Kerberos的作用？

发布网友 发布时间：2022-04-20 04:08

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热心网友 时间：2023-09-11 13:30

在与客户交流Hadoop安全时，提及kerberos的频率非常高，并提出了一些关于kerberos的安全问题，比如它的安全机制，具体是解决Hadoop什么安全问题，存在哪些不足等等，下面就由小编对kerberos做一个详细的归纳，更加清晰kerberos在Hadoop安全中担任的角色。

1. Hadoop安全问题：

Hadoop设计之初，默认集群内所有的节点都是可靠的。由于用户与HDFS或M/R进行交互时不需要验证，恶意用户可以伪装成真正的用户或者服务器入侵到hadoop集群上，导致：恶意的提交作业，修改JobTracker状态，篡改HDFS上的数据，伪装成NameNode 或者TaskTracker接受任务等。 尽管在版本之后， HDFS增加了文件和目录的权限，但并没有强认证的保障，这些权限只能对偶然的数据丢失起保护作用。恶意的用户可以轻易的伪装成其他用户来篡改权限，致使权限设置形同虚设。不能够对Hadoop集群起到安全保障。

(1) 用户到服务器的认证问题：

NameNode，JobTracker上没有用户认证

用户可以伪装成其他用户入侵到一个HDFS 或者MapRece集群上。

DataNode上没有认证

Datanode对读入输出并没有认证。导致如果一些客户端如果知道block的ID，就可以任意的访问DataNode上block的数据

JobTracker上没有认证

可以任意的杀死或更改用户的jobs，可以更改JobTracker的工作状态

(2) 服务器到服务器的认证问题：

没有DataNode, TaskTracker的认证

用户可以伪装成datanode ,tasktracker，去接受JobTracker, Namenode的任务指派。

2、kerberos解决的安全问题：

加入Kerberos认证机制使得集群中的节点就是它们所宣称的，是信赖的。Kerberos可以将认证的密钥在集群部署时事先放到可靠的节点上。集群运行时，集群内的节点使用密钥得到认证。只有被认证过节点才能正常使用。企图冒充的节点由于没有事先得到的密钥信息，无法与集群内部的节点通信。

kerberos实现的是机器级别的安全认证，也就是前面提到的服务到服务的认证问题。事先对集群中确定的机器由管理员手动添加到kerberos数据库中，在KDC上分别产生主机与各个节点的keytab(包含了host和对应节点的名字，还有他们之间的密钥)，并将这些keytab分发到对应的节点上。通过这些keytab文件，节点可以从KDC上获得与目标节点通信的密钥，进而被目标节点所认证，提供相应的服务，防止了被冒充的可能性。

解决服务器到服务器的认证

由于kerberos对集群里的所有机器都分发了keytab，相互之间使用密钥进行通信，确保不会冒充服务器的情况。集群中的机器就是它们所宣称的，是可靠的。

防止了用户伪装成Datanode，Tasktracker，去接受JobTracker，Namenode的任务指派。

解决client到服务器的认证

Kerberos对可信任的客户端提供认证，确保他们可以执行作业的相关操作。防止用户恶意冒充client提交作业的情况。

用户无法伪装成其他用户入侵到一个HDFS 或者MapRece集群上

用户即使知道datanode的相关信息，也无法读取HDFS上的数据

用户无法发送对于作业的操作到JobTracker上

对用户级别上的认证并没有实现

无法控制用户提交作业的操作。不能够实现*用户提交作业的权限。不能控制哪些用户可以提交该类型的作业，哪些用户不能提交该类型的作业。这些由ACL模块控制(参考)

3、Kerberos在Hadoop安全中担任什么角色以及存在什么问题：

通俗来说Kerberos在Hadoop安全中起到是一个单因素(只有一种如账号、密码的验证方式)身份验证的作用，kerberos就如一个房间的门锁，进门的人需要提供正确的密码，而对于进门后的人做了什么样的操作kerberos就无法控制了。

存在的问题：

kerberos验证方式单一、安全性低的问题，首先其只提供类似linux文件系统的帐户权限验证，而且可以通过简单的手段冒充用户名，如果有恶意用户，直接冒充为hadoop的super用户，那整个集群是很危险的。其次不能对认证过的用户做任何权限控制;

部署复杂，生成证书和配置的步骤相当繁琐，首次配置还可以接受，但是对于用户权限的修改，机器的减容扩容，会造成证书重新生成，再分发证书，重启hadoop。且还存在kerberos的宕机导致整个集群无法服务的风险，加上kerberos本身也比较复杂。

影响效率，网上搜罗一个真实案例，支付宝曾用了kerberos，导致其效率极低运维困难。原因是因为请求次数过多，具体看下面关于kerberos的工作原理就知道了。

4、 Kerberos工作原理介绍

4.1基本概念

Princal(安全个体)：被认证的个体，有一个名字和口令

KDC(key distribution center ) : 是一个网络服务，提供ticket 和临时会话密钥

Ticket：一个记录，客户用它来向服务器证明自己的身份，包括客户标识、会话密钥、时间戳。

AS (Authentication Server)： 认证服务器

TSG(Ticket Granting Server)： 许可证服务器

4.2 kerberos 工作原理

4.2.1 Kerberos协议

Kerberos可以分为两个部分：

Client向KDC发送自己的身份信息，KDC从Ticket Granting Service得到TGT(ticket-granting ticket)， 并用协议开始前Client与KDC之间的密钥将TGT加密回复给Client。此时只有真正的Client才能利用它与KDC之间的密钥将加密后的TGT解密，从而获得TGT。(此过程避免了Client直接向KDC发送密码，以求通过验证的不安全方式)

Client利用之前获得的TGT向KDC请求其他Service的Ticket，从而通过其他Service的身份鉴别


4.3 Kerberos认证过程

Kerberos协议的重点在于第二部分(即认证过程)：


(1)Client将之前获得TGT和要请求的服务信息(服务名等)发送给KDC，KDC中的Ticket Granting Service将为Client和Service之间生成一个Session Key用于Service对Client的身份鉴别。然后KDC将这个Session Key和用户名，用户地址(IP)，服务名，有效期, 时间戳一起包装成一个Ticket(这些信息最终用于Service对Client的身份鉴别)发送给Service，不过Kerberos协议并没有直接将Ticket发送给Service，而是通过Client转发给Service，所以有了第二步。

(2)此时KDC将刚才的Ticket转发给Client。由于这个Ticket是要给Service的，不能让Client看到，所以KDC用协议开始前KDC与Service之间的密钥将Ticket加密后再发送给Client。同时为了让Client和Service之间共享那个密钥(KDC在第一步为它们创建的Session Key)，KDC用Client与它之间的密钥将Session Key加密随加密的Ticket一起返回给Client。

(3)为了完成Ticket的传递，Client将刚才收到的Ticket转发到Service. 由于Client不知道KDC与Service之间的密钥，所以它无法算改Ticket中的信息。同时Client将收到的Session Key解密出来，然后将自己的用户名，用户地址(IP)打包成Authenticator用Session Key加密也发送给Service。

(4)Service 收到Ticket后利用它与KDC之间的密钥将Ticket中的信息解密出来，从而获得Session Key和用户名，用户地址(IP)，服务名，有效期。然后再用Session Key将Authenticator解密从而获得用户名，用户地址(IP)将其与之前Ticket中解密出来的用户名，用户地址(IP)做比较从而验证Client的身份。

(5)如果Service有返回结果，将其返回给Client。

4.4 kerberos在Hadoop上的应用

Hadoop集群内部使用Kerberos进行认证


具体的执行过程可以举例如下：