Kafka3.4 SASL/kerberos/ACL 证以及 SSL 加密连接

青冬2023-08-08 10:53

Kafka3.4 SASL/kerberos ACL 证以及 SSL 加密连接

序

前面我们使用 kafka3.3.1 on zookeeper 的模式进行多网段监听的 kafka 集群，顺便搭建起 kafkaui 后发现一些问题，我们 kafka 集群没有连接认证，万一谁知道了我们的 kafka 连接地址，岂不是随随便便就能消费数据、清空数据、胡乱修改数据了吗？

所以本章节进行认证连接的搭建，参考官网：

https://kafka.apache.org/documentation/#security

认证类型

如果对 Kafka 连接协议有疑问的，请优先查看 Kafka SASL ACL SSL 分别代表什么意思。

测试环境

版本信息

Kafka 3.4

CDH 6.3.2

Zookeeper 3.4.5

Krb5kdc 已经启动

服务器规划信息

环境检查项

  • 关闭 selinux
  • 关闭防火墙
  • 如有条件请配置好 ansible，在本文中 bigdata_cluster 代指 udmax0[1-4].udmax.com

Krb5Kdc 安装配置

如果已经安装 krb5kdc 可忽略这部分内容。

在主节点 udmax01.udmax.com 安装 krb5 server，使用如下命令：

shell 复制代码 
yum install krb5-server krb5-libs krb5-auth-dialog krb5-workstation openldap-clients -y

如果速度过慢可以更改 yum 源。

其他节点只需要安装执行环境：

shell 复制代码 
ansible bigdata_cluster -m shell -a 'yum install krb5-workstation krb5-libs -y '

更改 /var/kerberos/krb5kdc/kdc.conf 文件，如果不存在则创建：

shell 复制代码 
[kdcdefaults]
 kdc_ports = 88
 kdc_tcp_ports = 88

[realms]
 UDMAX.COM = {
  #master_key_type = aes256-cts
  acl_file = /var/kerberos/krb5kdc/kadm5.acl
  dict_file = /usr/share/dict/words
  admin_keytab = /var/kerberos/krb5kdc/kadm5.keytab
  supported_enctypes = aes256-cts:normal aes128-cts:normal des3-hmac-sha1:normal arcfour-hmac:normal camellia256-cts:normal camellia128-cts:normal des-hmac-sha1:normal des-cbc-md5:normal des-cbc-crc:normal
  max_life = 3d
  max_renewable_life = 7d
 }

这里 reaml 叫做 UDMAX.COM，后续大量地方会使用到。

更改 /etc/krb5.conf 文件：

shell 复制代码 
# Configuration snippets may be placed in this directory as well
includedir /etc/krb5.conf.d/

[logging]
 default = FILE:/var/log/krb5libs.log
 kdc = FILE:/var/log/krb5kdc.log
 admin_server = FILE:/var/log/kadmind.log

[libdefaults]
 dns_lookup_realm = false
 ticket_lifetime = 24h
 renew_lifetime = 7d
 forwardable = true
 rdns = false
 pkinit_anchors = FILE:/etc/pki/tls/certs/ca-bundle.crt
 default_realm = UDMAX.COM
 default_cache_name = KEYRING:persistent:%{uid}

[realms]
 UDMAX.COM = {
  kdc = udmax01.udmax.com
  admin_server = udmax01.udmax.com
 }

[domain_realm]
 .udmax.com = UDMAX.COM
udmax.com = UDMAX.COM

需要注意的有：

  • default_realm 指向 realms 中的一项
  • realm 中的 kdc 和 admin_server 都指向我们的主节点。

配置完毕后分发文件：

shell 复制代码 
ansible bigdata_cluster -m copy -a "src=/etc/krb5.conf dest=/etc/krb5.conf"

如果没有 ansible，请使用 scp 命令。

初始化 kdc database：

shell 复制代码 
kdb5_util create --r UDMAX.COM -s
Enter KDC database master key:

这里需要输入密码，在这篇文章中称之为 {``{kdc_master_key}}。

开启 krb5kdc 服务：

shell 复制代码 
systemctl start krb5kdc
systemctl status krb5kdc

Kafka 3.4 安装

shell 复制代码 
# 先安装scala
curl -fL https://github.com/coursier/coursier/releases/latest/download/cs-x86_64-pc-linux.gz | gzip -d > cs && chmod +x cs && ./cs setup

