告別密碼！使用 SSH CA 證書實現更安全、更方便的伺服器登入

您是否還在為管理多台伺服器上數不清的 authorized_keys 檔案而煩惱？或是擔心某位同仁的私鑰外洩，卻無法輕易地撤銷其存取權限？

傳統的 SSH 公鑰認證雖然比密碼安全，但在大規模的環境中，金鑰管理本身就是一個挑戰。今天，我們要介紹一個更優雅、更安全的解決方案：SSH 憑證頒發機構 (Certificate Authority, CA)。

透過建立自己的 CA，您可以集中管理所有伺服器的信任關係。伺服器不再需要知道每一個使用者的公鑰，它只需要信任您的 CA。接著，您可以為每一位使用者簽發有時效性的短期證書，大幅提升安全性與管理便利性。

這篇文章將帶您一步步建立自己的 SSH CA，並使用它來簽發使用者證書，實現無痛、安全的伺服器登入。

核心概念與角色分工

在開始之前，讓我們先理解整個流程中的三個主要角色以及它們各自掌管的檔案。

簡單來說，Server 藉由擁有 CA 的公鑰來信任 CA。Client 藉由持有 CA 簽發的證書來向 Server 證明自己的身份。

Step 1: 建立憑證頒發機構 (CA)

位置： 在您的管理工作站或一個安全的機器上 (此處即為 CA)。

首先，我們需要產生一組專門用來當作 CA 的金鑰。這組金鑰是整個信任鏈的核心，請務必妥善保管 CA 的私鑰 (ca_key)。

ssh-keygen -t rsa -b 4096 -f ca_key -C "My SSH Certificate Authority"

• -t rsa -b 4096: 使用 4096 位元的 RSA 演算法，提供強大的加密保護。
• -f ca_key: 指定金鑰檔案的名稱為 ca_key。
• -C "My SSH Certificate Authority": 為金鑰加上註解，方便識別。

執行後，您會得到兩個檔案，這兩個檔案都存放在 CA 這台機器上：

• ca_key: CA 的私鑰 (請務必保密！)
• ca_key.pub: CA 的公鑰 (稍後需要將它分發到所有您要管理的伺服器上)

Step 2: 設定 SSH 伺服器信任 CA

位置： 在您想管理的每一台 SSH 伺服器 (Server) 上。

接下來，我們要讓目標伺服器上的 SSH 服務 (sshd) 信任我們剛剛建立的 CA。

首先，將 CA 的公鑰 ca_key.pub 安全地複製到您的伺服器上，並放置在一個固定的位置，例如 /etc/ssh/ca_key.pub。

然後，修改伺服器上的 SSH 設定檔 /etc/ssh/sshd_config，加入以下這一行：

TrustedUserCAKeys /etc/ssh/ca_key.pub

這行設定告訴 sshd：「任何由 /etc/ssh/ca_key.pub 這個 CA 公鑰對應的私鑰所簽發的證書，都是可信的。」

修改完設定後，記得重新啟動 sshd 服務讓設定生效：

sudo systemctl restart sshd

Step 3: 為使用者產生客戶端金鑰

位置： 在 SSH 客戶端 (Client) 的機器上，通常是使用者的個人電腦。

現在，讓需要登入伺服器的使用者產生自己的 SSH 金鑰。這跟傳統的作法完全一樣。

ssh-keygen -t ed25519 -f ~/.ssh/id_ed25519 -C "user@example.com"

• -t ed25519: 使用 Ed25519 演算法，它比 RSA 更快且同樣安全。
• -f ~/.ssh/id_ed25519: 指定金鑰檔案的路徑與名稱。
• -C "user@example.com": 使用者的 email 作為註解。

使用者會得到兩個檔案，這兩個檔案都存放在 Client 的 ~/.ssh 目錄下：

• id_ed25519: 使用者的私鑰 (使用者自己保管)
• id_ed25519.pub: 使用者的公鑰 (這個檔案需要交給 CA 來簽署)

