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HBase搜索集成的安全配置

2022-11-152.0k 阅读

HBase 安全基础概述

在深入探讨 HBase 搜索集成的安全配置之前，我们先来了解一下 HBase 本身的安全基础概念。HBase 是构建在 Hadoop 之上的分布式、面向列的数据库，其安全机制依赖于 Hadoop 的安全体系，主要包括身份认证和授权两个关键部分。

身份认证

HBase 支持多种身份认证方式，其中最常用的是 Kerberos。Kerberos 是一种网络认证协议，它通过密钥分发中心（KDC）来管理和分发票据（Ticket），以此来验证用户的身份。当一个客户端想要访问 HBase 服务时，它首先需要从 KDC 获取一张有效的票据。这张票据包含了客户端的身份信息以及用于与服务端通信的会话密钥。

在 HBase 环境中配置 Kerberos 认证，需要在 hbase - site.xml 文件中进行如下配置：

<configuration>
    <property>
        <name>hbase.security.authentication</name>
        <value>kerberos</value>
    </property>
    <property>
        <name>hbase.security.authorization</name>
        <value>true</value>
    </property>
    <property>
        <name>hbase.master.kerberos.principal</name>
        <value>hbase/_HOST@EXAMPLE.COM</value>
    </property>
    <property>
        <name>hbase.master.keytab.file</name>
        <value>/etc/security/keytabs/hbase.headless.keytab</value>
    </property>
    <property>
        <name>hbase.regionserver.kerberos.principal</name>
        <value>hbase/_HOST@EXAMPLE.COM</value>
    </property>
    <property>
        <name>hbase.regionserver.keytab.file</name>
        <value>/etc/security/keytabs/hbase.headless.keytab</value>
    </property>
</configuration>

上述配置中，hbase.security.authentication 设置为 kerberos 开启 Kerberos 认证；hbase.security.authorization 设置为 true 开启授权功能；hbase.master.kerberos.principal 和 hbase.regionserver.kerberos.principal 分别指定了 HBase 主节点和区域服务器的 Kerberos 主体，_HOST 会被实际的主机名替换，EXAMPLE.COM 为 Kerberos 领域；hbase.master.keytab.file 和 hbase.regionserver.keytab.file 则指定了对应的密钥表文件路径。

授权

授权是控制用户对 HBase 数据和操作访问权限的过程。HBase 基于访问控制列表（ACL）来实现授权。ACL 定义了哪些用户或用户组可以对特定的表、列族或单元格执行哪些操作。操作权限包括 READ（读）、WRITE（写）、EXEC（执行管理操作，如创建表）等。

要为用户授予权限，可以使用 HBase Shell 命令。例如，为用户 alice 授予对表 mytable 的读权限：

hbase shell
grant 'alice','READ','mytable'

为用户组 group1 授予对表 mytable 列族 cf 的读写权限：

grant 'group1','RW','mytable','cf'

HBase 搜索集成安全挑战

当 HBase 与搜索功能集成时，会引入一系列新的安全挑战。常见的搜索集成方式包括与 Solr 或 Elasticsearch 的集成。

数据传输安全

在 HBase 与搜索系统集成过程中，数据需要在两者之间进行传输。如果传输过程没有加密，数据可能会被截获和篡改。例如，当 HBase 将数据发送到 Solr 进行索引时，网络中的恶意用户可能会监听并获取这些敏感数据。为了应对这一挑战，需要使用安全的传输协议，如 SSL/TLS。

跨系统身份验证与授权

搜索系统和 HBase 可能使用不同的身份验证和授权机制。当用户通过搜索接口查询数据时，如何将用户的身份信息传递到 HBase 并确保其在 HBase 中有相应的访问权限是一个关键问题。如果处理不当，可能会导致未经授权的访问。例如，Solr 可能使用自己的用户认证方式，而 HBase 使用 Kerberos，需要建立一种机制来映射两者之间的身份。

搜索结果安全过滤

搜索系统返回的结果需要根据用户在 HBase 中的权限进行过滤。如果没有正确的过滤机制，用户可能会获取到其本不应该访问的数据。比如，某些敏感数据在 HBase 中对部分用户设置了访问限制，但搜索系统可能会直接返回这些数据，而没有考虑到用户的权限。

