Kafka SASL_SSL双重认证

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1. 背景

kafka提供了多种安全认证机制，主要分为SASL和SSL两大类。

SASL： 是一种身份验证机制，用于在客户端和服务器之间进行身份验证的过程，其中SASL/PLAIN是基于账号密码的认证方式。
SSL： 是一种加密协议，用于在网络通信中提供数据的保密性和完整性。它使用公钥和私钥来建立安全的连接，并对传输的数据进行加密和解密，以防止未经授权的访问和篡改。

在 Kafka 中启用 SASL_SSL 安全协议时，SASL 用于客户端和服务器之间的身份验证，SSL 则用于加密和保护数据的传输。不仅提供身份验证，还提供加密和数据保护的功能。

因工作需要，需要在测试环境搭建一套基于SASL_SSL协议的kafka环境。坑比较多，经过两天的研究终于搞定了，特在此记录下。

2. 环境

操作系统：linux
kafka版本：kafka_2.13-2.7.1
zookeeper版本：apache-zookeeper-3.7.0
应用程序版本：spring-boot-2.6.7、JDK1.8

3. 操作步骤

生成SSL证书
配置zookeeper
配置kafka
前三步配置完成后kafka就开启了SASL_SSL双重认证，可以使用kafka自带的客户端进行测试（3.4），
在业务代码中使用请查看（3.5）

3.1 生成SSL证书

按照步骤一步一步操作，生成服务器/客户端的SSL证书。也就是公钥与私钥

参考：【SSL协议】生成SSL证书 - lihewei - 博客园 (cnblogs.com)

3.2 配置zookeeper认证

第一步： 在apache-zookeeper-3.7.0/conf 目录下创建 kafka_zk_jaas.conf 配置文件（名称任意），定义了两个用户，可提供给生产者和消费者使用，格式为：user_用户名=“用户密码”，内容如下：

Server {
    
    
  org.apache.zookeeper.server.auth.DigestLoginModule required
  user_admin="1qaz@WSX"
  user_kafka="1qaz@WSX";
};

第二步： zookeeper配置文件zoo.cfg中新增SASL认证配置，如下：

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

第三步： 在apache-zookeeper-3.7.0/bin/zkServer.sh脚本中新增jvm参数，让其启动时加载jaas配置文件

export SERVER_JVMFLAGS="-Xmx${ZK_SERVER_HEAP}m $SERVER_JVMFLAGS -Djava.security.auth.login.config=/home/crbt/local/apache-zookeeper-3.7.0/conf/kafka_zk_jaas.conf"

3.3 配置kafka安全认证

第一步： /home/crbt/local/kafka_2.13-2.7.1/config目录下创建kafka-server-jaas.conf和kafka-client-jaas.conf配置文件，内容如下：

kafka-server-jaas.conf

KafkaServer {
    
    
  org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required
  username="admin"
  password="1qaz@WSX"
  user_admin="1qaz@WSX"
  user_kafka="1qaz@WSX";
};
 
Client {
    
    
  org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required
  username="kafka"
  password="1qaz@WSX";
};

kafka-client-jaas.conf

KafkaClient {
    
    
        org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required
        username="kafka"
        password="1qaz@WSX";
};

第二步： 在kafka启动脚本（kafka_2.13-2.7.1/bin/kafka-server-start.sh）配置环境变量，指定jaas.conf文件，增加如下代码：

增加环境变量： -Djava.security.auth.login.config=/home/crbt/local/kafka_2.13-2.7.1/config/kafka-server-jaas.conf

...

if [ "x$KAFKA_HEAP_OPTS" = "x" ]; then
    export KAFKA_HEAP_OPTS="-Xmx1G -Xms1G -Djava.security.auth.login.config=/home/crbt/local/kafka_2.13-2.7.1/config/kafka-server-jaas.conf"
fi

...

**第三步：**修改 kafka 的 server.properties配置文件

#listeners=SSL://10.1.61.121:9092
host.name=node1
#listeners=PLAINTEXT://node1:9092,SSL://node1:9093
listeners=SASL_SSL://node1:9093
#advertised.listeners=SSL://node1:9092
advertised.listeners=SASL_SSL://node1:9093
ssl.keystore.location=/home/crbt/lihw/ca/server/server.keystore.jks
ssl.keystore.password=Q06688
ssl.key.password=Q06688
ssl.truststore.location=/home/crbt/lihw/ca/trust/server.truststore.jks
ssl.truststore.password=Q06688
ssl.client.auth=required
ssl.enabled.protocols=TLSv1.2,TLSv1.1,TLSv1
ssl.keystore.type=JKS 
ssl.truststore.type=JKS 
# kafka2.0.x开始，将ssl.endpoint.identification.algorithm设置为了HTTPS，即:需要验证主机名
# 如果不需要验证主机名，那么可以这么设置 ssl.endpoint.identification.algorithm=即可
ssl.endpoint.identification.algorithm=
# 设置内部访问也用SSL，默认值为security.inter.broker.protocol=PLAINTEXT
security.inter.broker.protocol=SASL_SSL
sasl.enabled.mechanisms=PLAIN
sasl.mechanism.inter.broker.protocol=PLAIN
authorizer.class.name=kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer
allow.everyone.if.no.acl.found=true

