Hadoop-kms总结

一．前言

该文档讲述hadoop的kms组件的概念以及使用

二．概念

1). 官方说明：

Hadoop KMS是一个基于 Hadoop的 KeyProvider API的用密码写的 key 管理server。Client是一个KeyProvider的实现，使用KMS HTTP REST API与KMS交互。
KMS和它的客户端内置安全和它们支持HTTP SPNEGO Kerberos 身份验证和HTTPS安全转换.
KMS是一个Java Web应用程序，运行在与Hadoop发行版绑定在一起的预先配置好的Tomcat服务器上。
注意：Kms是一个密钥管理服务器，它并不负责加密文件

2). 透明加密：

HDFS 实现透明，端到端加密。配置完kms后，用户往hdfs上存储数据的时候，无需用户做任何程序代码的更改（意思就是调用KeyProvider API ，用于在数据存入到HDFS上面的时候进行数据加密，解密的过程一样）。这意味着数据加密和解密由客户端完成的。

3). 透明加密过程：

1. 用户向hdfs请求资源
2. hdfs判断用户的权限（hdfs的文件权限控制）
3. 如果用户有权限，如果文件没加密，则直接打开返回给用户。如果发现文件是加密的，则根据用户的权限和 资源向kms请求密钥。
4. Kms判断用户的权限和资源，有权限，则返回相应的密钥。
5. Hdfs拿到密钥将文件解密后返回给用户

4). 简单使用场景：

前提场景：
人物：管理员s、用户a、用户b、外部无权人c
管理员在hdfs上创建了一个目录A，让a来存取文件，而b无权查看（通过hdfs权限控制，和Linux上的文件权限控制一样）
管理员在hdfs上创建了一个目录B，让b来存取文件，而A无权查看
没有透明加密的时候：
正常情况下，通过hdfs客户端，a只能查看A里的文件；b只能查看B的文件。
但a（或者c）如果通过某种方式，进入hdfs的数据块存储区域，直接把B文件的数据块取出来，那么B文件就泄密了
有透明加密的时候：
管理员用密钥1把A目录设为“加密区”，用密钥2把B目录也设为“加密区”
当a获取了B文件的数据块，由于他他没有A文件的使用权限，kms不会返回给他密钥2。
当c获取了B文件的数据块，由于他也没有A文件的使用权，kms也不会返回给他密钥2。
此时就保证了文件B的安全。

5). 一句话概括：

Kms和Hdfs配合使用的作用旨在补全hdfs权限管控的安全漏洞，正常使用hdfs时，用户感觉不到文件加密的存在，所以叫“hdfs透明加密”。

三.配置kms

kms是hadoop自带的组件，只要安装了hadoop，kms相关的东西就都有了，只要简单配置 并启动就可以使用了

1). 创建密钥数据库（keystore）

使用jdk的密钥生成器keytool来生成密钥
命令：keytool -genkey -alias ‘key1’;
说明：
keytool : 密钥生成器的命令
-genkey: 密钥生成器的生成密钥的参数
-alias: 密钥生成密钥时给密钥取别名时的参数、
‘key1’ : 我们给这个密钥取得别名（也就是密钥的名字，可以随便取）

回车之后，密钥生成器还需用户填入密码以及其他用户信息，按照要求填写完毕即可
按照这个流程执行完之后，密钥会在用户的系统目录里生成（Linux是：/home/用户名）,直接打开该目录看不到新生成的文件，因为这是个隐藏文件（文件名默认为： .keystore）
使用ls -a即可看到该文件（keystore后缀可以是.keystore 或者 .jks）
还可以一次性把密钥生成器所需的全部参数一次性写完，包括定义keystore的文件名及存储路径，如：

keytool -genkey -alias 'kmskey' -keystore /kms.jks -dname "CN=localhost, OU=localhost, O=localhost, L=SH, ST=SH, C=CN" -keypass 123456 -storepass 123456 -validity 180

keytool具体使用及说明详见keytool使用文档
说明一点：一个keystore中可以放多个密钥，只要多次生成密钥，并且保证指向的是同一个keystore（不过这里即使产生多个也没啥用，后面会讲hadoop必须使用的自己产生的密钥，这一步的意义仅仅是产生一个密钥容器）