# 或者离线安装包
wget https://downloads.lightbend.com/scala/2.12.17/scala-2.12.17.tgz
ansible bigdata_cluster -m shell -a "mkdir -p /usr/scala/"
ansible bigdata_cluster -m copy  -a "src=scala-2.12.17.tgz dest=/usr/scala/scala-2.12.17.tgz"
ansible bigdata_cluster -m shell -a "cd /usr/scala/; tar -zxvf scala-2.12.17.tgz"

# 环境变量
vim /etc/profile.d/scala.sh
export SCALA_HOME=/usr/scala/scala-2.12.17
export SCALA_PATH=${SCALA_HOME}/bin
export PATH=${PATH}:${SCALA_PATH}

ansible bigdata_cluster -m copy -a "src=/etc/profile.d/scala.sh dest=/etc/profile.d/scala.sh"

解压离线安装包，规划安装路径：

shell 复制代码 
mkdir /component/kafka/
cd /component/kafka
wget https://downloads.apache.org/kafka/3.4.0/kafka_2.12-3.4.0.tgz
tar -zxvf kafka_2.12-3.4.0.tgz

注册 Kafka 的 kerberos 用户

shell 复制代码 
# 创建kafka用户
addprinc -randkey kafka/udmax01@UDMAX.COM
addprinc -randkey kafka/udmax02@UDMAX.COM
addprinc -randkey kafka/udmax03@UDMAX.COM
addprinc -randkey kafka/udmax04@UDMAX.COM


# 导出票据，可以导到一个文件中，或者分开也行
xst -norandkey -k /etc/security/keytab/kafkaX.keytab kafka/udmax01@UDMAX.COM
xst -norandkey -k /etc/security/keytab/kafkaX.keytab kafka/udmax02@UDMAX.COM
xst -norandkey -k /etc/security/keytab/kafkaX.keytab kafka/udmax03@UDMAX.COM
xst -norandkey -k /etc/security/keytab/kafkaX.keytab kafka/udmax04@UDMAX.COM

此时生成的 kafkaX.keytab 文件需要分发到各个服务器上：

shell 复制代码 
ansible bigdata_cluster -m copy -a "src=/etc/security/keytab/kafkaX.keytab dest=/etc/security/keytab/"

在 9092 端口开启 SASL_PLAINTEXT 认证

首先，我们可以先配置一个 SASL_PLAINTEXT 认证，这里采用 SASL/GSSAPI 进行，主体就是刚刚生成的 kafka。

配置文件更改

conf/server.properties

备份相关文件

shell 复制代码 
# 备份
cd /component/kafka/kafka_2.12-3.4.0/config
cp server.properties server.properties.backup

修改 server.properties 中的内容：

broker.id=001102
reserved.broker.max.id=255255
listeners=SASL_PLAINTEXT://udmax02.udmax.com:9092
advertised.listeners=SASL_PLAINTEXT://udmax02.udmax.com:9092
inter.broker.listener.name=SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism.inter.broker.protocol=GSSAPI
sasl.kerberos.service.name=kafka

auto.create.topics.enable=false
delete.topic.enable=true
num.network.threads=3
num.io.threads=8
socket.send.buffer.bytes=102400
socket.receive.buffer.bytes=102400
socket.request.max.bytes=104857600
log.dirs=/component/kafka/kafka-logs
num.partitions=1
num.recovery.threads.per.data.dir=1
offsets.topic.replication.factor=1
transaction.state.log.replication.factor=1
transaction.state.log.min.isr=1
log.retention.hours=168
log.retention.check.interval.ms=300000
zookeeper.connect=udmax02.udmax.com:2181,udmax03.udmax.com:2181,udmax04.udmax.com:2181
zookeeper.connection.timeout.ms=18000
group.initial.rebalance.delay.ms=0

注意 listeners 中为 Kafka broker 监听的地址，这里监听了端口 9092，协议使用的为 SASL_PLAINTEXT。而 sasl.mechanism.inter.broker.protocol 指定的 SASL 使用 GSSAPI。那么对应的 SASL 相关配置为：

sasl.mechanism.inter.broker.protocol=GSSAPI
sasl.kerberos.service.name=kafka

这里表明使用 SASL/GSSAPI(Kerberos) 进行身份验证，并且采用的 principal 名为 kafka

conf/kerberos/krb5_kafka.conf

该文件以及目录不存在，需要创建：

shell 复制代码 
# 将krb5.conf 抽离一个出来，主要是某些krb5.conf可能有问题（特别是CDH接管后）。
cp /etc/krb5.conf conf/kerberos/krb5_kafka.conf