注意：这里有个坑，生成SSL密钥私钥时指定了主机的hostname，这里也要配置kafka所在服务器的hostname

3.4 使用kafka客户端进行验证

第一步： 修改kafka/config/下的 consumer.properties、producer.properties，配置SASL_SSL验证的基本信息。

consumer.properties：

bootstrap.servers=node1:9093
security.protocol=SASL_SSL
ssl.truststore.location=/home/crbt/lihw/ca/trust/server.truststore.jks
ssl.truststore.password=Q06688

sasl.mechanism=PLAIN
sasl.jaas.config=org.apache.kafka.common.security.scram.ScramLoginModule required username="kafka" password="1qaz@WSX";

producer.properties:

bootstrap.servers=node1:9093
security.protocol=SASL_SSL
ssl.truststore.location=/home/crbt/lihw/ca/trust/server.truststore.jks
ssl.truststore.password=Q06688

sasl.mechanism=PLAIN
sasl.jaas.config=org.apache.kafka.common.security.scram.ScramLoginModule required username="kafka" password="1qaz@WSX";

第二步： 使用命令行操作时，让其找到上述设置的SASL_SSL配置文件（ --producer.config …/config/producer.properties）

#生产
crbt@node1:/home/crbt/local/kafka_2.13-2.7.1/bin>./kafka-console-producer.sh --bootstrap-server node1:9093  --topic first --producer.config ../config/producer.properties
>aaa
>bbb
>ccc
>

#消费
crbt@node1:/home/crbt/local/kafka_2.13-2.7.1/bin>./kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server node1:9093 --topic first -consumer.config /home/crbt/local/kafka_2.13-2.7.1/config/consumer.properties
aaa
bbb
ccc

3.5 使用Java端代码进行认证

第一步： yaml 配置文件

spring:
  kafka:
    bootstrap-servers: localhost:9093
    properties:
      sasl:
        mechanism: PLAIN
        jaas:
          #此处填写 SASL登录时分配的用户名密码（注意password结尾;）
          config: org.apache.kafka.common.security.scram.ScramLoginModule required username="kafka" password="1qaz@WSX";
      security:
        protocol: SASL_SSL
    ssl:
      trust-store-location: /home/crbt/lihw/ca/trust/server.truststore.jks
      trust-store-password: Q06688
      key-store-type: JKS
    producer:
      key-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer
      value-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer
      batch-size: 106384
      acks: -1
      retries: 3
      properties:
        linger-ms: 1
        retry.backoff.ms: 1000
        buffer-memory: 33554432

第二步： 使用 kafkaTemplate 的方式，配置一个 config

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import org.apache.kafka.clients.admin.AdminClientConfig;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerConfig;
import org.apache.kafka.common.config.SaslConfigs;
import org.apache.kafka.common.config.SslConfigs;
import org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.kafka.core.DefaultKafkaProducerFactory;
import org.springframework.kafka.core.KafkaTemplate;
import org.springframework.kafka.core.ProducerFactory;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@Slf4j
@Configuration
public class KafkaProducerConfig {
    
    

    @Value("${spring.kafka.bootstrap-servers}")
    private String bootstrapServers;
    @Value("${spring.kafka.producer.acks}")
    private String acks;
    @Value("${spring.kafka.producer.retries}")
    private String retries;
    @Value("${spring.kafka.producer.batch-size}")
    private String batchSize;
    @Value("${spring.kafka.producer.properties.linger-ms}")
    private int lingerMs;
    @Value("${spring.kafka.producer.properties.buffer-memory}")
    private int bufferMemory;
    @Value("${spring.kafka.producer.key-serializer}")
    private String keySerializer;
    @Value("${spring.kafka.producer.value-serializer}")
    private String valueSerializer;
    @Value("${spring.kafka.properties.security.protocol}")
    private String protocol;
    @Value("${spring.kafka.properties.sasl.mechanism}")
    private String mechanism;
    @Value("${spring.kafka.ssl.trust-store-location}")
    private String trustStoreLocation;
    @Value("${spring.kafka.ssl.trust-store-password}")
    private String trustStorePassword;
    @Value("${spring.kafka.ssl.key-store-type}")
    private String keyStoreType;
    @Value("${spring.kafka.properties.sasl.jaas.config}")
    private String jaasConfig;

    @Bean
    public KafkaTemplate<String, String> kafkaTemplate() {
    
    
        return new KafkaTemplate<>(producerFactory());
    }

    /**
     * the producer factory config
     */
    @Bean
    public ProducerFactory<String, String> producerFactory() {
    
    
        Map<String, Object> props = new HashMap<String, Object>();
        props.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, bootstrapServers);
        props.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG, acks);
        props.put(ProducerConfig.RETRIES_CONFIG, retries);
        props.put(ProducerConfig.BATCH_SIZE_CONFIG, batchSize);
        props.put(ProducerConfig.LINGER_MS_CONFIG, lingerMs);
        props.put(ProducerConfig.BUFFER_MEMORY_CONFIG, bufferMemory);
        props.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, keySerializer);
        props.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, valueSerializer);
        props.put("security.protocol", protocol);
        props.put(SaslConfigs.SASL_MECHANISM, mechanism);
        props.put(SslConfigs.SSL_TRUSTSTORE_LOCATION_CONFIG, trustStoreLocation);
        props.put(SslConfigs.SSL_TRUSTSTORE_PASSWORD_CONFIG, trustStorePassword);
        props.put(SslConfigs.DEFAULT_SSL_KEYSTORE_TYPE, keyStoreType);
        props.put(SaslConfigs.SASL_JAAS_CONFIG, jaasConfig);
        return new DefaultKafkaProducerFactory<String, String>(props);
    }
}