Kafka实战:集群SSL加密认证和配置(最新版kafka-2.4.0)

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一、概述:

Kafka集群的安装配置请参考我的上一篇文章:Kafka入门:集群安装部署(最新版kafka-2.4.0)。从Kafka0.9.0.0开始,为提高集群的安全性,Kafka社区增加了许多功能;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

认证版本支持:

1.SASL/GSSAPI (Kerberos) - 从0.9.0.0开始支持

2.SASL/PLAIN - 从 0.10.0.0开始支持

3.SASL/SCRAM-SHA-256 and SASL/SCRAM-SHA-512 -从0.10.2.0开始支持

SSL相关知识:

1.JavaSSL认证

SSL(Secure Socket Layer安全套接层),及其继任者传输层安全(Transport ;ayer Security,TLS)是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS与SSL在传输层对网络连接进行加密。

2.Kerberos认证 + ACL鉴权

Kerberos是一种网络认证协议,其设计目标是通过密钥系统为客户机/服务器应用程序提供强大的认证服务。ACL则是在Kerberos的基础上进行的鉴权措施,一般Kerberos认证就够使用了。


二、SSL证书生成


Apache的Kafka允许client通过SSL连接。SSL默认情况下被禁止,但可以根据需要开启:


您可以使用Java的keytool工具来完成,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:

1)..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)

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

keytool相关指令说明:


名称说明

-alias

别名,可自定义,这里叫kafka240

-keystore

指定密钥库的名称(就像数据库一样的证书库,可以有很多个证书,cacerts这个文件是jre自带的, 也可以使用其它文件名字,如果没有这个文件名字,它会创建这样一个)

-storepass

指定密钥库的密码-keypass指定别名条目的密码-list显示密钥库中的证书信息

-export

将别名指定的证书导出到文件-file参数指定导出到文件的文件名

-import

将已签名数字证书导入密钥库-keypasswd修改密钥库中指定条目口令

-dname

指定证书拥有者信息。

其中,CN=名字与姓氏/域名,OU=组织单位名称,O=组织名称,L=城市或区域名称,ST=州或省份名称,C=单位的两字母国家代码

-keyalg

指定密钥的算法-validity指定创建的证书有效期多少天-keysize指定密钥长度


1.Kafka集群的每个broker节点生成SSL密钥和证书(每个broker节执行)


每个节点执行一次后,集群中的每一台机器都有一个公私密钥对、一个标识该机器的证书,注意这里是所有的broker节点都要执行这个命令。

<code>keytool -keystore server.keystore.jks -alias kafka240 -validity 365 -genkey/<code>

执行下面命令时,需要输入密码,自己记住就行,下面会需要,有一个比较重要的地方,输入first and last name,这里我理解的有点不够透彻,这里最好输入你的主机名,确保公用名(CN)与服务器的完全限定域名(FQDN)精确相匹配。client拿CN与DNS域名进行比较以确保它确实连接到所需的服务器,而不是恶意的服务器。

31节点执行,输入31主机名,如图:

Kafka实战:集群SSL加密认证和配置(最新版kafka-2.4.0)

32节点执行,输入32主机名,如图:

Kafka实战:集群SSL加密认证和配置(最新版kafka-2.4.0)


2.生成CA认证证书(为了保证整个证书的安全性,需要使用CA进行证书的签名保证)


虽然第一步生成了证书,但是证书是无标记的,意味着攻击者可以通过创建相同的证书假装任何机器。认证机构(CA)负责签发证书。认证机构就像发行护照的政府,政府会对每张护照盖章,使得护照很难被伪造。其它,政府核实印章,以保证此护照是真实的。类似的,CA签署证书,密码保证签署的证书在计算上很难被伪造。因此,只要CA是一个真正值得信赖的权威机构,客户就可以很高的保证他们正在连接到真实的机器。

