SSH Keygen：Ed25519 vs RSA 完全指南

SSH 密钥是安全服务器认证的黄金标准，用加密密钥对替代密码。无论你是在设置新的开发机器、配置 CI/CD 流水线，还是加固生产服务器，理解如何生成和管理 SSH 密钥都是一项基本技能。本综合指南涵盖了从密钥算法选择（Ed25519 vs RSA vs ECDSA）到高级 SSH 配置、代理管理和常见问题排查的所有内容。

什么是 SSH 密钥？

SSH（安全外壳协议）密钥是用于身份认证的加密密钥对。不必每次连接远程服务器时都输入密码，SSH 密钥让你使用公钥加密来证明身份。这比基于密码的认证更安全、更方便。

SSH 密钥对由两个文件组成：

• 私钥: 私钥：保存在本地机器上。绝对不要与任何人共享此文件。它类似于打开门锁的物理钥匙。
• 公钥: 公钥：放置在每一台你想访问的服务器上。它类似于锁 — 任何人都可以看到它，但只有匹配的私钥才能打开它。

SSH 密钥认证的工作流程

# SSH Key Authentication Flow
Client                          Server
  │                               │
  │── 1. Connection request ─────>│
  │                               │
  │<── 2. Random challenge ───────│  (encrypted with your public key)
  │                               │
  │── 3. Decrypted response ─────>│  (signed with your private key)
  │                               │
  │<── 4. Access granted ─────────│  (response verified)
  │                               │

Ed25519 vs RSA vs ECDSA：算法对比

SSH 密钥生成有多种可用算法。最常见的三种是 RSA、ECDSA 和 Ed25519。每种都有不同的安全属性、性能特征和兼容性考量。

生成 Ed25519 SSH 密钥

Ed25519 密钥是现代标准。它们快速、安全，生成紧凑的密钥文件。以下是逐步生成方法：

步骤 1：打开终端（Linux/macOS）或 Git Bash / PowerShell（Windows）。

步骤 2：运行使用 Ed25519 算法的 ssh-keygen 命令：

ssh-keygen -t ed25519 -C "your_email@example.com"

步骤 3：当提示输入文件位置时，按 Enter 接受默认值（~/.ssh/id_ed25519），或指定自定义路径：

Generating public/private ed25519 key pair.
Enter file in which to save the key (/home/user/.ssh/id_ed25519):
# Press Enter for default, or type a custom path like:
# /home/user/.ssh/id_ed25519_github

步骤 4：在提示时输入强密码短语（推荐），或按 Enter 跳过：

Enter passphrase (empty for no passphrase):
Enter same passphrase again:
# Use a strong passphrase like: correct-horse-battery-staple

步骤 5：验证密钥已创建：

ls -la ~/.ssh/id_ed25519*

# Expected output:
-rw-------  1 user user  464 Jan 15 10:30 /home/user/.ssh/id_ed25519
-rw-r--r--  1 user user  105 Jan 15 10:30 /home/user/.ssh/id_ed25519.pub

# View your public key:
cat ~/.ssh/id_ed25519.pub
# ssh-ed25519 AAAAC3NzaC1lZDI1NTE5AAAAI... your_email@example.com

该命令生成两个文件：id_ed25519（私钥）和 id_ed25519.pub（公钥）。-C 标志添加注释（通常是你的邮箱）以帮助识别密钥。

Ed25519 常用 ssh-keygen 参数：

• -t ed25519: -t ed25519：指定 Ed25519 算法。
• -C "comment": -C "注释"：添加标识注释（通常是你的邮箱）。
• -f /path/to/key: -f /path/to/key：指定输出文件路径。
• -N "passphrase": -N "密码短语"：非交互式设置密码短语（在脚本中有用）。
• -a 100: -a 100：密码短语保护的 KDF 轮数（越高 = 暴力破解越慢）。默认为 16。

# Generate Ed25519 key with all options in one command:
ssh-keygen -t ed25519 -C "work@company.com" -f ~/.ssh/id_ed25519_work -a 100

