第 14 章 管理对 Kafka 的安全访问


通过管理客户端对 Kafka 代理的访问来保护 Kafka 集群。指定保护 Kafka 代理和客户端的配置选项

Kafka 代理和客户端之间的安全连接可以包括以下内容:

  • 数据交换加密
  • 证明身份的身份验证
  • 允许或拒绝用户执行操作的授权

为客户端指定的身份验证和授权机制必须与为 Kafka 代理指定的匹配。AMQ Streams Operator 自动配置过程并创建身份验证所需的证书。Cluster Operator 会自动为集群中的数据加密和身份验证设置 TLS 证书。

14.1. Kafka 的安全选项

使用 Kafka 资源来配置用于 Kafka 身份验证和授权的机制。

14.1.1. 侦听器身份验证

在创建监听程序时,为 Kafka 代理配置客户端身份验证。使用 Kafka 资源中的 Kafka.spec.kafka.listeners.authentication 属性指定监听程序身份验证类型。

对于 OpenShift 集群内的客户端,您可以创建 普通 (无需加密)或 tls 内部监听程序内部监听程序 类型使用无头服务和提供给代理 pod 的 DNS 名称。作为无头服务的替代选择,您还可以创建一个 cluster-ip 类型的内部监听程序,以使用每个代理 ClusterIP 服务公开 Kafka。对于 OpenShift 集群外的客户端,您可以创建 外部监听程序 并指定连接机制,可以是 nodeportloadbalanceringress (仅限 Kubernetes) 或路由 (仅限 OpenShift)。

有关连接外部客户端的配置选项的更多信息,请参阅 第 13 章 设置 Kafka 集群的客户端访问权限

支持的身份验证选项:

  1. mTLS 身份验证(仅在启用了 TLS 的监听程序中)
  2. SCRAM-SHA-512 身份验证
  3. 基于 OAuth 2.0 令牌的身份验证
  4. 自定义身份验证

您选择的身份验证选项取决于您如何验证客户端对 Kafka 代理的访问。

注意

在使用自定义身份验证前,尝试探索标准身份验证选项。自定义身份验证允许任何类型的 kafka 支持的验证。它可以提供更大的灵活性,但也增加了复杂性。

图 14.1. Kafka 侦听器身份验证选项

listener authentication 属性用于指定特定于该监听程序的身份验证机制。

如果没有指定 身份验证 属性,则监听器不会验证通过该监听程序连接的客户端。侦听器将接受所有连接,而无需身份验证。

在使用 User Operator 管理 KafkaUsers 时,必须配置身份验证。

以下示例显示了:

  • 为 SCRAM-SHA-512 身份验证配置 的普通 监听程序
  • 带有 mTLS 身份验证的 tls 侦听程序
  • 带有 mTLS 身份验证的 外部监听程序

每个监听器都配置有 Kafka 集群中的唯一名称和端口。

重要

当为客户端配置监听程序对代理的访问时,您可以使用端口 9092 或更高版本(9093、9094 等),但有一些例外。侦听程序无法配置为使用为 interbroker 通信(9090 和 9091)、Prometheus 指标(9404)和 JMX (Java 管理扩展)监控(9999)保留的端口。

侦听器身份验证配置示例

apiVersion: kafka.strimzi.io/v1beta2
kind: Kafka
metadata:
  name: my-cluster
  namespace: myproject
spec:
  kafka:
    # ...
    listeners:
      - name: plain
        port: 9092
        type: internal
        tls: true
        authentication:
          type: scram-sha-512
      - name: tls
        port: 9093
        type: internal
        tls: true
        authentication:
          type: tls
      - name: external
        port: 9094
        type: loadbalancer
        tls: true
        authentication:
          type: tls
# ...
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14.1.1.1. mTLS 身份验证

mTLS 身份验证总是用于 Kafka 代理和 ZooKeeper pod 之间的通信。

AMQ Streams 可将 Kafka 配置为使用 TLS (传输层安全)来提供 Kafka 代理和客户端之间的加密通信,并不使用 mutual 身份验证。对于 mutual 或双向身份验证,服务器和客户端都存在证书。当您配置 mTLS 身份验证时,代理会验证客户端(客户端身份验证),客户端验证代理(服务器身份验证)。

Kafka 资源中的 mTLS 侦听器配置需要以下内容:

  • tls: true 用于指定 TLS 加密和服务器身份验证
  • authentication.type: tls 指定客户端身份验证

当 Cluster Operator 创建 Kafka 集群时,它会创建一个名为 < cluster_name>-cluster-ca-cert 的新 secret。secret 包含 CA 证书。CA 证书采用 PEM 和 PKCS #12 格式。要验证 Kafka 集群,请将 CA 证书添加到客户端配置中的信任存储中。要验证客户端,请将用户证书和密钥添加到您的客户端配置的密钥存储中。有关为 mTLS 配置客户端的详情,请参考 第 14.2.2 节 “用户身份验证”

注意

TLS 身份验证更为常见,一方对另一个身份进行身份验证。例如,当在 Web 浏览器和 Web 服务器间使用 HTTPS 时,浏览器获取 Web 服务器的身份的概念验证。

14.1.1.2. SCRAM-SHA-512 身份验证

SCRAM (Salted Challenge Response Authentication Mechanism)是一个身份验证协议,可以使用密码建立 mutual 身份验证。AMQ Streams 可将 Kafka 配置为使用 SASL (Simple Authentication and Security Layer) SCRAM-SHA-512,以便在未加密的和加密的客户端连接中提供身份验证。

当 SCRAM-SHA-512 验证与 TLS 连接一起使用时,TLS 协议会提供加密,但不用于身份验证。

以下 SCRAM 属性使得即使在未加密的连接中也安全地使用 SCRAM-SHA-512:

  • 密码不会通过通信频道以明确发送。相反,客户端和服务器都有其他挑战,从而证明他们知道验证用户的密码。
  • 服务器和客户端为每个身份验证交换生成一个新的挑战。这意味着交换对重播攻击具有弹性。

KafkaUser.spec.authentication.type 配置为 scram-sha-512 时,User Operator 将生成一个由大写和小写 ASCII 字母和数字组成的随机 12 个字符密码。

14.1.1.3. 网络策略

默认情况下,AMQ Streams 会自动为每个在 Kafka 代理上启用的监听程序创建一个 NetworkPolicy 资源。此 NetworkPolicy 允许应用程序连接到所有命名空间中的监听程序。使用网络策略作为监听程序配置的一部分。

如果要将对网络级别的监听程序的访问限制为只选择的应用程序或命名空间,请使用 networkPolicyPeers 属性。每个监听程序都可以有不同的 networkPolicyPeers 配置。如需有关网络策略对等点的更多信息,请参阅 NetworkPolicyPeer API 参考

如果要使用自定义网络策略,您可以在 Cluster Operator 配置中将 STRIMZI_NETWORK_POLICY_GENERATION 环境变量设置为 false。如需更多信息,请参阅 第 8.5 节 “配置 Cluster Operator”

注意

您的 OpenShift 配置必须支持 ingress NetworkPolicies,以便在 AMQ Streams 中使用网络策略。

14.1.1.4. 提供监听程序证书

您可以为启用了 TLS 加密的 TLS 侦听器或外部监听程序提供自己的服务器证书,称为 Kafka 侦听器证书。如需更多信息,请参阅 第 14.3.4 节 “为 TLS 加密提供自己的 Kafka 侦听器证书”

14.1.2. Kafka 授权

使用 Kafka 资源中的 Kafka.spec.kafka.authorization 属性为 Kafka 代理配置授权。如果缺少 authorization 属性,则不会启用授权,并且客户端没有限制。启用后,授权将应用到所有启用的监听程序。授权方法在 type 字段中定义。

支持的授权选项:

图 14.2. Kafka 集群授权选项

14.1.2.1. 超级用户

无论任何访问限制,且所有授权机制都支持超级用户,用户都可以访问 Kafka 集群中的所有资源。

要为 Kafka 集群指定超级用户,请在 superUsers 属性中添加用户主体列表。如果用户使用 mTLS 身份验证,用户名是 TLS 证书主题中前缀为 CN= 的通用名称。如果您没有使用 User Operator 并使用您自己的证书 mTLS,则用户名是完整证书主题。一个完整的证书主题可以有以下字段: CN=user,OU=my_ou,O=my_org,L=my_location,ST=my_state,C=my_country_code。省略任何不存在的字段。

带有超级用户的示例配置

apiVersion: kafka.strimzi.io/v1beta2
kind: Kafka
metadata:
  name: my-cluster
  namespace: myproject
spec:
  kafka:
    # ...
    authorization:
      type: simple
      superUsers:
        - CN=client_1
        - user_2
        - CN=client_3
        - CN=client_4,OU=my_ou,O=my_org,L=my_location,ST=my_state,C=US
        - CN=client_5,OU=my_ou,O=my_org,C=GB
        - CN=client_6,O=my_org
    # ...
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