<code>openssl req -new -x509 -keyout ca-key -out ca-cert -days 36/<code>

上面这个命令,可随机在任一broker节点执行,只需要执行一次,执行完成后生成了两个文件cat-key、ca-cert,将这两个文件分别拷贝到所有broker节点上,这样所有的broker都有了这两个文件。

3.通过CA证书创建一个客户端端信任证书(每个broker节点执行)

<code>keytool -keystore client.truststore.jks -alias CAKafka240 -import -file ca-cert/<code>

4.通过CA证书创建一个服务端器端信任证书(每个broker节点执行)

<code>keytool -keystore server.truststore.jks -alias CAKafka240 -import -file ca-cert/<code>

下面就是为证书签名

5.从密钥库导出证书服务器端证书cert-file(每个broker节点执行)

<code>keytool -keystore server.keystore.jks -alias kafka240 -certreq -file cert-file/<code>

6.用CA给服务器端证书进行签名处理(每个broker节点执行)

<code>openssl x509 -req -CA ca-cert -CAkey ca-key -in cert-file -out cert-signed -days 365 -CAcreateserial -passin pass:123456/<code>

7.将CA证书导入到服务器端keystore(每个broker节点执行)

<code>keytool -keystore server.keystore.jks -alias CAKafka240 -import -file ca-cert/<code>

8.将已签名的服务器证书导入到服务器keystore(每个broker节点执行)

<code>keytool -keystore server.keystore.jks -alias kafka240 -import -file cert-signed/<code>

经过以上步骤,集群的每个broker节点都会有以下文件:

Kafka实战:集群SSL加密认证和配置(最新版kafka-2.4.0)

至此服务端证书生成完毕。下面需要给kafka集群配置SSL加密认证


三、Kafka集群配置

在每个broker节点上配置,config/server.properties文件,这里只修改红框中的配置,其他配置项看我上一篇文章配置即可,如图:

Kafka实战:集群SSL加密认证和配置(最新版kafka-2.4.0)

注:如果设置的内部broker的通讯协议PLAINTEXT,那么监听PLAINTEXT的时候就需要作相应的配置 listeners=PLAINTEXT://host.name:port,SSL://host.name:port。

如果配置SSL之前,存在Kafka数据,那么建议重新换一个位置来存放数据;如果确保之前的数据已经没什么用了,也可以直接删除,然后在各个broker节点执行以下命令启动集群:

<code>/home/kafka/kafka_2.12-2.4.0/bin/kafka-server-start.sh /home/kafka/kafka_2.12-2.4.0/config/server.properties &/<code>

用liunx自带的openssl命令来验证,SSL配置是否正确:

<code>openssl s_client -debug -connect salver32.hadoop.ljs:9093 -tls1/<code>

返回如下结果,则证明配置成功:

Kafka实战:集群SSL加密认证和配置(最新版kafka-2.4.0)


四、客户端连接配置

1.配置了SSL认证的集群,通过Kafka命令连接时,需要配置ssl认证进行连接:

Producer消费者发送消息,先新建文件producer.properties(文件名自定义):

Kafka实战:集群SSL加密认证和配置(最新版kafka-2.4.0)

<code>bootstrap.servers=10.124.164.31:9093,10.124.165.32:9093security.protocol=SSLssl.endpoint.identification.algorithm=ssl.truststore.location=/home/cuadmin/ljs/kafkaSSL/server.truststore.jksssl.truststore.password=123456ssl.keystore.password=123456ssl.keystore.location=/home/cuadmin/ljs/kafkaSSL/server.keystore.jks/<code> 

发送消息命令:

<code>kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server 10.168.192.31:9093,10.168.192.32:9093 --from-beginning --topic topic1 --consumer.config consum.properties /<code>

Consumer消费者接受消息,先新建文件comsumer.properties(文件名自定义):

Kafka实战:集群SSL加密认证和配置(最新版kafka-2.4.0)