# 主要的内容如下：
[logging]
 default = FILE:/var/log/krb5libs.log
 kdc = FILE:/var/log/krb5kdc.log
 admin_server = FILE:/var/log/kadmind.log

[kdc]
 profile = /var/kerberos/krb5kdc/kdc.conf


[libdefaults]
 dns_lookup_realm = false
 ticket_lifetime = 24h
 renew_lifetime = 7d
 forwardable = true
 rdns = false
 pkinit_anchors = FILE:/etc/pki/tls/certs/ca-bundle.crt
 default_realm = UDMAX.COM
 default_ccache_name = KEYRING:persistent:%{uid}
 storeKey=false

[realms]
UDMAX.COM = {
 kdc = udmax01.udmax.com
 admin_server = udmax01.udmax.com
 }


[domain_realm]
 .udmax.com = UDMAX.COM
udmax.com = UDMAX.COM

conf/kerberos/client.properties

用于在服务器环境内进行连接，因为当前需要连接 kafka 集群，所以都需要认证。

我们开启了端口 9092，为 SASL_PLAINTEXT，所以连接时也需要配置对应的连接认证，GSSAPI 对应的就是 com.sun.security.auth.module.Krb5LoginModule 认证：

security.protocol=SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism=GSSAPI
sasl.kerberos.service.name=kafka
sasl.jaas.config=com.sun.security.auth.module.Krb5LoginModule required \
    useKeyTab=true \
    keyTab="/etc/security/keytab/kafkaX.keytab" \
    principal="kafka/udmax02.udmax.com@UDMAX.COM" \
    renewTGT=true \
    storeKey=false \
    useTicketCache=true;

这里使用的 principal 为最高权限的 kafka 用户，一般来说应当设置为租户。比如这样的配置：

security.protocol=SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism=GSSAPI
sasl.kerberos.service.name=kafka
sasl.jaas.config=com.sun.security.auth.module.Krb5LoginModule required \
    useKeyTab=true \
    keyTab="/etc/security/keytab/udmax.keytab" \
    principal="udmax@UDMAX.COM" \
    renewTGT=true \
    storeKey=false \
    useTicketCache=true;

注意 sasl.kerberos.service.name 应当是连接 kafka broker 的名称，也是 server.properties 中的 sasl.kerberos.service.name。

conf/kerberos/kafka_server_jaas.conf

当 kafka broker 启动的时候，会根据该文件获取自身的 SASL 信息，可以理解为当 Kafka 集群启动时，他们也需要互相认证对方是否合法。常规内容如下：

shell 复制代码 
KafkaServer {
   com.sun.security.auth.module.Krb5LoginModule required
   useKeyTab=true
   storeKey=true
   useTicketCache=false
   keyTab="/etc/security/keytab/kafkaX.keytab"
   principal="kafka/udmax02.udmax.com@UDMAX.COM";
};

KafkaClient {
   com.sun.security.auth.module.Krb5LoginModule required
   useKeyTab=true
   storeKey=true
   useTicketCache=false
   principal="kafka/udmax02.udmax.com@UDMAX.COM"
   keyTab="/etc/security/keytab/kafkaX.keytab";
};


Client {
   com.sun.security.auth.module.Krb5LoginModule required
   useKeyTab=true
   storeKey=true
   useTicketCache=false
   principal="kafka/udmax02.udmax.com@UDMAX.COM"
   keyTab="/etc/security/keytab/kafkaX.keytab";
};

请注意每个 kafka broker 的 principal 应当与自己的服务器名 hostname 一致。

Client {} 中的内容为 kafka broker 连接 zookeeper 时需要的认证信息，如果 zookeeper 未开启认证，则不需要相关配置。值得注意的是作者在测试时发现 CDH 6.3.2 中的 Zookeeper 显示开启认证，实际情况并没有。

执行文件配置

到此我们相关的配置已经配置完毕，但是常用的启停程序还需要统一更改。

涉及到的启动程序包括：

  • bin/kafka-server-start.sh
  • bin/kafka-console-consumer.sh
  • bin/kafka-console-producer.sh
  • bin/kafka-topics.sh
  • bin/kafka-acls.sh

