使用 U2F/FIDO 实现双因素认证-未完纪

OpenSSH 8.2 增加了对 U2F/FIDO 硬件认证设备的支持。这些设备在现有密钥认证之上提供额外安全层：只有硬件令牌在场，才能完成认证。（support for U2F/FIDO hardware authentication devices）

使用和设置都很简单。唯一额外步骤是生成可配合硬件设备使用的新密钥对。可选择 ecdsa-sk 或 ed25519-sk：前者硬件兼容范围更广，后者可能需要较新的设备。

生成后，可以像其他 OpenSSH 密钥一样使用。唯一要求是使用私钥时，U2F 设备必须连接在本机上。

U2F 示例

例如，插入 U2F 设备，并生成配套密钥对：

ssh-keygen -t ecdsa-sk

Generating public/private ecdsa-sk key pair.
You may need to touch your authenticator to authorize key generation. <-- touch device
Enter file in which to save the key (/home/ubuntu/.ssh/id_ecdsa_sk): 
Enter passphrase (empty for no passphrase): 
Enter same passphrase again: 
Your identification has been saved in /home/ubuntu/.ssh/id_ecdsa_sk
Your public key has been saved in /home/ubuntu/.ssh/id_ecdsa_sk.pub
The key fingerprint is:
SHA256:V9PQ1MqaU8FODXdHqDiH9Mxb8XK3o5aVYDQLVl9IFRo ubuntu@focal

接下来，把公钥部分复制到服务器的 ~/.ssh/authorized_keys，便可以连接：

ssh -i .ssh/id_ecdsa_sk ubuntu@focal.server

Confirm user presence for key ECDSA-SK SHA256:V9PQ1MqaU8FODXdHqDiH9Mxb8XK3o5aVYDQLVl9IFRo <-- touch device
Welcome to Ubuntu Focal Fossa (GNU/Linux 5.4.0-21-generic x86_64)
(...)
ubuntu@focal.server:~$

FIDO2 驻留密钥

FIDO2 私钥由两部分组成：磁盘私钥文件中存储的密钥句柄，以及每个 FIDO2 令牌独有、无法从硬件导出的设备密钥。认证时硬件将两者结合，派生真实密钥，用于签名认证挑战。

令牌需要在多台计算机间移动时，每次先移动私钥文件可能很麻烦。较新的 FIDO2 标准因此支持驻留密钥，允许从硬件取回密钥句柄部分。

驻留密钥会提高攻击者使用被盗令牌的可能性。因此，令牌通常要求先通过 PIN 认证才能下载密钥；创建驻留密钥前，应使用硬件令牌管理软件设置 PIN。

OpenSSH 支持在生成密钥时添加 ssh-keygen 的 -O resident 参数：

ssh-keygen -t ecdsa-sk -O resident -O application=ssh:mykeyname

Generating public/private ecdsa-sk key pair.
You may need to touch your authenticator to authorize key generation.
Enter PIN for authenticator: 
Enter file in which to save the key (/home/ubuntu/.ssh/id_ecdsa_sk): mytoken
Enter passphrase (empty for no passphrase): 
Enter same passphrase again: 
Your identification has been saved in mytoken
(...)

它像平常一样生成公私钥对，但稍后可以从令牌取回私钥部分，也就是密钥句柄。运行：

ssh-keygen -K

Enter PIN for authenticator: 
You may need to touch your authenticator to authorize key download.
Enter passphrase (empty for no passphrase): 
Enter same passphrase again: 
Saved ECDSA-SK key ssh:mytoken to id_ecdsa_sk_rk_mytoken

生成文件名时，会使用先前 application 参数中 ssh: 后面的部分：

l id_ecdsa_sk_rk_mytoken*

-rw------- 1 ubuntu ubuntu 598 out  4 18:49 id_ecdsa_sk_rk_mytoken
-rw-r--r-- 1 ubuntu ubuntu 228 out  4 18:49 id_ecdsa_sk_rk_mytoken.pub

如果从硬件提取密钥时设置了口令，之后使用它们时，会要求输入文件口令以及硬件 PIN，并触碰令牌：

ssh -i ./id_ecdsa_sk_rk_mytoken ubuntu@focal.server

Enter passphrase for key './id_ecdsa_sk_rk_mytoken': 
Confirm user presence for key ECDSA-SK 
SHA256:t+l26IgTXeURY6e36wtrq7wVYJtDVZrO+iuobs1CvVQ
User presence confirmed
(...)

也可以把驻留密钥直接下载并加入 ssh-agent，运行：