<code>security.protocol=SSLssl.endpoint.identification.algorithm=group.id=group_topic1ssl.truststore.location=/home/cuadmin/ljs/kafkaSSL/server.truststore.jksssl.truststore.password=123456ssl.keystore.password=123456ssl.keystore.location=/home/cuadmin/ljs/kafkaSSL/server.keystore.jks/<code>

消费消息命令:

<code>kafka-console-producer.sh --broker-list 10.168.192.31:9093,10.168.192.32:9093  --topic topic1  --producer.config producer.properties/<code>

2.如果客户端需要通过Java代码连接kafka集群,需要先生成客户端连接从证书,跟服务端SSL证书生成类似,依次执行以下5行命令,这里我就不再一一细说了,比较简单,命令如下:

<code>客户端: 导出客户端证书 生成client.keystore.jks文件(即:生成客户端的keystore文件)keytool -keystore client.keystore.jks -alias kafka240 -validity 365 -genkey将证书文件导入到客户端keystorekeytool -keystore client.keystore.jks -alias kafka240 -certreq -file client.cert-file 用CA给客户端证书进行签名处理openssl x509 -req -CA ca-cert -CAkey ca-key -in client.cert-file -out client.cert-signed -days 365 -CAcreateserial -passin pass:123456将CA证书导入到客户端keystorekeytool -keystore client.keystore.jks -alias CAKafka240 -import -file ca-cert 将已签名的证书导入到客户端keystorekeytool -keystore client.keystore.jks -alias kafka240 -import -file client.cert-signed /<code>

执行完成后,应该会生成以下红框中三个文件:

Kafka实战:集群SSL加密认证和配置(最新版kafka-2.4.0)

拷贝两个文件client.keystore.jks、client.truststore.jks到本地:

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Producer端代码实例:

<code>package com.hadoop.ljs.kafka010;import org.apache.kafka.clients.CommonClientConfigs;import org.apache.kafka.clients.producer.Callback;import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;import org.apache.kafka.clients.producer.Producer;import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerConfig;import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;import org.apache.kafka.clients.producer.RecordMetadata;import org.apache.kafka.common.config.SslConfigs;import java.util.Properties;import java.util.Random;/** * @author: Created By lujisen * @company ChinaUnicom Software JiNan * @date: 2020-02-23 08:58 * @version: v1.0 * @description: com.hadoop.ljs.kafka010 */public class KafkaSslProducer {    public static final String topic="topic1";    public static final String bootstrap_server="10.168.192.31:9093,10.168.192.32:9093";    public static final String client_truststore="D:\\\\kafkaSSL\\\\client.truststore.jks";    public static final String client_keystore="D:\\\\kafkaSSL\\\\client.keystore.jks";    public static final String client_ssl_password="123456";        public static void main(String[] args){        Properties props = new Properties();        props.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, bootstrap_server);        //configure the following three settings for SSL Encryption        props.put(CommonClientConfigs.SECURITY_PROTOCOL_CONFIG, "SSL");        props.put(SslConfigs.SSL_TRUSTSTORE_LOCATION_CONFIG, client_truststore);        props.put(SslConfigs.SSL_TRUSTSTORE_PASSWORD_CONFIG,  client_ssl_password);        // configure the following three settings for SSL Authentication        props.put(SslConfigs.SSL_KEYSTORE_LOCATION_CONFIG, client_keystore);        props.put(SslConfigs.SSL_KEYSTORE_PASSWORD_CONFIG, client_ssl_password);        props.put(SslConfigs.SSL_KEY_PASSWORD_CONFIG, client_ssl_password);        props.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG, "all");        props.put(ProducerConfig.RETRIES_CONFIG, 0);        props.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");        props.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");        Producer<string> producer = new KafkaProducer<string>(props);        TestCallback callback = new TestCallback();        Random rnd = new Random();        for (long i = 0; i <= 2 ; i++) {            String  key="lujisenKey-" + i;            String value="lujisenMessage------------"+i;            System.out.println("Send Message: "+"Key:"+key+"Value:"+value);            ProducerRecord<string> data = new ProducerRecord<string>(                    topic, key, value);            producer.send(data, callback);        }        producer.close();    }    private static class TestCallback implements Callback {        @Override        public void onCompletion(RecordMetadata recordMetadata, Exception e) {            if (e != null) {                System.out.println("Error while producing message to topic :" + recordMetadata);                e.printStackTrace();            } else {                String message = String.format("sent message to topic:%s partition:%s  offset:%s", recordMetadata.topic(), recordMetadata.partition(), recordMetadata.offset());                System.out.println(message);            }        }    }}/<string>/<string>/<string>/<string>/<code>

