MongoDB 认证鉴权那点事

2020-05-28 00:00:00 用户 数据库 操作 权限 角色

一、MongoDB 的权限管理


认识权限管理，说明主要概念及关系


与大多数数据库一样，Mongodb同样提供了一套权限管理机制。

为了体验Mongodb 的权限管理，我们找一台已经安装好的Mongodb，可以参见这里搭建一个单节点的Mongodb。

直接打开mongo shell：

尝试执行stats命令以查看appdb数据库的状态：


此时的提示正是说明你当前的操作没有获得许可，使用appdb预创建的用户进行鉴权：


可以发现，在通过验明身份之后，stats操作的鉴权获得了许可。



上述案例非常浅显，目的在于抛砖引玉，说明数据库鉴权是如何发生作用，接下来开始进入概念，这个叫基于角色的权限控制



[图-角色权限控制]


先解释下图中的几个实体：

  • Resource，资源
    一个资源可以是一个数据库、集合、或者一个集群..往大了说，任何可能被操作的事物都可以被当做资源。

  • Action，动作
    动作是指对资源的一个执行行为，比如读取表、读取数据库，其中读取便是一个动作。

  • Privilege，权限
    权限指的是对某类或某一些资源执行某些动作的允许，与Permission的意义一致。

  • Role，角色
    系统中的角色，通常是代表了一种权力等级的象征，比如论坛中的管理员、版主、游客等等，就是角色；
    系统定义中，角色往往代表一组权限的集合。

  • User，用户
    可登录系统的实体，一个用户通常可被赋予多个角色。
    噢，关于图的简单解释：


权限定义了对某些资源的某些操作，角色则可以拥有多个权限；
用户User可以被赋予多个角色，从而获得这些角色所拥有的权限以操作某些资源。


对于Mongodb来说，只要开启鉴权，所有的DB访问操作都需要通过权限检查。而大致的操作流程跟下图类似



[图-mongo鉴权]


1. Mongodb 的用户归属于某个数据库，用户需要在所属的数据库中进行鉴权；

2. 一旦通过鉴权，当前的会话(连接)中所有操作将按照用户被赋予的角色权限执行检查。


二、鉴权方式


阐述Mongodb支持的几种鉴权方式


鉴权方式是指Mongodb如何识别接入用户，如何检查权限是否合法的一系列校验机制。

  • SCRAM-SHA-1

    SCRAM-SHA-1是默认的鉴权机制，定义于 IETF standard, RFC 5802

    是一种安全性较高的"挑战-应答"鉴权机制。关于"挑战-应答"可以参考维基百科

  • MongoDB Challenge and Response (MONGODB-CR)
    3.0 以前采用的机制，已经废弃

  • x.509 Certificate Authentication.
    基于证书的鉴权，采用该方式可建立 SSL/TLS 加密连接

  • LDAP proxy authentication
    基于LDAP 系统的鉴权，仅企业版支持

  • Kerberos authentication
    基于Kerberos的鉴权，仅企业版支持


SCRAM-SHA-1 是当前推荐使用的鉴权方式，既然如此，有必要上图继续解释：



步骤解读

1. 客户端发起一个SCRAM鉴权请求；
鉴权参数中带上用户名、客户端随机字符串(防止重放攻击)；

2. 服务端发出一个挑战响应；
服务侧先检查用户名，通过后生成一个salt因子、迭代数、合并字符串(包含客户端随机串和服务端随机串)

3. 客户端响应一个proof(证明数据)和合并字符串；
响应的 proof数据根据服务所给的随机参数以及客户端密钥生成，是一个客户端签名与密钥异或计算后的结果；

