kafka 认证与授权机制

分手后的思念是犯贱 2022-05-29 00:52 529阅读 0赞

#### 1.概述 ####

在版本0.9.0.0中，kafka社区添加了一些单独或一起使用的功能，可以提高kafka集群的安全性。Kafka 目前支持SSL、SASL/Kerberos、SASL/PLAIN三种认证机制。目前支持以下安全措施：

1.  clients 与 brokers 认证
2.  brokers 与 zookeeper认证
3.  数据传输加密  between  brokers and clients, between brokers, or between brokers and tools using SSL
4.  授权clients read/write

#### 2.SASL认证机制版本支持 ####

*  SASL/GSSAPI (Kerberos) - starting at version 0.9.0.0
 *  SASL/PLAIN - starting at version 0.10.0.0
 *  SASL/SCRAM-SHA-256 and SASL/SCRAM-SHA-512 - starting at version 0.10.2.0

####  3.一些基础概念 ####

#####  **keytool** #####

*Keytool 是一个[Java][] 数据证书的管理工具 ,Keytool 将密钥（key）和证书（certificates）存在一个称为keystore的文件中 在keystore里，包含两种数据： *

*密钥实体（Key entity）——密钥（secret key）又或者是私钥和配对公钥（采用非对称加密） *

*可信任的证书实体（trusted certificate entries）——只包含公钥*

##### **Kerberos** #####

*Kerberos 是一种网络认证协议，其设计目标是通过[密钥][Link 1]系统为客户机 / 服务器应用程序提供强大的认证服务。*

##### ** openssl** #####

*openssl 是目前最流行的 SSL 密码库工具，其提供了一个通用、健壮、功能完备的工具套件，用以支持SSL/TLS 协议的实现。*

#### 4.SSL 认证 ####

apache kafka允许客户端通过ssl进行连接。默认情况下，ssl被禁用，但可以根据需要启用。

#####  4.1.为每个kafka broker 生成ssl密钥和证书 #####

部署HTTPS，第一步是为集群的每台机器生成密钥和证书，可以使用java的keytool来生产。我们将生成密钥到一个临时的密钥库，之后我们可以导出并用CA签名它。

keytool -keystore server.keystore.jks -alias localhost -validity {validity} -genkey

你需要用上面命令来指定两个参数。

1.  keystore: 密钥仓库存储证书文件。密钥仓库文件包含证书的私钥（保证私钥的安全）。
2.  validity: 证书的有效时间，天

注意：默认情况下，不会定义ssl.endpoint.identification.algorithm，所以不会执行主机名验证。 要启用主机名验证，请设置以下属性：

ssl.endpoint.identification.algorithm=HTTPS

一旦启用，客户端将根据以下两个字段之一验证服务器的完全限定域名（FQDN）：

*  Common Name (CN)
 *  Subject Alternative Name (SAN)

两个字段都有效，但RFC-2818建议使用SAN。 SAN更灵活，允许声明多个DNS条目。 另一个优点是，CN可以设置为更有意义的值用于授权。 要添加SAN字段，可用以下参数 -ext SAN = DNS：\{FQDN\}：

keytool -keystore server.keystore.jks -alias localhost -validity {validity} -genkey -ext SAN=DNS:{
        FQDN}

之后可以运行以下命令来验证生成的证书的内容：

keytool -list -v -keystore server.keystore.jks

#####  4.2.创建自己CA #####

通过第一步，集群中的每台机器都生成一对`公私钥`，和`一个证书`来识别机器。但是，证书是未签名的，这意味着攻击者可以创建一个这样的证书来假装成任何机器。

因此，通过对集群中的每台机器进行签名来防止伪造的证书。证书颁发机构（CA）负责签名证书。CA的工作机制像一个颁发护照的政府。政府印章（标志）每本护照，这样护照很难伪造。其他政府核实护照的印章，以确保护照是真实的。同样，CA签名的证书和加密保证签名证书很难伪造。因此，只要CA是一个真正和值得信赖的权威，client就能有较高的保障连接的是真正的机器。