2). 创建密码文件：

生成了keystore后，这个keystore就可以作为kms的密钥存储数据库了，由于这个keystore有访问密码（比如上面所设置的storepass ：123456），这个密码是要告诉kms的，否则kms访问不了这个keystore，kms通过读取一个文本文件来获取密码。 所以我们需要创建一文本文件，在里面写上keystore访问密码

下面讲怎么把 keystore 和 这个keystore的访问密码配置到kms配置文件中，让kms读取
kms由于是hadoop自带的组件，所以kms的配置文件默认和hadoop放在一起

3). 配置kms-site.xml

配置kms keyProvider存储的地方，也就是密钥存储的地方

  <property>
    <name>hadoop.kms.key.provider.uriname>
    <value>jceks://file@/${user.home}/kms.jksvalue>
    <description>
      URI of the backing KeyProvider for the KMS.
    description>
  property>
  <property>
    <name>hadoop.security.keystore.java-keystore-provider.password-filename>
    <value>kms.passwdvalue>
    <description>
      If using the JavaKeyStoreProvider, the password for the keystore file.
    description>
  property>

说明：
的值是固定的写法，必须要这么写
hadoop.kms.key.provider.uri
jceks://file@/ user.home/kms.jks：意义：keystore地址：这个地址前面的jceks://file@是固定写法不要随意改变或删除，kms在获取了这个地址之后会把他转换为file:// {user.home}/kms.keystore来访问，如果用户是aa，那么kms就会找/home/aa/kms.jks这个文件

hadoop.security.keystore.java-keystore-provider.password-file
kms.keystore
意义：keystore的访问密码文件地址，也就是在生成keystore时，输入的-storepass
注意：这个地址的意思是“kms.passwd”这个文件要放在kms的tomcat下的classes中（放在其他目录系统会找不到而报错）

4). kms-ent.sh 配置

KMS_LOG

 export KMS_LOG=${KMS_HOME}/logs/kms

 export KMS_HTTP_PORT=16000

 export KMS_ADMIN_PORT=16001

上面算是kms的服务器所需要的配置，下面讲kms客户端所需要的配置。但kms是通过api对外提供服务的，所以kms的客户端就是它对外暴露的api地址

5). kms-site.xml 配置

<property>
     <name>dfs.encryption.key.provider.uriname>
     <value>kms://http@localhost:16000/kmsvalue>
property>

6). core-site.xml 配置

<property>
      <name>hadoop.security.key.provider.pathname>
      <value>kms://http@localhost:16000/kmsvalue>
property>

配置完上面这两个后，需要重启hadoop

7). 其他kms的配置详见kms的官方文档（大部分都是默认配好的，无需用户更改）

四.起停操作

进入hadoop安装目录

1). 启动

命令：sbin/.kms.sh start

2). 关闭

命令：sbin/.kms.sh stop
jps————>找到进程Bootstrap
kill -9 Bootstrap的Pid

3). 重启

命令：sbin/.kms.sh stop
jps————>找到进程Bootstrap
kill -9 Bootstrap的Pid
rm -rf /tmp/kms.pid
…..（做某些更改：重启往往都是为了改某些配置什么的）…
sbin/.kms.sh start

4). 查看运行状况

当执行完sbin/.kms.sh start后
执行jps查看kms的进程Bootstrap是否启动
打开 hadoop的log/kms目录（前面配置的时候 把kms的日志配置到这里了）
vim kms.catalina.out 查看是否有报错（前面的keystore和密码文件位置的配置有问题时，启动就会报错）

