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SSH 免密登录教程：从原理到实战，一次配置永久生效

Thu, 16 Apr 2026 14:50:00 +0800

注意

适用场景：Windows 本地 → Linux 远程服务器（HPC 集群、实验室工作站等）。配置一次，永久免密。全文约 5 分钟。

一、为什么要配置免密登录？

每次 ssh 都要手动输入密码，不仅操作繁琐，还存在安全隐患——密码在网络传输中可能被截获。

SSH 密钥认证使用非对称加密替代密码登录，同时解决了这两个问题：

🔒 更安全 — 私钥从不离开本机，无法被中间人截获
⚡ 更方便 — 连接时自动完成身份验证，无需交互

二、原理图解

SSH 密钥是成对出现的两个文件：

文件	存放位置	作用	能否公开
🔑 私钥 `id_rsa`	你的电脑 `~/.ssh/`	签名，证明"我是我"	❌ 绝不泄露
🔓 公钥 `id_rsa.pub`	服务器 `~/.ssh/authorized_keys`	验证签名	✅ 可以公开

四步握手流程

 你的电脑 (客户端) 远程服务器
 │ │
 ① │──── "我是 <用户名>" ───────────────→│
 │ │
 ② │←─── 找到公钥，发送随机挑战 ─────────│
 │ │
 ③ │──── 用私钥签名挑战 ────────────────→│
 │ │
 ④ │←─── 用公钥验证签名 → ✅ 免密登录！ ──│

提示

直觉理解：把公钥当作一把"锁"装在服务器门上，私钥是唯一配套的"钥匙"。能开锁 = 证明身份 = 不用密码。

三、操作步骤

3.1 🔍 检查是否已有密钥

打开 PowerShell 或 cmd：

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

输出结果	说明	操作
显示 `ssh-rsa AAAAB3...`	✅ 已有密钥	直接跳到 3.3
报错"找不到文件"	❌ 尚未生成	继续 3.2

3.2 🔧 生成密钥对（仅首次）

ssh-keygen -t rsa -b 4096

连按 三次回车（全部使用默认值，不设密码短语）：

Generating public/private rsa key pair.
Enter file in which to save the key (.../.ssh/id_rsa): ← 回车
Enter passphrase (empty for no passphrase): ← 回车
Enter same passphrase again: ← 回车

生成完毕后，C:\Users\你的用户名\.ssh\ 目录下会出现两个文件：

id_rsa — 私钥 ⚠️ 绝对不要发给任何人
id_rsa.pub — 公钥（需复制到服务器）

3.3 📤 一键推送公钥到服务器

type $env:USERPROFILE\.ssh\id_rsa.pub | ssh -p 端口号 用户名@服务器地址 "mkdir -p ~/.ssh && chmod 700 ~/.ssh && cat >> ~/.ssh/authorized_keys && chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys"

实际例子（中科算联云 · 西北 1 集群）：

type $env:USERPROFILE\.ssh\id_rsa.pub | ssh -p 50888 <用户名>@c1.hpcmaster.com "mkdir -p ~/.ssh && chmod 700 ~/.ssh && cat >> ~/.ssh/authorized_keys && chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys"

警告

首次连接会提示 Are you sure you want to continue connecting?，输入 yes。随后需要输入一次密码——这是你最后一次输入密码。

📋 命令逐段拆解（点击展开）

部分	作用
`type ...id_rsa.pub`	读取本地公钥内容
`\|`	通过管道传输给远程 SSH
`mkdir -p ~/.ssh`	在服务器上创建 `.ssh` 目录
`chmod 700 ~/.ssh`	设置目录权限（仅本人可访问）
`cat >> ~/.ssh/authorized_keys`	将公钥追加到授权列表
`chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys`	设置文件权限（仅本人可读写）

3.4 ✅ 验证免密登录

ssh -p 50888 <用户名>@c1.hpcmaster.com "hostname"