openssl req -new -x509 -keyout ca-key -out ca-cert -days 365

生成的CA是一个简单的`公私钥对`和`证书`，用于签名其他的证书。

下一步是将生成的CA添加到`**clients' truststore（客户的信任库）**`，以便client可以信任这个CA:

keytool -keystore client.truststore.jks -alias CARoot -import -file ca-cert

注意，还需设置`ssl.client.auth`(”requested" 或 "required”)，来要求broker对客户端连接进行验证，当然，你必须为broker提供信任库以及所有客户端签名了密钥的CA证书，通过下面的命令：

keytool -keystore server.truststore.jks -alias CARoot -import -file ca-cert

相反，在步骤1中，密钥库存储了每个机器自己的身份。客户端的信任库存储所有客户端信任的证书，将证书导入到一个信任仓库也意味着信任由该证书签名的所有证书，正如上面的比喻，信任政府（CA）也意味着信任它颁发的所有护照（证书），此特性称为信任链，在大型的kafka集群上部署SSL时特别有用的。可以用单个CA签名集群中的所有证书，并且所有的机器共享相同的信任仓库，这样所有的机器也可以验证其他的机器了。

## 4.3. 签名证书 ##

用**步骤2**生成的CA来签名所有**步骤1**生成的证书，首先，你需要从密钥仓库导出证书：

keytool -keystore server.keystore.jks -alias localhost -certreq -file cert-file

然后用CA签名：

openssl x509 -req -CA ca-cert -CAkey ca-key -in cert-file -out cert-signed -days {validity} -CAcreateserial -passin pass:{ca-password}

最后,你需要导入CA的证书和已签名的证书到密钥仓库:

keytool -keystore server.keystore.jks -alias CARoot -import -file ca-cert
    keytool -keystore server.keystore.jks -alias localhost -import -file cert-signed

参数的定义如下：

1.  keystore: 密钥仓库的位置
2.  ca-cert: CA的证书
3.  ca-key: CA的私钥
4.  ca-password: CA的密码
5.  cert-file: 出口，服务器的未签名证书
6.  cert-signed: 已签名的服务器证书

这是上面所有步骤的一个bash脚本例子。注意，这里假设密码“test1234”

#!/bin/bash
                #Step 1
                keytool -keystore server.keystore.jks -alias localhost -validity 365 -keyalg RSA -genkey
                #Step 2
                openssl req -new -x509 -keyout ca-key -out ca-cert -days 365
                keytool -keystore server.truststore.jks -alias CARoot -import -file ca-cert
                keytool -keystore client.truststore.jks -alias CARoot -import -file ca-cert
                #Step 3
                keytool -keystore server.keystore.jks -alias localhost -certreq -file cert-file
                openssl x509 -req -CA ca-cert -CAkey ca-key -in cert-file -out cert-signed -days 365 -CAcreateserial -passin pass:test1234
                keytool -keystore server.keystore.jks -alias CARoot -import -file ca-cert
                keytool -keystore server.keystore.jks -alias localhost -import -file cert-signed

## 4.4. 配置Kafka Broker ##

Kafka Broker支持监听多个端口上的连接，通过`server.properteis` 配置，最少监听1个端口，用逗号分隔。

listeners

如果broker之间通讯未启用SSL（参照下面，启动它），PLAINTEXT和SSL端口是必须要配置。

listeners=PLAINTEXT://host.name:port,SSL://host.name:port

下面是broker端需要的SSL配置，

ssl.keystore.location=/var/private/ssl/kafka.server.keystore.jks
            ssl.keystore.password=test1234
            ssl.key.password=test1234
            ssl.truststore.location=/var/private/ssl/kafka.server.truststore.jks
            ssl.truststore.password=test1234