HBase 与 Solr 集成的安全配置

Solr 安全基础配置

首先，确保 Solr 本身的安全配置正确。Solr 支持基于 HTTP 基本认证和 Kerberos 认证等多种方式。以 HTTP 基本认证为例，需要在 solr - home/conf/solrconfig.xml 文件中添加如下配置：

<requestHandler name="/admin/login" class="solr.SolrBasicAuthHandler">
    <lst name="credentials">
        <str name="admin">adminpassword</str>
    </lst>
</requestHandler>

上述配置添加了一个 /admin/login 的请求处理器用于基本认证，admin 为用户名，adminpassword 为密码。

HBase - Solr 数据传输加密

为了加密 HBase 与 Solr 之间的数据传输，可以使用 SSL/TLS。在 Solr 端，需要配置 SSL 连接器。在 tomcat/conf/server.xml 文件中添加如下配置：

<Connector
    protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
    port="8983" maxThreads="200"
    scheme="https" secure="true" SSLEnabled="true">
    <SSLHostConfig>
        <Certificate certificateFile="/path/to/your/cert.pem"
                     certificateKeyFile="/path/to/your/key.pem"
                     type="RSA" />
    </SSLHostConfig>
</Connector>

在 HBase 端，需要配置 Solr 客户端使用 SSL 连接。在 hbase - site.xml 文件中添加如下配置：

<property>
    <name>hbase.solr.client.ssl.enabled</name>
    <value>true</value>
</property>
<property>
    <name>hbase.solr.client.ssl.keystore.location</name>
    <value>/path/to/your/keystore</value>
</property>
<property>
    <name>hbase.solr.client.ssl.keystore.password</name>
    <value>keystorepassword</value>
</property>

跨系统身份映射

为了实现 HBase 和 Solr 之间的身份映射，一种可行的方法是使用 Kerberos 作为统一的身份认证机制。在 Solr 中配置 Kerberos 认证，需要在 solr - home/conf/solrconfig.xml 文件中添加如下配置：

<requestHandler name="/admin/login" class="solr.KerberosBasedHttpAuthenticationHandler">
    <bool name="requireSsl">true</bool>
    <str name="principal">HTTP/_HOST@EXAMPLE.COM</str>
    <str name="keytab">/etc/security/keytabs/solr.service.keytab</str>
</requestHandler>

在 HBase 中已经配置了 Kerberos 认证的情况下，当用户通过 Solr 进行搜索时，Solr 会将用户的 Kerberos 票据传递给 HBase，HBase 根据票据验证用户身份并进行授权。

搜索结果安全过滤

在 Solr 中，可以通过插件来实现搜索结果的安全过滤。例如，可以开发一个自定义的查询插件，在查询执行前根据用户身份从 HBase 获取其权限信息，并在查询结果返回前进行过滤。以下是一个简单的自定义查询插件示例：

import org.apache.solr.common.params.SolrParams;
import org.apache.solr.handler.component.QueryComponent;
import org.apache.solr.request.SolrQueryRequest;
import org.apache.solr.response.SolrQueryResponse;
import org.apache.solr.search.SolrIndexSearcher;
import org.apache.solr.search.SyntaxError;
import org.apache.lucene.search.Query;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

public class SecurityFilterQueryComponent extends QueryComponent {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(SecurityFilterQueryComponent.class);

    @Override
    public void prepare(SolrQueryRequest req) throws SyntaxError {
        // 获取用户身份信息
        String user = req.getAuthenticatedUser();
        // 根据用户身份从 HBase 获取权限信息
        String filterQuery = getFilterQueryFromHBase(user);
        SolrParams newParams = req.getParams().add("fq", filterQuery);
        req.setParams(newParams);
    }

    private String getFilterQueryFromHBase(String user) {
        // 这里是模拟从 HBase 获取权限信息并生成过滤查询的逻辑
        // 实际应用中需要与 HBase 进行交互
        if ("alice".equals(user)) {
            return "columnFamily:allowedValue";
        }
        return "";
    }

    @Override
    public void process(SolrQueryRequest req, SolrQueryResponse rsp) throws Exception {
        SolrIndexSearcher searcher = req.getSearcher();
        Query query = searcher.getQuery(req.getParams());
        rsp.add("query", query);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return "Security Filter Query Component";
    }
}