如果直接返回主机名而没有要求密码 → 🎉 配置成功！

四、进阶：配置 SSH 别名

每次输 ssh -p 50888 <用户名>@c1.hpcmaster.com 太长了？配个别名，一劳永逸。

编辑 C:\Users\你的用户名\.ssh\config 文件，添加：

# ═══ 中科算联云 ═══
Host hpc-west1
 HostName c1.hpcmaster.com
 Port 50888
 User <用户名>

Host hpc-west
 HostName c2.hpcmaster.com
 Port 50888
 User <用户名>

# ═══ 矿大内网服务器 ═══
Host cumt-server
 HostName <内网服务器IP>
 Port 5911
 User wrf4

配置后的效果：

ssh hpc-west1 # 等价于 ssh -p 50888 <用户名>@c1.hpcmaster.com
ssh hpc-west # 等价于 ssh -p 50888 <用户名>@c2.hpcmaster.com
ssh cumt-server # 等价于 ssh -p 5911 wrf4@<内网服务器IP>

提示

scp 也支持别名，文件传输同样变简洁：

scp 本地文件 hpc-west1:/data/user/<用户名>/目标路径/

五、常见问题排查

❓ 推送公钥后还是要密码？

依次检查以下三项：

① 权限问题（最常见）——SSH 对文件权限要求极严格：

chmod 700 ~/.ssh
chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys

② 公钥是否正确追加：

cat ~/.ssh/authorized_keys
# 应看到 ssh-rsa AAAAB3... 开头的完整一行

③ 服务器是否开启密钥认证：

grep PubkeyAuthentication /etc/ssh/sshd_config
# 应为 PubkeyAuthentication yes，若为 no 需联系管理员

❓ 能给多台服务器配免密吗？

可以。同一把公钥可以推送到任意多台服务器——重复执行 3.3 步骤，替换服务器地址即可。

❓ 换了电脑怎么办？

两种方案：

迁移密钥：把旧电脑的 ~/.ssh/id_rsa + id_rsa.pub 复制到新电脑同一位置
重新生成：在新电脑执行 3.2 → 3.3，重新推送新公钥

❓ 私钥泄露了怎么办？

小心

私钥泄露属于严重安全事件，请立即执行：

登录每台已配置的服务器，编辑 ~/.ssh/authorized_keys，删除旧公钥对应的行
在本地重新 ssh-keygen 生成新密钥对
重新推送新公钥到所有服务器

❓ `Warning: remote port forwarding failed for listen port 7890`？

这是代理软件（如 Clash）的端口转发配置导致的，不影响 SSH 连接，可以安全忽略。如需消除警告，检查 SSH config 中是否有 RemoteForward 相关行并移除。

六、安全建议速查

🛡️ 做法	📌 建议
私钥文件	永远不要发给他人、上传 GitHub、或复制到不信任的设备
密码短语	对高安全需求场景，建议在 `ssh-keygen` 时设置 passphrase
定期轮换	每 1–2 年更换一次密钥对
清理旧钥	定期检查 `authorized_keys`，删除不再使用的旧公钥

ERA5 数据下载教程

Fri, 10 Apr 2026 12:50:00 +0800

ERA5 数据下载教程

使用 CDS API 通过 Python 脚本下载 ECMWF ERA5 再分析气象数据

1. 注册与获取 API Key

1.1 注册账号

访问并注册账号。

1.2 获取 API Key

登录后，点击右上角用户图标 → Your profile，页面底部可以看到：

Personal Access Token（即 API Key）

1.3 配置本地凭证

在用户主目录下创建 .cdsapirc 文件：

Windows: C:\Users\<你的用户名>\.cdsapirc
Linux/Mac: ~/.cdsapirc

文件内容：

url: https://cds.climate.copernicus.eu/api
key: <你的Personal Access Token>

重要

key 后面直接填 Token 字符串，不要加引号。

2. 安装依赖

pip install cdsapi

验证安装：

import cdsapi
c = cdsapi.Client() # 如果没报错，说明配置成功

3. 基础用法

3.1 最简示例

import cdsapi

c = cdsapi.Client()

c.retrieve(
 'reanalysis-era5-single-levels', # 数据集名称
 {
 'product_type': 'reanalysis', # 产品类型
 'variable': '2m_temperature', # 变量
 'year': '2023', # 年
 'month': '01', # 月
 'day': '01', # 日
 'time': '12:00', # 时间 (UTC)
 'area': [40, 110, 35, 115], # 区域 [北, 西, 南, 东]
 'format': 'netcdf', # 输出格式
 },
 'output.nc' # 输出文件名
)