# Generate key non-interactively (for scripts):
ssh-keygen -t ed25519 -C "deploy@ci" -f ~/.ssh/id_deploy -N "" -a 16

生成 RSA SSH 密钥（4096 位）

如果你需要与不支持 Ed25519 的旧系统兼容，请使用最小密钥长度为 4096 位的 RSA。RSA-2048 仍然被认为是安全的，但未来的安全余量较小。

步骤 1：运行使用 RSA 和 4096 位的 ssh-keygen 命令：

ssh-keygen -t rsa -b 4096 -C "your_email@example.com"

步骤 2：按照上述相同的提示操作（文件位置和密码短语）。

步骤 3：验证密钥：

ls -la ~/.ssh/id_rsa*

# Expected output:
-rw-------  1 user user 3,381 Jan 15 10:35 /home/user/.ssh/id_rsa
-rw-r--r--  1 user user   749 Jan 15 10:35 /home/user/.ssh/id_rsa.pub

# View the public key:
cat ~/.ssh/id_rsa.pub
# ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAADAQABAAACAQ... your_email@example.com

# Verify key details:
ssh-keygen -l -f ~/.ssh/id_rsa.pub
# 4096 SHA256:abc123... your_email@example.com (RSA)

RSA 常用 ssh-keygen 参数：

• -b 4096: -b 4096：指定 4096 位密钥长度（现代 OpenSSH 默认为 3072）。
• -o: -o：使用新的 OpenSSH 私钥格式（更能抵抗暴力破解）。这是 OpenSSH 7.8 以来的默认格式。

SSH 密钥文件位置

SSH 密钥和配置文件存储在 ~/.ssh/ 目录中。了解此目录结构对管理 SSH 设置至关重要。

~/.ssh/
├── id_ed25519          # Ed25519 private key (chmod 600)
├── id_ed25519.pub      # Ed25519 public key  (chmod 644)
├── id_rsa              # RSA private key      (chmod 600)
├── id_rsa.pub          # RSA public key       (chmod 644)
├── config              # SSH client config    (chmod 600)
├── known_hosts         # Server fingerprints  (chmod 644)
└── authorized_keys     # Allowed public keys  (chmod 600, server-side)

SSH 配置文件（~/.ssh/config）

SSH 配置文件是一个强大的工具，让你定义连接预设、管理多个密钥和配置高级选项。你可以创建命名别名，而不是输入冗长的 SSH 命令。

基本配置示例

创建或编辑 ~/.ssh/config：

# ~/.ssh/config

# Personal server
Host myserver
    HostName 203.0.113.50
    User deploy
    Port 22
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519

# Now connect with just:
# ssh myserver
# Instead of:
# ssh -i ~/.ssh/id_ed25519 deploy@203.0.113.50

为不同服务使用多个密钥

如果你为 GitHub、GitLab 和生产服务器使用不同的密钥：

# ~/.ssh/config

# GitHub (personal account)
Host github.com-personal
    HostName github.com
    User git
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519_personal
    IdentitiesOnly yes

# GitHub (work account)
Host github.com-work
    HostName github.com
    User git
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519_work
    IdentitiesOnly yes

# GitLab
Host gitlab.com
    HostName gitlab.com
    User git
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519_gitlab
    IdentitiesOnly yes
    PreferredAuthentications publickey

# Production server
Host production
    HostName prod.example.com
    User admin
    Port 2222
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519_prod
    IdentitiesOnly yes

# Usage:
# git clone git@github.com-personal:myuser/repo.git
# git clone git@github.com-work:company/repo.git
# ssh production

ProxyJump：通过堡垒机连接

如果你需要通过跳板机（堡垒机）SSH 到内部服务器：

# ~/.ssh/config

# Bastion / Jump host
Host bastion
    HostName bastion.example.com
    User jumpuser
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519
    Port 22

# Internal server (accessed through bastion)
Host internal-server
    HostName 10.0.1.50
    User admin
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519
    ProxyJump bastion

# Chained jump: client → bastion1 → bastion2 → target
Host deep-internal
    HostName 10.0.2.100
    User admin
    ProxyJump bastion,bastion2