其实就是我们会在环境中使用到的 shell 都需要进行更改，更改的方式也很简单在上述文件的倒数第二行加上我们设定的环境变量：

shell 复制代码 
export KAFKA_OPTS="-Dzookeeper.sasl.client=ture -Dzookeeper.sasl.client.username=kafka -Djava.security.krb5.conf=/component/kafka/kafka_2.12-3.4.0/config/kerberos/krb5_kafka.conf -Djava.security.auth.login.config=/component/kafka/kafka_2.12-3.4.0/config/kerberos/kafka_server_jaas.conf"

如果 zookeeper 未开启 sasl 请将 -Dzookeeper.sasl.client 设置为 false。

此时如果 SASL_PLAINTEXT 已经足够，则不需要继续开启 SSL 认证，跳到 启动 Kafka 即可。

在 9094 端口开启 SASL_SSL 认证

在刚刚的配置中，已经使用 SASL/GSSAPI 完成了身份验证，现在添加 SSL 传输加密。

在 SSL 中，我们还需要生成证书以及两个 jks 文件。

生成证书并配置

创建文件夹进行操作

shell 复制代码 
ansible bigdata_cluster -m shell -a " mkdir -p /opt/ca  "
cd /opt/ca

每个 broker 生成 server.keystore.jks

先在每台服务器生成 server.keystore.jks 文件，使用命令：

shell 复制代码 
keytool -keystore server.keystore.jks \
-alias udmax01 \
-validity 36500 \
-genkey \
-keypass {{ssl.key.password}} \
-keyalg RSA  \
-dname "CN=udmax01.udmax.com,OU=yd,O=yd,L=beijing,S=beijing,C=cn"  \
-ext SAN=IP:{{内.网.i.p}},IP:{{外.网.i.p}},DNS:udmax01.udmax.com,DNS:udmax01 \
-storepass {{ssl.keystore.password}}

注意：

  • -dname 中的 CN 要与每台服务器名 hostname 一致
  • -ext 中对应 ip 以及 DNS 最好写全，{``{内.网.i.p}} 与 {``{外.网.i.p}} 是代指如 192.168.1.100。
  • -keypass 与 -storepass 在后续需要用到，本文使用 {``{ssl.key.password}} 和 {``{ssl.keystore.password}} 进行代指。

在主节点生成 CA 证书

通过 openssl 生成证书，如果没有可以进行安装：

shell 复制代码 
yum install openssl -y

使用如下命令创建 CA 证书：

shell 复制代码 
openssl req -new -x509 -keyout ca-key -out ca-cert -days 36500 \
-passin pass:{{openssl_password}} -passout pass:{{openssl_password}} \
-subj "/C=CN/ST=Beijing/L=Beijing/O=yd/CN=ud"

注意：

  • pass 中的密码也被 {``{openssl_password}} 代替。

生成后进行分发文件：

shell 复制代码 
ansible bigdata_cluster -m copy -a  " src=ca-cert dest=/opt/ca/ "
ansible bigdata_cluster -m copy -a  " src=ca-key dest=/opt/ca/ "
ansible bigdata_cluster -m shell -a " ls -ltr /opt/ca  "

此时的 /opt/ca 目录中有如下文件：

途中 old 文件可以忽略

每个 broker 通过 CA 证书创建客户端信任证书

shell 复制代码 
# 创建 client.truststore.jks
keytool -keystore client.truststore.jks -alias UdmaxCA -import -file ca-cert -storepass {{ssl.keystore.password}}  -keypass {{ssl.key.password}}

# 创建 server.keystore.jks
keytool -keystore server.keystore.jks -alias udmax01 -certreq -file cert-file -storepass {{ssl.keystore.password}} -keypass {{ssl.key.password}}

# 创建 cert-signed 后续进行盖章
openssl x509 -req -CA ca-cert -CAkey ca-key -in cert-file -out cert-signed -days 36500 -CAcreateserial -passin pass:{{openssl_password}}

# 将 ca-cert 导入server.keystore.jks
keytool -keystore server.keystore.jks -alias UdmaxCA -import -file ca-cert     -storepass {{ssl.keystore.password}} -keypass {{ssl.key.password}}

# 将 cert-signed 导入server.keystore.jks
keytool -keystore server.keystore.jks -alias udmax01 -import -file cert-signed -storepass {{ssl.keystore.password}} -keypass {{ssl.key.password}}

