为 输入、输出的终端设备，或者把显示器和键盘这些统称作 终端。

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当我们通过终端设备连接到服务器上并打开这些设备（如显示器）之后

以Linux系统为例将会启动login进程，这个进程用于用户认证，创建会话，login进程从我们的键盘接收内容，作为它的程序输入，而login进程通过标准输出把提示信息输出到显示器上，我们便可以进行交互。

当输入了用户名和密码后便能进入到操作系统。

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在完成登录操作后，login进程将会启动/bin/bash 或/bin/sh进程，也就是我们常说的Shell。

用户通过Shell程序就可以和操作系统交互，完成需要的任务。

Shell程序同样也是使用 标准的输入输出设备（终端） 来与用户交互，例如键盘和显示器，这样我们采用够通过键盘输入命令，在显示器上查看我们输入的内容以及命令运行的结果。

在进入shell 后我们可以通过 ps命令看到当前正在运行的进程，其中之一就是bash，终端设备为tty1，它的后方也就是物理的终端设备（键盘、显示器）。

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通过 显示器 和 键盘 直接使用Linux系统的流程如下：

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但是平时我们不会这样做，通常情况下都是在服务器上插上网线，然后使用ssh客户端通过网络远程连接并操作Linux操作系统。

2. SSH 与 伪终端

2.1 什么是SSH？

SSH是一个较为广泛的概念

  • 他可以指 Secure Shell (SSH)协议
  • 也可以指 ssh 客户端/服务端

SSH客户端/服务端是通过 SSH协议进行通信的程序。

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SSH协议栈
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RFC标准将SSH架构分成三部分(如上图所示):传输层协议,用户认证协议,连接协议.

  • 传输层协议SSH Transport Layer Protocol: 它负责认证服务器,加密数据,确保数据完整性, 虽然它运行在TCP之上,但其实它可以运行在任意可靠的数据流之上;
  • 用户认证协议SSH User Authentication Protocol: 它负责认证使用者是否是ssh服务器的用户, Public Key Authentication登陆ssh就将在这一层实现;
  • 连接协议SSH Connection Protocol: 它将把多路(Multiplex)加密的通道转换成逻辑上的Channel.

为了方便区分，这里把 SSH （大写）作为SSH协议，ssh （小写）作为客户端或服务端。

那我们是怎么通过ssh客户端与Linux服务器进行交互的呢？

这个就需要提到 伪终端

我们上文说用户通过鼠标键盘这些终端设备来操作系统，但是ssh服务端为运行于操作系统内一个软件，他并没有硬件，它是怎么完成输入输出，并把这些输入输出传回我们的ssh客户端的呢。

  • 通过 伪终端实现输入输出。
  • 通过 网络 和 SSH协议完成数据从服务端到客户端的传输。

2.2 什么是伪终端？

简单来说就是 操作系统提供虚拟的终端程序，可以对伪终端程序的输入输出、作为对操作系统的输入和输出。

它的结构如下：
在这里插入图片描述

[2] 通过man pts可以查阅linux对伪终端的介绍。伪终端是伪终端master和伪终端slave（终端设备文件）这一对字符设备。/dev/ptmx是用于创建一对master、slave的文件。当一个进程打开它时，获得了一个master的文件描述符（file descriptor），同时在/dev/pts下创建了一个slave设备文件。

master端是更接近用户显示器、键盘的一端，slave端是在虚拟终端上运行的CLI（Command Line Interface，命令行接口）程序。Linux的伪终端驱动程序，会把“master端（如键盘）写入的数据”转发给slave端供程序输入，把“程序写入slave端的数据”转发给master端供（显示器驱动等）读取。

  • 伪终端总是成对存在
  • master 负责 接收物理设备 或 其他进程的输入输出，并发输入输入作为 slave的输入输出
  • slave负责 与 操作系统上的具体进程交互，例如Shell程序 bash/sh 或者其他程序如 login等，它将来自于master的输入和输入作为程序的标准输入和输出，输入到目标程序中。
  • 对于slave的目标进程来说(bash) slave对它来说就和一个真实的终端一样。

平时我们只需要把 伪终端 看成黑盒，明白它可以吧输入输出转发到作为标准输入输出(stdin/stdout/stderr)目标程序即可。

2.3 ssh使用Linux

我们是怎么通过ssh客户端连接上服务端并操作的呢？

在这里插入图片描述

  1. ssh客户端 与 ssh 服务端 通过 SSH 协议建立连接
  2. ssh客户端 与 ssh 服务端 通过 SSH 协议进行身份认证
  3. ssh 服务端 伪终端 启动 shell程序
  4. ssh 服务端 通过SSH协议将来自伪终端的输入输出 传输至 ssh客户端

参考文献

[1]. 博客园 . Linux 终端(TTY) . sparkdev . 2019.09 . https://www.cnblogs.com/sparkdev/p/11460821.html

[2]. 博客园 . Linux 的伪终端的基本原理 及其在远程登录（SSH，telnet等）中的应用 . Pt Blog . 2017.09 . https://www.cnblogs.com/zzdyyy/p/7538077.html

[3]. Go进阶52:开发扩展SSH的使用领域和功能 . neochau . https://mojotv.cn/golang/ssh-pty-im

[4]. linux man . 2020-08 . https://man7.org/linux/man-pages/man4/pts.4.html

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