Consumer端代码实例:

<code>package com.hadoop.ljs.kafka010;import org.apache.kafka.clients.CommonClientConfigs;import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerConfig;import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRebalanceListener;import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord;import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords;import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer;import org.apache.kafka.common.TopicPartition;import org.apache.kafka.common.config.SslConfigs;import java.util.Arrays;import java.util.Collection;import java.util.Collections;import java.util.Properties;/** * @author: Created By lujisen * @company ChinaUnicom Software JiNan * @date: 2020-02-23 08:58 * @version: v1.0 * @description: com.hadoop.ljs.kafka010 */public class KafkaSslConsumer {    public static final String topic="topic1";    public static final String bootstrap_server="10.168.192.31:9093,10.168.192.32:9093";    public static final String client_truststore="D:\\\\kafkaSSL\\\\client.truststore.jks";    public static final String client_keystore="D:\\\\kafkaSSL\\\\client.keystore.jks";    public static final String client_ssl_password="123456";    public static final String consumer_group="group2_topic1";    public static void main(String[] args) {        Properties props = new Properties();        props.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, bootstrap_server);        //configure the following three settings for SSL Encryption        props.put(CommonClientConfigs.SECURITY_PROTOCOL_CONFIG, "SSL");        props.put(SslConfigs.SSL_TRUSTSTORE_LOCATION_CONFIG, client_truststore);        props.put(SslConfigs.SSL_TRUSTSTORE_PASSWORD_CONFIG,  client_ssl_password);        //configure the following three settings for SSL Authentication        props.put(SslConfigs.SSL_KEYSTORE_LOCATION_CONFIG, client_keystore);        props.put(SslConfigs.SSL_KEYSTORE_PASSWORD_CONFIG, client_ssl_password);        props.put(SslConfigs.SSL_KEY_PASSWORD_CONFIG, client_ssl_password);        props.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, consumer_group);        props.put(ConsumerConfig.AUTO_OFFSET_RESET_CONFIG, "earliest");        props.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG, "false");        props.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");        props.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");        KafkaConsumer<byte> consumer = new KafkaConsumer<>(props);        TestConsumerRebalanceListener rebalanceListener = new TestConsumerRebalanceListener();        consumer.subscribe(Collections.singletonList(topic), rebalanceListener);        while (true) {            ConsumerRecords<byte> records = consumer.poll(1000);            for (ConsumerRecord<byte> record : records) {                System.out.printf("Received Message topic =%s, partition =%s, offset = %d, key = %s, value = %s\\n", record.topic(), record.partition(), record.offset(), record.key(), record.value());            }            consumer.commitSync();        }    }    private static class  TestConsumerRebalanceListener implements ConsumerRebalanceListener {        @Override        public void onPartitionsRevoked(Collection<topicpartition> partitions) {            System.out.println("Called onPartitionsRevoked with partitions:" + partitions);        }        @Override        public void onPartitionsAssigned(Collection<topicpartition> partitions) {            System.out.println("Called onPartitionsAssigned with partitions:" + partitions);        }    }}/<topicpartition>/<topicpartition>/<byte>/<byte>/<byte>/<code>

至此整个Kafka集群的SSL加密认证配置完成,有些地方整理的比较粗,如果问题及时给我在公众号留言,看到后我会及时回复!!!


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