下面是可选的配置：

1.  ssl.client.auth = none (“required”=>客户端身份验证是必需的，“requested”=>客户端身份验证请求，客户端没有证书仍然可以连接。使用“requested”是纸老虎，因为它提供了一种虚假的安全感，错误的配置客户端仍将连接成功。)
2.  ssl.cipher.suites（可选）。密码套件是利用TLS或SSL网络协议的网络连接的安全设置。是认证，加密，MAC和密钥交换算法的组合。 （默认值是一个空表）
3.  ssl.enabled.protocols = TLSv1.2 TLSv1.1 TLSv1 (接收来自客户端列出的SSL协议，注意，不推荐在生产中使用SSL，推荐使用TLS)。
4.  ssl.keystore.type=JKS
5.  ssl.truststore.type=JKS

如果你想启用SSL用于broker内部通讯，将以下内容添加到broker配置文件（默认是PLAINTEXT）

security.inter.broker.protocol=SSL

由于一些国家的进口规定，oracle的实现限制了默认的加密算法的强度。如果需要更强的算法（例如AES 256位密钥），该[JCE Unlimited Strength Jurisdiction Policy Files][]必须获得并安装JDK和JRE。更多信息参见[JCA文档][JCA]。

JRE/JDK有一个默认伪随机数生成者（PRNG）,用于加密操作。因此，不需要用

ssl.secure.random.implementation

实现。 然而，有些实现存在性能问题（尤其是在Linux系统选择的默认值

NativePRNG

，使用全局锁）。 在SSL连接的性能出现问题的情况下，请考虑明确设置要使用的实现。 如

SHA1PRNG

实现是非阻塞的，并且在高负载（50MB/秒的生成消息，以及每个代理的复制流量）下显示出非常好的性能特征。

一旦你启动broker，你应该就能在server.log看到

with addresses: PLAINTEXT -> EndPoint(192.168.64.1,9092,PLAINTEXT),SSL -> EndPoint(192.168.64.1,9093,SSL)

用以下命令，快速验证服务器的keystore和truststore设置是否正确：

openssl s_client -debug -connect localhost:9093 -tls1

(注意: TLSv1 应列出 ssl.enabled.protocols)  
在命令的输出中，你应该能看到服务器的证书:

如果证书没有出现或者有任何其他错误信息，那么你的keystore设置不正确。

## 4.5. 配置Kafka客户端 ##

SSL仅支持新的Producer和Consumer，不支持老的API，Producer和Consumer的SSL的配置是相同的。

如果broker中不需要client（客户端）验证，那么下面是最小的配置示例：

security.protocol=SSL
            ssl.truststore.location=/var/private/ssl/kafka.client.truststore.jks
            ssl.truststore.password=test1234

注意：ssl.truststore.password在技术上是可选的，但强烈推荐。 如果未设置密码，对信任库的访问仍然可用，就不属于完整性检查。 如果需要客户端认证，则必须像步骤1一样创建密钥库，并且还必须配置以下内容：

ssl.keystore.location=/var/private/ssl/kafka.client.keystore.jks
            ssl.keystore.password=test1234
            ssl.key.password=test1234

也可以根据我的需求在broker上设置其他的配置：

1.  ssl.provider (可选的). 用于SSL连接的安全提供程序名称，默认值是JVM的默认的安全提供程序。
2.  ssl.cipher.suites (可选).密码套件是身份验证、 加密、 MAC 和密钥交换算法用于协商使用 TLS 或 SSL 网络协议的网络连接的安全设置的已命名的组合。
3.  ssl.enabled.protocols=TLSv1.2，TLSv1.1，TLSv1。broker配置协议（至少一个）。
4.  ssl.truststore.type=JKS
5.  ssl.keystore.type=JKS

举个例子，使用 console-producer 和 console-consumer :

kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9093 --topic test --producer.config client-ssl.properties
    
    kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9093 --topic test --consumer.config client-ssl.propert

[Java]: http://lib.csdn.net/base/java
[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%AF%86%E9%92%A5
[JCE Unlimited Strength Jurisdiction Policy Files]: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html
[JCA]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/SunProviders.html