Mittwoch, 2025-12-17_Betriebssysteme_WED¶

SSH, Kryptographie und schlüsselbasierte Authentifizierung¶

Thema: SSH, Verschlüsselung, Schlüsselpaare
Kontext: Sicherheit, Authentifizierung, Praxis (Windows ↔ Linux)

1. SSH – Secure Shell¶

SSH ist ein Netzwerkprotokoll zur verschlüsselten und authentifizierten Kommunikation zwischen Client und Server.

SSH gewährleistet:

Vertraulichkeit – Verschlüsselung der Daten
Integrität – Schutz vor unbemerkter Manipulation
Authentizität – Identitätsprüfung von Server und ggf. Client

Typische Einsatzgebiete:

Remote-Administration
Sichere Dateiübertragung
Automatisierung
Serverwartung

2. Kryptographische Grundprinzipien in SSH¶

SSH kombiniert mehrere Verfahren mit unterschiedlichen Aufgaben.

2.1 Symmetrische Verschlüsselung¶

Ein gemeinsamer Schlüssel
Schnell
Geeignet für große Datenmengen

Problem:
Der Schlüssel muss zuvor sicher ausgetauscht werden.

2.2 Asymmetrische Verschlüsselung¶

Zwei Schlüssel:
Public Key
Private Key
Mathematisch verknüpft
Private Key verlässt niemals den Client

Verwendung:

Authentifizierung
Schlüsselaustausch

3. Signatur vs. Schlüsselaustausch¶

Ed25519¶

Elliptische-Kurven-Signatur
Wird für Authentifizierung verwendet
Dient der Identitätsprüfung

(EC)Diffie-Hellman¶

Dient zur Session-Key-Aushandlung
Beispiel: curve25519-sha256

Merksatz

Ed25519 → Identität
(EC)DH → Session-Key

4. Kryptographischer Hintergrund¶

RSA → Primfaktorzerlegung
Diffie-Hellman → diskreter Logarithmus
Ed25519 → elliptische Kurven

Für Prüfungen zählt das Prinzip, nicht die Mathematik.

5. Vereinfachtes RSA-Beispiel (didaktisch)¶

Nicht sicher – nur zur Veranschaulichung.

p = 5
q = 11
n = 55
e = 3
d = 27

Verschlüsselung:

c = 7³ mod 55 = 13

Entschlüsselung:

m = 13²⁷ mod 55 = 7

Prinzip:

Public Key verschlüsselt
Private Key entschlüsselt

6. Aufbau einer SSH-Verbindung¶

Ablauf:

Client verbindet sich
Server präsentiert Host Key
Session-Key wird ausgehandelt
Kommunikation erfolgt symmetrisch

sequenceDiagram
    participant Client
    participant Server
    Client->>Server: Verbindungsanfrage
    Server->>Client: Host Key
    Client->>Server: Key Exchange
    Server->>Client: Bestätigung
    Client->>Server: Verschlüsselte Kommunikation

7. Praxis – Windows ↔ Ubuntu (VirtualBox)¶

Ubuntu vorbereiten¶

sudo apt update
sudo apt install -y openssh-server
sudo systemctl enable --now ssh
ip a

Windows – Schlüssel erzeugen¶

ssh-keygen -t ed25519 -a 64 -f $env:USERPROFILE\.ssh\id_ed25519 -C "Sean@BS-WED"

Public Key übertragen¶

Automatisch:

ssh-copy-id -i $env:USERPROFILE\.ssh\id_ed25519.pub sean@192.168.56.101

Manuell:

type $env:USERPROFILE\.ssh\id_ed25519.pub

mkdir -p ~/.ssh
chmod 700 ~/.ssh
nano ~/.ssh/authorized_keys
chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys

Verbindung testen¶

ssh sean@192.168.56.101

SSH-Config (optional)¶

Host ubuntu-vm
  HostName 192.168.56.101
  User sean
  IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519

sudo nano /etc/ssh/sshd_config

PasswordAuthentication no
PubkeyAuthentication yes

sudo systemctl restart ssh

Kernaussage¶

Der Transportweg des Public Keys kann variieren,
aber das kryptographische Prinzip bleibt identisch:

Der Server prüft den Besitz des Private Keys –
ohne dass dieser jemals übertragen wird.