现在你可以直接连接：ssh internal-server。SSH 会自动先跳转通过堡垒机。

通配符和默认设置

为所有连接应用默认设置：

# ~/.ssh/config

# Default settings for all hosts
Host *
    AddKeysToAgent yes
    IdentitiesOnly yes
    ServerAliveInterval 60
    ServerAliveCountMax 3
    Compression yes

# Settings for all *.example.com hosts
Host *.example.com
    User deploy
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519_work
    Port 2222

常用 SSH 配置选项

• IdentityFile: IdentityFile：要使用的私钥路径。
• IdentitiesOnly: IdentitiesOnly yes：仅使用指定的密钥，不尝试代理中的其他密钥。
• ForwardAgent: ForwardAgent yes：将本地 SSH 代理转发到远程服务器（谨慎使用）。
• ServerAliveInterval: ServerAliveInterval 60：每 60 秒发送一个保活数据包以防止断开连接。
• ProxyJump: ProxyJump bastion：通过另一个 SSH 主机路由连接。
• Port: Port 2222：连接到非标准 SSH 端口。

将 SSH 密钥添加到 GitHub / GitLab

使用 SSH 密钥是 GitHub 和 GitLab 进行 Git 操作认证的推荐方式。以下是设置方法：

步骤 1：复制你的公钥

显示并复制你的公钥：

# Linux / macOS
cat ~/.ssh/id_ed25519.pub

# macOS — copy directly to clipboard:
pbcopy < ~/.ssh/id_ed25519.pub

# Linux (with xclip):
xclip -selection clipboard < ~/.ssh/id_ed25519.pub

# Windows (PowerShell):
Get-Content ~/.ssh/id_ed25519.pub | Set-Clipboard

# Windows (Git Bash):
clip < ~/.ssh/id_ed25519.pub

步骤 2：将密钥添加到 GitHub

步骤 3：将密钥添加到 GitLab

步骤 4：测试连接

验证你的 SSH 密钥是否正常工作：

# Test GitHub connection:
ssh -T git@github.com

如果成功，你会看到类似以下的消息：

Hi username! You've successfully authenticated, but GitHub does not provide shell access.

对于 GitLab：

# Test GitLab connection:
ssh -T git@gitlab.com

# Expected output:
Welcome to GitLab, @username!

步骤 5：使用 SSH 克隆仓库

现在你可以使用 SSH URL 而不是 HTTPS 来克隆仓库：

# Clone via SSH (recommended):
git clone git@github.com:username/repository.git

# Instead of HTTPS:
# git clone https://github.com/username/repository.git

将现有仓库从 HTTPS 切换到 SSH：

# Check current remote URL:
git remote -v
# origin  https://github.com/username/repo.git (fetch)

# Switch to SSH:
git remote set-url origin git@github.com:username/repo.git

# Verify:
git remote -v
# origin  git@github.com:username/repo.git (fetch)

SSH 代理：在内存中管理密钥

SSH 代理是一个后台进程，将你的私钥保存在内存中，这样你就不必每次使用 SSH 密钥时都输入密码短语。如果你的密钥受密码短语保护（应该如此），它特别有用。

启动 SSH 代理

在 Linux/macOS 上：

# Start the SSH agent in the background:
eval "$(ssh-agent -s)"
# Output: Agent pid 12345

# Add to your shell profile (~/.bashrc, ~/.zshrc) to start automatically:
if [ -z "$SSH_AUTH_SOCK" ]; then
    eval "$(ssh-agent -s)" > /dev/null
fi

在 Windows 上（PowerShell）：

# PowerShell (run as Administrator to enable the service):
Get-Service ssh-agent | Set-Service -StartupType Automatic
Start-Service ssh-agent

# Verify it is running:
Get-Service ssh-agent
# Status: Running

将密钥添加到代理

将你的私钥添加到代理：

# Add a specific key:
ssh-add ~/.ssh/id_ed25519
# Enter passphrase for /home/user/.ssh/id_ed25519:
# Identity added: /home/user/.ssh/id_ed25519 (your_email@example.com)