然后在 solr - home/conf/solrconfig.xml 文件中注册这个插件：

<queryComponent name="securityFilter" class="com.example.SecurityFilterQueryComponent"/>
<requestHandler name="/select" class="solr.SearchHandler">
    <arr name="components">
        <str>securityFilter</str>
        <str>query</str>
        <str>result</str>
        <str>faceting</str>
        <str>highlighting</str>
    </arr>
</requestHandler>

HBase 与 Elasticsearch 集成的安全配置

Elasticsearch 安全基础配置

Elasticsearch 提供了 X - Pack 插件来增强安全功能，包括身份认证、授权、加密等。首先需要安装 X - Pack 插件，然后在 elasticsearch.yml 文件中进行配置。例如，启用基本认证：

xpack.security.enabled: true
xpack.security.authc:
  realms:
    basic1:
      type: basic
      order: 0

设置管理员密码：

bin/elasticsearch - set - password - interactive -u kibana -u elastic -u logstash_system

HBase - Elasticsearch 数据传输加密

为了加密 HBase 与 Elasticsearch 之间的数据传输，可以配置 Elasticsearch 使用 SSL/TLS。在 elasticsearch.yml 文件中添加如下配置：

xpack.security.http.ssl:
  enabled: true
  key: /path/to/your/key.pem
  certificate: /path/to/your/cert.pem
  certificate_authorities: [ "/path/to/your/ca.pem" ]

在 HBase 端，需要配置 Elasticsearch 客户端使用 SSL 连接。例如，使用 Java 客户端时：

import org.apache.http.HttpHost;
import org.apache.http.auth.AuthScope;
import org.apache.http.auth.UsernamePasswordCredentials;
import org.apache.http.client.CredentialsProvider;
import org.apache.http.impl.client.BasicCredentialsProvider;
import org.apache.http.ssl.SSLContexts;
import org.apache.http.ssl.TrustSelfSignedStrategy;
import org.elasticsearch.client.RestClient;
import org.elasticsearch.client.RestClientBuilder;
import org.elasticsearch.client.RestHighLevelClient;

import javax.net.ssl.SSLContext;
import java.io.IOException;
import java.security.KeyManagementException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class ElasticsearchClientUtil {
    public static RestHighLevelClient getClient() throws NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException, IOException {
        SSLContext sslContext = SSLContexts.custom()
               .loadTrustMaterial(null, new TrustSelfSignedStrategy())
               .build();

        CredentialsProvider credentialsProvider = new BasicCredentialsProvider();
        credentialsProvider.setCredentials(
                AuthScope.ANY,
                new UsernamePasswordCredentials("elastic", "elasticpassword")
        );

        RestClientBuilder builder = RestClient.builder(
                new HttpHost("localhost", 9200, "https"))
               .setHttpClientConfigCallback(httpClientBuilder -> httpClientBuilder
                       .setSSLContext(sslContext)
                       .setDefaultCredentialsProvider(credentialsProvider));

        return new RestHighLevelClient(builder);
    }
}

跨系统身份映射

实现 HBase 和 Elasticsearch 之间的身份映射可以通过自定义认证插件来完成。一种思路是在 Elasticsearch 中开发一个自定义的认证插件，该插件在认证用户时，调用 HBase 的 API 来验证用户在 HBase 中的身份和权限。以下是一个简单的自定义认证插件的 Java 代码示例：

import org.elasticsearch.ElasticsearchException;
import org.elasticsearch.action.ActionListener;
import org.elasticsearch.authentication.AuthenticationException;
import org.elasticsearch.authentication.UsernamePassword;
import org.elasticsearch.authentication.UsernamePasswordAuthenticator;
import org.elasticsearch.common.component.AbstractComponent;
import org.elasticsearch.common.inject.Inject;
import org.elasticsearch.common.settings.Settings;
import org.elasticsearch.threadpool.ThreadPool;

public class HBaseBasedAuthenticator extends AbstractComponent implements UsernamePasswordAuthenticator {
    @Inject
    public HBaseBasedAuthenticator(Settings settings, ThreadPool threadPool) {
        super(settings, threadPool);
    }

    @Override
    public void authenticate(UsernamePassword usernamePassword, ActionListener<Void> actionListener) {
        String username = usernamePassword.username();
        String password = usernamePassword.password();
        // 调用 HBase API 验证用户身份和权限
        boolean isValid = validateUserInHBase(username, password);
        if (isValid) {
            actionListener.onResponse(null);
        } else {
            actionListener.onFailure(new AuthenticationException("Invalid user or password"));
        }
    }

    private boolean validateUserInHBase(String username, String password) {
        // 实际应用中需要与 HBase 进行交互验证用户
        // 这里是模拟逻辑
        return "alice".equals(username) && "alicepassword".equals(password);
    }
}

