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基于 SASL/SCRAM 让 Kafka 实现动态授权认证

  • 爱糖宝
  • 2024-07-29
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一、说明

在大数据处理和分析中 Apache Kafka 已经成为了一个核心组件。然而在生产环境中部署 Kafka 时,安全性是一个必须要考虑的重要因素。SASL(简单认证与安全层)和 SCRAM(基于密码的认证机制的盐化挑战响应认证机制)提供了一种方法来增强 Kafka 集群的安全性。

本文将从零开始部署 ZooKeeperKafka 并通过配置 SASL/SCRAMACL(访问控制列表)来增强 Kafka 的安全性。

 

二、Kafka 的安全机制

kafka 社区在 0.9.0.0 版本正式添加了安全特性,可以满足各种安全性的要求,包括:

  1. Kafka 与 ZooKeeper 之间的安全通信;

  2. Kafka 集群 ZooKeeper 之间的安全通信;

  3. 客户端与服务端之间的安全通信;

  4. 消息级别的权限控制,可以控制客户端(生产者或消费者)的读写操作权限。

认证方式 引入版本 适用场景
SSL 0.9.0 SSL做信道加密比较多,SSL认证不如SASL所以一般都会使用SSL来做通信加密。
SASL/GSSAPI 0.9.9 主要是给 Kerberos 使用的。如果你的公司已经做了 Kerberos 认证(比如使用 Active Directory),那么使用 GSSAPI 是最方便的了。因为你不需要额外地搭建 Kerberos,只要让你们的 Kerberos 管理员给每个 Broker 和要访问 Kafka 集群的操作系统用户申请 principal 就好了。
SASL/PLAIN 0.10.2 简单的用户名密码认证,通常与SSL结合使用,对于小公司来说,没必要搭建公司级别的Kerberos,使用它就比较合适。
SASL/SCRAM 0.10.2 PLAIN的加强版本,支持动态的用户增减。
Deleation Token 1.1 Delegation Token 是在 1.1 版本引入的,它是一种轻量级的认证机制,主要目的是补充现有的 SASL 或 SSL 认证。如果要使用 Delegation Token,你需要先配置好 SASL 认证,然后再利用 Kafka 提供的 API 去获取对应的 Delegation Token。这样 Broker 和客户端在做认证的时候,可以直接使用这个 token,不用每次都去 KDC 获取对应的 ticket(Kerberos 认证)或传输 Keystore 文件(SSL 认证)。
SASL/OAUTHBEARER 2.0 OAuth 2框架的集成。

三、环境和软件准备

Apache Kafka 官网 下载对应版本的 Kafka 并解压到你选择的目录。

确保已经安装 Java 才能运行 Kafka,可以通过运行 java -version 来检查 Java 环境。

四、部署 Zookeeper

使用 Kafka 内置的 Zookeeper

4.1. 启用 SASL 认证

进入 config 目录,修改 zookeeper.properties 配置文件增加以下内容:

authProvider.1=org.apache.zookeeper.server.auth.SASLAuthenticationProvider
jaasLoginRenew=3600000
requireClientAuthScheme=sasl
zookeeper.sasl.client=true

4.2. 配置 JAAS

在 config 目录下创建 zk_jaas.conf 文件,内容如下:

Server {
    org.apache.zookeeper.server.auth.DigestLoginModule required
    username="admin"
    password="admin"
    user_admin="admin"
    user_zkclient="zkclient";
};

其作用是创建了一个 Server 节点,其中

  • org.apache.zookeeper.server.auth.DigestLoginModule required 是认证逻辑的处理类;

  • username、password 是zookeeper之间通讯的用户名和密码;

  • user_admin="admin" 的结构是 user_[username]=[password] 定义 kafka-broker(zookeeper客户端)连接到 zookeeper 时用的用户名和密码。

注意:Server 内部最后一行的 ; 和 } 后的 ; 不能缺少! 