# Add RSA key:
ssh-add ~/.ssh/id_rsa

添加所有默认密钥：

# Add all default keys (id_rsa, id_ed25519, etc.):
ssh-add

列出代理中的密钥

查看当前加载在代理中的所有密钥：

# List keys with fingerprints:
ssh-add -l
# 256 SHA256:abc123... your_email@example.com (ED25519)
# 4096 SHA256:def456... your_email@example.com (RSA)

# List keys with full public key:
ssh-add -L

macOS 钥匙串集成

在 macOS 上，你可以将 SSH 密钥密码短语存储在系统钥匙串中，使其在重启后仍然有效：

# Add key to macOS Keychain:
ssh-add --apple-use-keychain ~/.ssh/id_ed25519

将以下内容添加到 ~/.ssh/config 以自动从钥匙串加载密钥：

# ~/.ssh/config (macOS)
Host *
    UseKeychain yes
    AddKeysToAgent yes
    IdentityFile ~/.ssh/id_ed25519

设置密钥生命周期

为安全起见，你可以设置超时，使密钥在一段时间不活动后自动移除：

# Add key with 1-hour timeout:
ssh-add -t 3600 ~/.ssh/id_ed25519

# Add key with 8-hour timeout (workday):
ssh-add -t 28800 ~/.ssh/id_ed25519

# Remove all keys from the agent:
ssh-add -D

代理转发

代理转发让你在远程服务器上使用本地 SSH 密钥，无需将密钥复制到那里。当你需要从一个服务器 SSH 到另一个服务器时使用（例如在部署服务器上从 GitHub 拉取）：

# Forward agent for a single connection:
ssh -A user@server.example.com

# Or configure in ~/.ssh/config:
Host deploy-server
    HostName deploy.example.com
    User deploy
    ForwardAgent yes

# On the remote server, you can now use your local keys:
# ssh -T git@github.com  ← works without copying keys to the server

SSH 密钥密码短语

密码短语为你的私钥文件添加了一层加密。即使有人窃取了你的私钥文件，没有密码短语他们也无法使用它。

为什么要使用密码短语？

• 笔记本被盗：如果你的笔记本被盗，密码短语可以防止对你的服务器的即时访问。
• 恶意软件：如果恶意软件读取了你的 ~/.ssh/ 目录，加密的密钥没有密码短语就无法使用。
• 共享机器：如果其他人可以访问你的用户账户，密码短语是你的最后一道防线。
• 合规性：许多安全标准（SOC 2、ISO 27001）要求加密私钥。

使用强密码短语创建密钥

生成新密钥时，ssh-keygen 会提示输入密码短语。使用强大、唯一的密码短语：

# Generate key with increased KDF rounds for stronger passphrase protection:
ssh-keygen -t ed25519 -C "your_email@example.com" -a 100

# When prompted, use a strong passphrase:
# Good:  correct-horse-battery-staple  (4+ random words)
# Good:  My$ecure_Key_2024!ForWork     (mixed characters)
# Bad:   password123                    (too simple)
# Bad:   qwerty                         (dictionary word)

更改现有密钥的密码短语

你可以更改（或添加）现有密钥的密码短语，无需重新生成：

# Change passphrase on an existing key:
ssh-keygen -p -f ~/.ssh/id_ed25519

# Output:
Enter old passphrase:
Enter new passphrase:
Enter same passphrase again:
Your identification has been saved with the new passphrase.

移除密码短语（不推荐）

如果你需要未加密的密钥（例如用于自动化脚本），可以移除密码短语：

# Remove passphrase (enter empty string as new passphrase):
ssh-keygen -p -f ~/.ssh/id_ed25519

Enter old passphrase:
Enter new passphrase:        # ← Press Enter (empty)
Enter same passphrase again:  # ← Press Enter (empty)

增加 KDF 轮数

-a 标志控制对密码短语应用多少轮密钥派生。更高的值使暴力破解更慢：

# Default KDF rounds: 16 (fast, less secure against brute-force)
ssh-keygen -t ed25519 -C "email@example.com"

# Increased KDF rounds: 100 (slower key loading, much harder to brute-force)
ssh-keygen -t ed25519 -C "email@example.com" -a 100

# High KDF rounds: 200 (very slow, maximum brute-force resistance)
ssh-keygen -t ed25519 -C "email@example.com" -a 200

# Note: KDF rounds affect how long it takes to decrypt the key
# with the passphrase, NOT the SSH connection speed.
# -a 100 adds ~1 second to key loading time.