4. 服务端将存储的密钥结合随机参数，使用同样的算法生成签名并校验客户端 proof数据；
若校验通过，服务端采用类似方式发送自己的签名；

5. 客户端校验服务端签名数据。
可以看到，SCRAM鉴权时也类似SSL/TLS 的握手过程，但相比之下简单许多，同时在性能方面也要具备优势；

然后我们看看安全性部分：

  • 信息窃听，传输过程中全部采用动态签名，保证密码不会被传输；

  • 重放攻击，由于使用了随机数，每次生成的数据都不一样，可避免重复数据攻击；

  • 服务假冒，鉴权过程是双向的，即客户端会校验服务端身份，而服务端密钥也根据密码生成，中间人无法仿造；

  • 存储安全，密码在数据库中均没有明文存储，都通过不可逆的算法加密存储。


另外SCRAM-SHA-1 相比MONGODB-CR的优势还有：

  • A tunable work factor (iterationCount),
    可灵活调整的安全系数

  • Per-user random salts rather than server-wide salts
    每个用户有独立的随机系数

  • A cryptographically stronger hash function (SHA-1 rather than MD5),
    更安全的hash函数

  • Authentication of the server to the client as well as the client to the server.
    支持双向认证



三、内部鉴权


副本集、分片集群内鉴权方式


内部鉴权是指 Mongo集群内部节点之间进行访问的鉴权方式，比如副本集内主备之间的访问、分片集群内Mongos 与Mongod之间的访问。


内部鉴权目前支持两种方式：

1. KeyFiles

密钥文件方式，采用SCAM-SHA-1 的鉴权机制，文件内包含了一个共享密钥，由集群内所有成员共同持有。
通常，密钥的长度在6-1024字符内，采用Base64编码。


2. X.509 证书

证书鉴权，用于SSL/TLS加密连接通道。


四、数据库角色

针对Mongodb数据库中的各种角色进行说明


数据库访问

角色名称 拥有权限
read 允许读取指定数据库的角色
readWrite 允许读写指定数据库的角色


数据库管理

角色名称 拥有权限
dbAdmin 允许用户在指定数据库中执行管理函数，如索引创建、删除，查看统计或访问system.profile
userAdmin 允许管理当前数据库的用户，如创建用户、为用户授权
dbOwner 数据库拥有者(高)，集合了dbAdmin/userAdmin/readWrite角色权限


集群管理

角色名称 拥有权限
clusterAdmin 集群高管理员，集合clusterManager/clusterMonitor/hostManager角色权限
clusterManager 集群管理角色，允许对分片和副本集集群执行管理操作，如addShard，resync等
clusterMonitor 集群监控角色，允许对分片和副本集集群进行监控，如查看serverStatus
hostManager 节点管理角色，允许监控和管理节点，比如killOp、shutdown操作


备份恢复

角色名称 拥有权限
backup 备份权限，允许执行mongodump操作
restore 恢复权限，允许执行mongoresotre操作


数据库通用角色

角色名称 拥有权限
readAnyDatabase 允许读取所有数据库
readWriteAnyDatabase 允许读写所有数据库
userAdminAnyDatabase 允许管理所有数据库的用户
dbAdminAnyDatabase 允许管理所有数据库


特殊角色

角色名称 拥有权限
root 超级管理员，拥有所有权限
__system 内部角色，用于集群间节点通讯


基本是这些，有兴趣可看看官方的内置角色。


Mongodb 的用户及角色数据一般位于当前实例的 admin数据库，system.users存放了所有数据；

存在例外的情况是分片集群，应用接入mongos节点，鉴权数据则存放于config节点。因此有时候为了方便分片集群管理，会单独为分片内部节点创建独立的管理操作用户。


五、相关操作


简单列举用户权限相关的常用操作


授权启动

./bin/mongod --auth


默认为非授权启动

也可以通过security.authorization配置指定 


创建管理员用户


创建用户


授予权限


删除权限


六、常见问题


shell 操作提示错误

原因：当前连接未鉴权或用户没有操作权限
解决：为用户分配适当权限，并执行auth操作，如下：


无法执行 eval 操作

db.eval( ) 是一个全局操作，可执行任意数据库脚本；


执行该命令需要拥有anyAction或anyResource的权限，通常不建议为数据库用户赋予这样的权限。


该命令存在安全风险，已不建议使用(mongodb 3.0之后已经过期)。


   



作者简介：

zale 唐卓章，华为技术专家，多年互联网研发/架设经验，关注NOSQL中间件高可用及弹性扩展，在分布式系统架构性能优化有丰富的实践经验，目前从事物联网平台研发工作，致力于打造大容量高可用的物联网服务。



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