4.3. 修改启动文件

进入 bin 目录,修改 zookeeper-server-start.sh 文件;

export KAFKA_HEAP_OPTS= 配置项的参数后添加 JAAS 的配置:

export KAFKA_HEAP_OPTS="-Xmx512M -Xms512M -Djava.security.auth.login.config=../config/zk_jaas.conf"

4.4. 启动 Zookeeper

执行命令:./zookeeper-server-start.sh -daemon ../config/zookeeper.properties

-daemon 参数配置后台运行

4.5. 测试

可以从官网 Apache ZooKeeper 下载对应版本的 ZooKeeper 并解压;

添加 JAAS 配置,在 confi 目录下创建 zk_client_jaas.conf 文件:

Client{
    org.apache.zookeeper.server.auth.DigestLoginModule required
    username="zkclient"
    password="zkclient";
};

修改 bin 目录下的 zkCli.sh 文件,在启动命令中增加 JAAS 的配置:

"$JAVA" "-Dzookeeper.log.dir=${ZOO_LOG_DIR}" "-Dzookeeper.root.logger=${ZOO_LOG4J_PROP}" "-Dzookeeper.log.file=${ZOO_LOG_FILE}" \
     -cp "$CLASSPATH" $CLIENT_JVMFLAGS $JVMFLAGS \
     "-Djava.security.auth.login.config=../conf/zk_client_jaas.conf" \
     org.apache.zookeeper.ZooKeeperMain "$@"

执行 zkCli.sh 连接本机已经启动好的 ZooKeeper

进入 Kafka 的 log 目录,查看内置 zk 的日志 zookeeper.out 显示以下内容:

INFO adding SASL authorization for authorizationID: zkclient (org.apache.zookeeper.server.ZooKeeperServer)

代表 ZooKeeper 的 SASL 认证已经配置成功。

五、部署 Kafka

5.1. 配置 Kafka Broker

进入 config 目录,修改 server.properties 配置文件增加以下内容:

listeners=SASL_PLAINTEXT://:9092
advertised.listeners=SASL_PLAINTEXT://localhost:9092
security.inter.broker.protocol=SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism.inter.broker.protocol=SCRAM-SHA-256
sasl.enabled.mechanisms=SCRAM-SHA-256
authorizer.class.name=kafka.security.authorizer.AclAuthorizer
allow.everyone.if.no.acl.found=false
super.users=User:admin

  • authorizer.class.name 开启 ACL 授权机制并指定实现类;

  • allow.everyone.if.no.acl.found 如果没有找到ACL(访问控制列表)配置,是否允许任何操作;这里设置为 false 指除了超级管理员,其他用户必须配置 ACL 才能访问资源;

  • super.users 超级管理员,无需配置 ACL 拥有所有权限的用户。

 

5.2. 配置 JAAS

在 config 目录下创建 kafka_server_jaas.conf 文件,内容如下:

KafkaServer {
    org.apache.kafka.common.security.scram.ScramLoginModule required
    username="admin"
    password="admin";
};

Client{
    org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required
    username="zkclient"
    password="zkclient";
};

  • KafkaServer 中的 username,password 用于 Kafka 集群 Broker 节点之间通信用的账号密码;

  • KafkaServer 中的 user_test="test" 用于 Kafka 客户端(producer,consumer)连接broker时,用该配置下user_[username]=[password]结构配置的账号密码登录;

  • Client 用于 broker 和 zookeeper 之间的认证,对应 zk_jaas.conf 中的 【user_zkclient="zkclient"】 配置;

  • user_admin="admin" 的结构是 user_[username]=[password] 定义 kafka-broker(zookeeper客户端)连接到 zookeeper 时用的用户名和密码。

 

5.3. 修改启动文件

进入 bin 目录,修改 kafka-server-start.sh 文件;

export KAFKA_HEAP_OPTS= 配置项的参数后添加 JAAS 的配置:

export KAFKA_HEAP_OPTS="-Xmx1G -Xms1G -Djava.security.auth.login.config=../config/kafka_server_jaas.conf"

5.4. 创建 SCRAM 用户

在启动 Kafka 之前需要先创建好用户,在 bin 目录下执行以下内容:

分别创建 admin(超级管理员) 和 test(客户端用户)