SSH 密钥安全最佳实践

文件权限

不正确的权限是最常见的 SSH 问题之一。SSH 会拒绝使用权限过于宽松的密钥或配置文件：

# If permissions are wrong, SSH will show errors like:
# "WARNING: UNPROTECTED PRIVATE KEY FILE!"
# "Permissions 0644 for '/home/user/.ssh/id_ed25519' are too open."
# "It is required that your private key files are NOT accessible by others."

设置正确的权限：

# Set correct permissions for the .ssh directory:
chmod 700 ~/.ssh

# Set correct permissions for private keys:
chmod 600 ~/.ssh/id_ed25519
chmod 600 ~/.ssh/id_rsa
chmod 600 ~/.ssh/config

# Set correct permissions for public keys:
chmod 644 ~/.ssh/id_ed25519.pub
chmod 644 ~/.ssh/id_rsa.pub

# Set correct permissions for authorized_keys (server-side):
chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys

# Set correct permissions for known_hosts:
chmod 644 ~/.ssh/known_hosts

# Verify all permissions at once:
ls -la ~/.ssh/
# drwx------  2 user user 4096 Jan 15 10:30 .
# -rw-------  1 user user  464 Jan 15 10:30 id_ed25519
# -rw-r--r--  1 user user  105 Jan 15 10:30 id_ed25519.pub
# -rw-------  1 user user  222 Jan 15 10:30 config

定期轮换密钥

密钥轮换可以限制密钥泄露时的影响范围。最佳实践：

• 至少每年生成一次新密钥（或按照组织的策略）。
• 在移除旧密钥之前，将新公钥添加到所有服务器。
• 确认新密钥有效后，从 authorized_keys 中移除旧公钥。
• 从 GitHub/GitLab/Bitbucket 撤销旧密钥。
• 记录每个密钥的生成时间和部署位置。

# Key rotation workflow:

# 1. Generate new key
ssh-keygen -t ed25519 -C "email@example.com-2025" -f ~/.ssh/id_ed25519_2025

# 2. Add new public key to server
ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_ed25519_2025.pub user@server

# 3. Test new key works
ssh -i ~/.ssh/id_ed25519_2025 user@server

# 4. Remove old public key from server
ssh user@server "sed -i '/old_key_comment/d' ~/.ssh/authorized_keys"

# 5. Update local SSH config to use new key
# Edit ~/.ssh/config and change IdentityFile paths

# 6. Remove old local key files
rm ~/.ssh/id_ed25519_old ~/.ssh/id_ed25519_old.pub

在服务器上禁用密码认证

配置好 SSH 密钥认证后，禁用密码认证以防止暴力破解攻击：

编辑 /etc/ssh/sshd_config：

# /etc/ssh/sshd_config

# Disable password authentication
PasswordAuthentication no

# Disable challenge-response authentication
ChallengeResponseAuthentication no

# Disable PAM (optional, depends on your setup)
# UsePAM no

# Enable public key authentication (should be default)
PubkeyAuthentication yes

# Disable root login
PermitRootLogin no

# Allow only specific users
AllowUsers deploy admin

重启 SSH 服务：

# Debian / Ubuntu:
sudo systemctl restart sshd

# RHEL / CentOS / Fedora:
sudo systemctl restart sshd

# Older systems:
sudo service ssh restart

其他安全措施

• 使用非标准 SSH 端口（例如 Port 2222）以减少自动扫描噪音。
• 安装 fail2ban 以阻止登录失败次数过多的 IP 地址。
• 禁用 root 登录：在 sshd_config 中设置 PermitRootLogin no。
• 使用 AllowUsers 或 AllowGroups 限制哪些用户可以通过 SSH 登录。
• 启用双因素认证（2FA）以增加额外的安全层。
• 监控 /var/log/auth.log（Debian/Ubuntu）或 /var/log/secure（RHEL/CentOS）以发现可疑活动。