此时就已经完成了 SSL 文件的准备：

实操截图如下（为了区分证书，每台的 alias 进行改动，其实根本也没必要）：

Kafka SSL 配置

conf/server.properties

相关的 SSL 配置为：

ssl.keystore.location=/opt/ca/server.keystore.jks
ssl.truststore.location=/opt/ca/server.truststore.jks
ssl.keystore.password={{ssl.keystore.password}}
ssl.key.password={{ssl.key.password}}
ssl.client.auth=required

其他文件

由于 SSL 其实涉及到加解密的过程，一般只是对外使用，在内网环境可以不开启，所以内网中的各类 shell 连接 9092 端口，无需再进行 SSL 配置，如果需要请参考后续 Java SASL_SSL 程序连接 Demo。

开启 ACL

如果需要开启 ACL 请优先开启 SASL，ACL 配置为：

authorizer.class.name=kafka.security.authorizer.AclAuthorizer
super.users=User:kafka

开启了 ACL 认证，采用 kafka 自带的授权验证，其中超级用户名叫做 kafka。

启动 Kafka

使用如下命令进行启动：

shell 复制代码 
bin/kafka-server-start.sh -daemon /component/kafka/kafka_2.12-3.4.0/config/server.properties

使用如下命令查看 topics 信息：

shell 复制代码 
/component/kafka/kafka_2.12-3.4.0/bin/kafka-topics.sh --describe --bootstrap-server udmax02.udmax.com:9092 --command-config /component/kafka/kafka_2.12-3.4.0/config/kerberos/client.properties

可能刚刚创建，并未有 topic 信息，但查看是否有报错。

使用如下命令查看 kafka broker 日志：

shell 复制代码 
tailf /component/kafka/kafka_2.12-3.4.0/logs/server.log

Java SASL_SSL 程序连接 Demo

java 复制代码 
package com.huangyichun;

import org.apache.kafka.clients.CommonClientConfigs;
import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerConfig;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import org.apache.kafka.common.config.SslConfigs;

import java.util.Properties;

public class KafkaConnectionProducerSaslSsl {

    private static final String TOPIC_NAME = "test-topic";

    public static void main(String[] args) {
        System.setProperty("java.security.krb5.conf", "src/main/resources/krb5_kafka.conf");
        System.setProperty("java.security.auth.login.config", "src/main/resources/kafka_client_kafka.conf");
        System.setProperty("javax.security.auth.useSubjectCredsOnly", "false");

        Properties props = new Properties();
        props.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "udmax02.udmax.com:9094,udmax03.udmax.com:9094,udmax04.udmax.com:9094");
        props.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        props.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        props.put(ProducerConfig.COMPRESSION_TYPE_CONFIG, "gzip");
        props.put(SslConfigs.SSL_TRUSTSTORE_LOCATION_CONFIG, "src/main/resources/ca/client.truststore.jks");
        props.put(SslConfigs.SSL_TRUSTSTORE_PASSWORD_CONFIG, "{{ssl.truststore.password}}");
        props.put(SslConfigs.SSL_TRUSTSTORE_TYPE_CONFIG, "JKS");
        props.put(CommonClientConfigs.SECURITY_PROTOCOL_CONFIG, "SASL_SSL");
        props.put("sasl.kerberos.service.name", "kafka");
        KafkaProducer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(props);

        try {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                Thread.sleep(5000L);
                ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<>(TOPIC_NAME, "key" + (i / 10), "message: " + i);
                producer.send(record);
            }

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

其中 kafka_client_udmax.conf 中的内容为：

shell 复制代码 
KafkaClient {
    com.sun.security.auth.module.Krb5LoginModule required
    rdns = false
    useKeyTab=true
    storeKey=true
    useTicketCache=false
    principal="udmax@UDMAX.COM"
    keyTab="src/main/resources/keytab/udmax.keytab";
};

报错锦集

Could not login: the client is being asked for a password, but the Kafka client code does not currently support obtaining a password from the user. not available to garner authentication information from the user

keytab 文件与 principal 密码不匹配。

Not authorized to access topics [XXX]

没有权限访问 XXX topic，被 ACL 挡住，使用 kafka-acl.sh 进行赋权。

General SSLEnginge problem, No name matching xxxx.xxx.xx found

SSL 无法找到匹配的 server 证书，大概率是在生成 server.keystore.jks 时将 CN 填写错误，请填写每台 hostname 的值。

总结

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