Step 4: 簽發使用者證書

位置： 回到 CA 機器上操作。

這是最關鍵的一步。CA 管理員需要取得使用者的公鑰 id_ed25519.pub，然後使用 CA 的私鑰 (ca_key) 來簽署它，產生一份有時效性的證書。

ssh-keygen -s ca_key -I "user@example.com-cert" -n user1,user2 -V +52w id_ed25519.pub

讓我們來分解這個指令：

• -s ca_key: 指定用來簽署的 CA 私鑰。
• -I "user@example.com-cert": 為這個證書設定一個唯一的識別碼 (Identifier)，這個 ID 會出現在伺服器的登入日誌中，方便追蹤。
• -n user1,user2: 指定此證書允許登入的伺服器使用者名稱。這是一個強大的功能，您可以限制這把鑰匙只能用 user1 或 user2 的身份登入。
• -V +52w: 設定證書的有效期。+52w 代表 52 週。
• id_ed25519.pub: 要被簽署的使用者公鑰。

執行成功後，會在 CA 機器上產生一個新的檔案：

• id_ed25519-cert.pub: 這就是簽發好的使用者證書！

最後，CA 管理員需要將這份證書檔 id_ed25519-cert.pub 安全地回傳給使用者。

Step 5: 使用證書登入

位置： 回到 SSH 客戶端 (Client) 的機器上。

使用者收到 CA 核發的證書 id_ed25519-cert.pub 後，需要將它和自己的私鑰放在同一個目錄下。

現在，使用者的 ~/.ssh 目錄下應該有這兩個檔案：

1. id_ed25519 (他自己的私鑰)
2. id_ed25519-cert.pub (CA 核發的證書)

就這樣！使用者現在可以直接登入，不再需要 authorized_keys 檔案。

ssh user1@your_server_ip

認證流程拆解：

1. Client 使用 id_ed25519 私鑰和 id_ed25519-cert.pub 證書向 Server 發起連線。
2. Server 收到連線請求，看到證書。
3. Server 使用設定好的 TrustedUserCAKeys (/etc/ssh/ca_key.pub) 來驗證證書的簽名是否為真。
4. 驗證成功，且證書未過期、登入使用者名稱 (user1) 也符合規定，允許登入。

實用工具：查看證書內容

如果您想確認證書的詳細資訊，例如有效期、允許登入的使用者等，可以使用以下指令：

ssh-keygen -L -f id_ed25519-cert.pub

輸出結果會像這樣：

id_ed25519-cert.pub:
        Type: ssh-ed25519-cert-v01@openssh.com user certificate
        Public key: ED25519-CERT SHA256:abvpqWrGyRo6Ubb9u6CFgPldA1O/E8rhws8kmGbFlMc
        Signing CA: RSA SHA256:pzWbZ7jVW8qVYIBbKpRSu1latMeZ/HDs5QkzJ6dFu0I (using rsa-sha2-512)
        Key ID: "user@example.com-cert"
        Serial: 0
        Valid: from 2025-06-09T06:30:00 to 2025-06-09T06:34:53
        Principals:
                user1
                user2
        Critical Options: (none)
        Extensions:
                permit-X11-forwarding
                permit-agent-forwarding
                permit-port-forwarding
                permit-pty
                permit-user-rc

您可以清楚地看到簽署的 CA、有效期 (Valid)、以及允許登入的使用者 (Principals)。

總結

使用 SSH CA 證書管理伺服器存取權限，帶來了許多好處：

• 集中管理: 只需要在伺服器上設定一次 TrustedUserCAKeys，之後所有的人員變動都只需要在 CA 端操作。
• 金鑰輪換與撤銷: 不再需要登入每台機器去移除 authorized_keys。只要簽發短期證書，證書過期後存取權限自動失效。
• 提升安全性: 短期證書大幅縮小了金鑰外洩的風險時間窗。
• 稽核與追蹤: 透過證書的 Key ID，可以清楚地在伺服器日誌中追蹤誰在何時進行了操作。

雖然一開始的設定比單純的公鑰認證多幾個步驟，但從長遠來看，SSH CA 為您省下的管理時間與帶來的安全性提升，絕對是值得的投資。現在就動手試試看吧！