常见 SSH 密钥问题排查

Permission Denied (publickey)

这是最常见的 SSH 错误。它表示服务器拒绝了你的密钥。常见原因和修复方法：

# Fix: Specify the correct key explicitly
ssh -i ~/.ssh/id_ed25519 user@server.example.com

# Fix: Copy your public key to the server
ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_ed25519.pub user@server.example.com

# Or manually:
cat ~/.ssh/id_ed25519.pub | ssh user@server "mkdir -p ~/.ssh && chmod 700 ~/.ssh && cat >> ~/.ssh/authorized_keys && chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys"

# Fix: Correct server-side permissions
ssh user@server "chmod 700 ~/.ssh && chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys"

"Permissions are too open" 错误

如果你看到 "WARNING: UNPROTECTED PRIVATE KEY FILE!" 或 "Permissions 0644 for 'id_ed25519' are too open"，说明 SSH 拒绝使用该密钥，因为其他人可以读取它：

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@         WARNING: UNPROTECTED PRIVATE KEY FILE!          @
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
Permissions 0644 for '/home/user/.ssh/id_ed25519' are too open.
It is required that your private key files are NOT accessible by others.
This private key will be ignored.

修复权限：

# Fix permissions:
chmod 600 ~/.ssh/id_ed25519
chmod 600 ~/.ssh/id_rsa
chmod 700 ~/.ssh

在 Windows 上，右键点击文件 > 属性 > 安全 > 高级，移除除你的用户账户之外的所有权限。

调试 SSH 连接

使用 -v、-vv 或 -vvv 标志获取不同级别的调试输出：

# Verbose mode (increasing detail):
ssh -v user@server.example.com     # Level 1: basic debug info
ssh -vv user@server.example.com    # Level 2: more detail
ssh -vvv user@server.example.com   # Level 3: maximum detail

# Example debug output (key parts):
debug1: Offering public key: /home/user/.ssh/id_ed25519 ED25519 SHA256:abc123...
debug1: Server accepts key: /home/user/.ssh/id_ed25519 ED25519 SHA256:abc123...
debug1: Authentication succeeded (publickey).

在调试输出中查找以下关键行：

• "Offering public key": "Offering public key"：显示 SSH 正在尝试哪些密钥。
• "Server accepts key": "Server accepts key"：确认密钥已被接受。
• "Authentication succeeded": "Authentication succeeded"：登录成功。
• "No more authentication methods to try": "No more authentication methods to try"：所有提供的密钥都被拒绝。

Host Key Verification Failed

如果服务器的主机密钥已更改（例如服务器重建），你会看到警告。移除旧的主机密钥：

# Remove a specific host key:
ssh-keygen -R server.example.com

# Remove by IP address:
ssh-keygen -R 203.0.113.50

# Remove by IP and port:
ssh-keygen -R "[server.example.com]:2222"

# Then reconnect and accept the new host key:
ssh user@server.example.com
# The authenticity of host 'server.example.com' can't be established.
# ED25519 key fingerprint is SHA256:xyz789...
# Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes

连接超时

• 验证服务器正在运行并在正确的端口上接受连接。
• 检查防火墙（ufw、iptables 或云安全组）。
• 尝试使用特定端口连接：ssh -p 2222 user@server。
• 在 SSH 配置中添加 ServerAliveInterval 以防止空闲断开。

# Test connectivity:
ssh -v -o ConnectTimeout=10 user@server.example.com

# Check if the port is open:
nc -zv server.example.com 22
# or
telnet server.example.com 22

# Add keep-alive to prevent idle timeout (~/.ssh/config):
Host *
    ServerAliveInterval 60
    ServerAliveCountMax 3

常见问题

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