然后需要将这个插件打包并安装到 Elasticsearch 中，并在 elasticsearch.yml 文件中配置使用这个插件：

xpack.security.authc:
  realms:
    hbaseRealm:
      type: custom
      class: com.example.HBaseBasedAuthenticator
      order: 0

搜索结果安全过滤

在 Elasticsearch 中，可以通过编写脚本过滤器来实现搜索结果的安全过滤。例如，使用 Painless 脚本语言。假设我们根据用户权限过滤文档中的某个字段，以下是一个简单的脚本过滤器示例：

POST /_search
{
    "query": {
        "bool": {
            "filter": {
                "script": {
                    "script": {
                        "source": "doc['columnFamily:field'].value == params.allowedValue",
                        "params": {
                            "allowedValue": "allowedValueForUser"
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

在实际应用中，allowedValue 需要根据用户在 HBase 中的权限动态获取。可以通过在 Elasticsearch 中开发一个插件，在查询执行前获取用户身份，然后从 HBase 中获取权限信息并设置 allowedValue 参数。

安全审计与监控

安全审计日志

HBase 本身提供了审计日志功能，可以记录用户的操作，以便进行安全审计。在 hbase - site.xml 文件中配置审计日志：

<property>
    <name>hbase.security.audit.logger</name>
    <value>RFA</value>
</property>
<property>
    <name>hbase.security.audit.destination</name>
    <value>file:/var/log/hbase/audit.log</value>
</property>

上述配置将审计日志记录到 /var/log/hbase/audit.log 文件中。审计日志可以记录诸如用户登录、表操作、数据读写等关键事件，帮助管理员发现潜在的安全问题。

监控工具与指标

可以使用一些监控工具来实时监控 HBase 及搜索集成系统的安全状态。例如，使用 Ganglia 或 Nagios 监控系统资源，如 CPU、内存、网络流量等。对于 HBase 特定的安全指标，可以监控未授权访问尝试的次数、权限变更事件等。在 HBase 中，可以通过 JMX（Java Management Extensions）获取这些指标。

在 Solr 中，可以使用 Solr 的内置监控功能，通过访问 http://solr - host:port/solr/admin/metrics 来获取各种性能和安全相关的指标，如认证失败次数等。在 Elasticsearch 中，可以使用 Elasticsearch 的监控 API，如 /_cat/health 来查看集群健康状态，/_nodes/stats 来获取节点统计信息，其中也包含一些与安全相关的指标，如认证状态等。通过实时监控这些指标，管理员可以及时发现并处理安全异常情况。

常见安全问题及解决方法

权限配置错误

问题描述：用户可能被授予了过多或过少的权限，导致数据访问异常。例如，用户本应只能读取特定列族的数据，但却被授予了整个表的写权限。 解决方法：仔细检查 ACL 配置，使用 HBase Shell 命令 list - grants 查看用户权限，使用 revoke 命令撤销错误授予的权限，重新使用 grant 命令正确授予权限。

认证失败

问题描述：用户在尝试访问 HBase 或搜索集成系统时，认证失败，无法登录。这可能是由于 Kerberos 票据过期、用户名密码错误或认证配置错误等原因导致。 解决方法：首先检查 Kerberos 票据是否有效，使用 klist 命令查看票据信息，必要时重新获取票据。检查用户名密码是否正确，以及认证配置文件（如 hbase - site.xml、solrconfig.xml、elasticsearch.yml 等）中的认证相关配置是否正确。

数据泄露风险

问题描述：在搜索集成过程中，可能由于安全配置不当，导致敏感数据泄露给未授权用户。 解决方法：确保搜索结果安全过滤机制正确配置，在 HBase 与搜索系统之间的数据传输加密配置正确，以及跨系统身份映射和授权机制正常工作。定期进行安全漏洞扫描，及时发现并修复潜在的数据泄露风险。

通过以上详细的安全配置、监控和问题解决方法，可以有效保障 HBase 搜索集成系统的安全性，确保数据的保密性、完整性和可用性。在实际应用中，需要根据具体的业务需求和安全策略，灵活调整和优化安全配置。