3.2 参数说明

参数	说明	示例
`product_type`	产品类型	`'reanalysis'`
`variable`	变量名（可多个）	`['2m_temperature', 'surface_pressure']`
`year`	年份（可多个）	`'2023'` 或 `['2022', '2023']`
`month`	月份（可多个）	`'06'` 或 `[f'{m:02d}' for m in range(1,13)]`
`day`	日期（可多个）	`[f'{d:02d}' for d in range(1,32)]`
`time`	UTC 时间（可多个）	`'03:00'` 或 `['03:00', '04:00', '05:00']`
`area`	裁剪区域	`[北纬, 西经, 南纬, 东经]`
`format`	输出格式	`'netcdf'` 或 `'grib'`

4. 常用变量速查

4.1 单层变量（single-levels）

数据集名：reanalysis-era5-single-levels

API 变量名	含义	单位
`10m_u_component_of_wind`	10m 东西风分量	m/s
`10m_v_component_of_wind`	10m 南北风分量	m/s
`2m_temperature`	2m 温度	K
`surface_pressure`	地表气压	Pa
`total_precipitation`	总降水量	m
`2m_dewpoint_temperature`	2m 露点温度	K
`mean_sea_level_pressure`	海平面气压	Pa
`boundary_layer_height`	边界层高度	m
`total_cloud_cover`	总云量	0~1

4.2 气压层变量（pressure-levels）

数据集名：reanalysis-era5-pressure-levels

API 变量名	含义	单位
`u_component_of_wind`	东西风	m/s
`v_component_of_wind`	南北风	m/s
`temperature`	温度	K
`geopotential`	位势	m²/s²
`relative_humidity`	相对湿度	%
`specific_humidity`	比湿	kg/kg

气压层需额外指定 pressure_level 参数：

'pressure_level': ['500', '700', '850', '925', '1000'] # 单位: hPa

5. 实战示例

5.1 下载特定区域的风场数据

import cdsapi

c = cdsapi.Client()

c.retrieve(
 'reanalysis-era5-single-levels',
 {
 'product_type': 'reanalysis',
 'variable': [
 '10m_u_component_of_wind',
 '10m_v_component_of_wind',
 '2m_temperature',
 'surface_pressure',
 ],
 'year': '2024',
 'month': [f'{m:02d}' for m in range(1, 13)], # 全年
 'day': [f'{d:02d}' for d in range(1, 32)], # 全月
 'time': ['03:00', '04:00', '05:00'], # 仅卫星过境时段
 'area': [37, 112, 36, 113], # 李村矿区
 'format': 'netcdf',
 },
 'era5_2024_wind.nc'
)

5.2 并行下载多年数据

import cdsapi
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor, as_completed

def download_year(year):
 """下载单年数据"""
 output = f'era5_{year}.nc'
 try:
 c = cdsapi.Client() # 每个线程创建独立客户端
 c.retrieve(
 'reanalysis-era5-single-levels',
 {
 'product_type': 'reanalysis',
 'variable': [
 '10m_u_component_of_wind',
 '10m_v_component_of_wind',
 ],
 'year': str(year),
 'month': [f'{m:02d}' for m in range(1, 13)],
 'day': [f'{d:02d}' for d in range(1, 32)],
 'time': ['03:00', '04:00', '05:00'],
 'area': [37, 112, 36, 113],
 'format': 'netcdf',
 },
 output
 )
 return f'[OK] {year}'
 except Exception as e:
 return f'[FAIL] {year}: {e}'

# 最多 4 个并发
with ThreadPoolExecutor(max_workers=4) as executor:
 futures = {executor.submit(download_year, y): y for y in range(2020, 2026)}
 for future in as_completed(futures):
 print(future.result())

5.3 下载后合并多个文件

import xarray as xr

files = ['era5_2020.nc', 'era5_2021.nc', 'era5_2022.nc']
ds = xr.open_mfdataset(files, combine='by_coords')
ds.to_netcdf('era5_2020-2022_merged.nc')
ds.close()
print("合并完成")