./kafka-configs.sh --zookeeper localhost:2181 --alter --add-config 'SCRAM-SHA-256=[password=admin]' --entity-type users --entity-name admin

./kafka-configs.sh --zookeeper localhost:2181 --alter --add-config 'SCRAM-SHA-256=[password=test]' --entity-type users --entity-name test

SASL/SCRAM 认证的用户信息是动态创建存储在 ZooKeeper 中, 由于上面的配置 kafka_server_jaas.conf 中 Broker 之间的通信是通过 admin 用户的,如果该用户不存在会 启动报错。 

5.5. 启动 Kafka

执行命令:./kafka-server-start.sh -daemon ../config/server.properties

-daemon 参数配置后台运行

六、验证 SASL/SCRAM 鉴权

6.1. 客户端认证配置

6.1.1. 管理员配置

进入 config 目录创建 cmd.properties 内容如下:

security.protocol=SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism=SCRAM-SHA-256
sasl.jaas.config=org.apache.kafka.common.security.scram.ScramLoginModule required username="admin" password="admin";

配置认证的类型以及登录逻辑的处理类和用户,使用超级管理员 admin

注意 最后的 ; 是必须加上的。

6.1.2. 生产者配置

修改 config 目录下的 producer.properties 增加以下内容:

security.protocol=SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism=SCRAM-SHA-256
sasl.jaas.config=org.apache.kafka.common.security.scram.ScramLoginModule required username="admin" password="admin";

生产者也使用超级管理员 admin 来发送消息。

6.1.3. 消费者配置

修改 config 目录下的 consumer.properties 增加以下内容:

security.protocol=SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism=SCRAM-SHA-256
sasl.jaas.config=org.apache.kafka.common.security.scram.ScramLoginModule required username="test" password="test";

消费者使用 test 用户来接收消息。

6.2. 创建topic

在 bin 目录下执行以下命令:

./kafka-topics.sh --bootstrap-server localhost:9092 --create --topic test --partitions 1 --replication-factor 1 --command-config ../config/cmd.properties

  • bootstrap-server 配置 Kafka 服务端的地址

  • topic 指定topic名称

  • command-config 指定命令的认证配置,这里使用上面创建的 管理员配置

创建成功后可以通过以下命令查看存在的 topic 清单:

./kafka-topics.sh --bootstrap-server localhost:9092 --list --command-config ../config/cmd.properties

6.3. 创建消费者

6.3.1. 执行 kafka-console-consumer

在 bin 目录下执行以下命令:

./kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic test --consumer.config ../config/consumer.properties

执行命令后会发现以下 报错 信息:

ERROR Error processing message, terminating consumer process:  (kafka.tools.ConsoleConsumer$)
org.apache.kafka.common.errors.SaslAuthenticationException: Authentication failed during authentication due to invalid credentials with SASL mechanism SCRAM-SHA-256
Processed a total of 0 messages

Authentication failed 认证失败,由于消费者的认证使用的是 test 用户,而该用户还未配置任何 ACL 权限。

6.3.2. 配置用户 ACL 权限

Kafka 的 ACL (Access Control Lists) 允许你定义哪些用户可以访问哪些主题,并且可以执行哪些操作(如读、写、创建、删除等)。

执行以下命令:

./kafka-acls.sh --authorizer-properties zookeeper.connect=localhost:2181 --add --allow-principal User:test --operation Read --topic test --group test-consumer-group

为 test 用户在资源 topic[test] 下分配只读权限

执行成功,可以通过以下命令查看资源所分配的所有 ACL 清单:

./kafka-acls.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic test --list --command-config ../config/cmd.properties

重新创建消费者:

./kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic test --consumer.config ../config/consumer.properties

执行成功后该 shell 窗口会一直阻塞等待消息。

6.4. 创建生产者

新开一个 shell 窗口 在 bin 目录下执行以下命令:

./kafka-console-producer.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic test --producer.config ../config/producer.properties

由于生产者的认证使用的是 admin 为 超级管理员 所以无需配置 ACL 权限。

执行成功后会出现 > 符号,输入内容之后,切换到 消费者 窗口就可以看到了。

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