5.4 下载气压层数据

import cdsapi

c = cdsapi.Client()

c.retrieve(
 'reanalysis-era5-pressure-levels', # 注意数据集名不同
 {
 'product_type': 'reanalysis',
 'variable': [
 'u_component_of_wind',
 'v_component_of_wind',
 'temperature',
 ],
 'pressure_level': ['850', '925'], # 气压层 (hPa)
 'year': '2024',
 'month': '06',
 'day': '15',
 'time': '03:00',
 'area': [37, 112, 36, 113],
 'format': 'netcdf',
 },
 'era5_pressure_levels.nc'
)

6. 注意事项

6.1 请求大小限制

CDS API 对单次请求有大小限制。如果报 403 cost limits exceeded，需要拆分请求：

策略	说明
减少时间	只下需要的小时（如 `03:00-05:00`）
拆分年份	按年分别提交
缩小区域	尽量只覆盖研究区

提示

一般经验：1年 × 3小时 × 小区域 的单层数据可以一次提交。全年 24 小时的通常需要按月或按季度拆分。

6.2 时间说明

ERA5 时间均为 UTC
北京时间 = UTC + 8 小时
例：北京时间 11:00 ≈ UTC 03:00

6.3 空间分辨率

ERA5 默认分辨率：0.25° × 0.25°（约 25km）
area 中的边界会自动对齐到最近的 0.25° 网格

6.4 常见错误

错误	原因	解决
`403 cost limits exceeded`	请求数据量太大	减少时间/拆分年份
`ModuleNotFoundError: cdsapi`	未安装	`pip install cdsapi`
`Exception: Missing/malformed configuration`	`.cdsapirc` 配置错误	检查文件路径和格式
`SSLError / ConnectionReset`	网络不稳定	重试，或挂代理

7. 读取下载的数据

import xarray as xr
import numpy as np

ds = xr.open_dataset('era5_2024_wind.nc', engine='netcdf4')

# 查看基本信息
print(ds)
print('变量:', list(ds.data_vars))
print('坐标:', list(ds.coords))

# 提取某时刻某位置的风速
lon, lat = 112.87, 36.09
u = ds['u10'].sel(longitude=lon, latitude=lat, method='nearest')
v = ds['v10'].sel(longitude=lon, latitude=lat, method='nearest')
wind_speed = np.sqrt(u**2 + v**2)

# 风向 (气象标准: 从北顺时针)
wind_dir = (270 - np.degrees(np.arctan2(v, u))) % 360

print(f'风速: {float(wind_speed.isel(valid_time=0)):.2f} m/s')
print(f'风向: {float(wind_dir.isel(valid_time=0)):.1f}°')

ds.close()

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SSH 免密登录教程：从原理到实战，一次配置永久生效

一、为什么要配置免密登录？

二、原理图解

四步握手流程

三、操作步骤

3.1 🔍 检查是否已有密钥

3.2 🔧 生成密钥对（仅首次）

3.3 📤 一键推送公钥到服务器

3.4 ✅ 验证免密登录

四、进阶：配置 SSH 别名

五、常见问题排查

❓ 推送公钥后还是要密码？

❓ 能给多台服务器配免密吗？

❓ 换了电脑怎么办？

❓ 私钥泄露了怎么办？

❓ Warning: remote port forwarding failed for listen port 7890？

六、安全建议速查

ERA5 数据下载教程

ERA5 数据下载教程

1. 注册与获取 API Key

1.1 注册账号

1.2 获取 API Key

1.3 配置本地凭证

2. 安装依赖

3. 基础用法

3.1 最简示例

3.2 参数说明

4. 常用变量速查

4.1 单层变量（single-levels）

4.2 气压层变量（pressure-levels）

5. 实战示例

5.1 下载特定区域的风场数据

5.2 并行下载多年数据

5.3 下载后合并多个文件

5.4 下载气压层数据

6. 注意事项

6.1 请求大小限制

6.2 时间说明

6.3 空间分辨率

6.4 常见错误

7. 读取下载的数据

8. 参考链接

❓ `Warning: remote port forwarding failed for listen port 7890`？