5). 说明

为什么执行完sbin/.kms.sh stop还需要杀掉Bootstrap进程？
因为sbin/.kms.sh stop只是关闭了tomcat进程，并没有关闭Bootstrap
为什么重启时需要删除/tmp/kms.pid？
这是tomcat频繁启动会出现的问题
！以上两个问题不是必现问题，就是说，出现了才这么做，正常情况下./kms stop就可以自动杀掉Bootstrap进程和删除kms.pid
还有：一开始使用keytool生成keystore时生成的密钥key.kms（准确的说应该是生成密钥时生成的keystore），是不能用于hadoop创建加密区的，因为这个密钥是正规的“密钥”，而hadoop自己使用的密钥，有自己的使用机制

五.API–shell

kms通过shell脚本命令hadoop命令来增删查密钥

命令：hadoop key xxxx

[root@bogon ~]# hadoop key -help
Usage: hadoop key [generic options]
   [-help]
   [create  [-cipher ] [-size ]
                     [-description ]
                     [-attr ]
                     [-provider ] [-help]]
   [roll  [-provider ] [-help]]
   [delete  [-provider ] [-f] [-help]]
   [list [-provider ] [-metadata] [-help]]

1).

create  [-cipher ] [-size ]
                     [-description ]
                     [-attr value>]
                     [-provider ] [-help]:

The create subcommand creates a new key for the name specified
by the  argument within the provider specified by the
-provider argument. You may specify a cipher with the -cipher
argument. The default cipher is currently "AES/CTR/NoPadding".
The default keysize is 128. You may specify the requested key
length using the -size argument. Arbitrary attribute=value
style attributes may be specified using the -attr argument.
-attr may be specified multiple times, once per attribute.

说明：
这个命令用于创建hadoop密钥
cipher（加密算法）默认是AES/CTR/NoPadding
bitLength（密钥长度）默认是128位
可以添加description（描述信息）
attributes（其他属性，可以添加多个键值对）
简单使用：hadoop key create testkey1

2).

roll <keyname> [-provider <provider>] [-help]:

The roll subcommand creates a new version for the specified key
within the provider indicated using the -provider argument

3).

delete <keyname> [-provider ] [-f] [-help]:

The delete subcommand deletes all versions of the key
specified by the argument from within the
provider specified -provider. The command asks for
user confirmation unless -f is specified.
说明：用于删除密钥
简单使用：hadoop key testkey1 名字叫testkey1的密钥就被删除了

4).

list [-provider <provider>] [-metadata] [-help]:

The list subcommand displays the keynames contained within
a particular provider as configured in core-site.xml or
specified with the -provider argument. -metadata displays
the metadata.
说明：用户查看keystore中存储的密钥
简单使用：hadoop key list 列出所有密钥
hadoop key list -metadata 列出所有密钥（包含密钥的其他信息属性）

5). 创建加密区

使用hdfs crypto 命令来操作加密区，之后 被放入加密区的文件会被自动加密，有权限查看的用户 查看 会自动解密

hdfs  crypto -createZone  -keyName  testkey1  -path  /somepath

testkey1 ：密钥名
/sompath : 需要被设置为加密区的目录

6). 查看加密区

hdfs  crypto -listZones

7). 注意

1. 当密钥K已经被用于加密了某个hdfs文件夹，再删除这个密钥K，是可以删除成功的
2. 当某个文件夹已经用密钥K1设置为加密区了，再用k2设置这个目录为加密区的时候，会报错，并创建加密区失败：
   RemoteException: Directory /testdir2 is already in an encryption zone. (/testdir2)
3. 当某个目录里有其他目录，不能用于创建加密区
   RemoteException: Attempt to create an encryption zone for a non-empty directory.
4. 成功创建加密区后：
   Added encryption zone /testdir2
5. 所有密钥操作的前提是kms必须正常开启并可访问，否则会报错:
   Cannot list keys for KeyProvider: KMSClientProvider[http://192.168.50.157:16000/kms/v1/]: java.net.ConnectException: Connection refused
   …
6. 如果想换一个keystore，比如想把另一个系统个密钥迁移过来，直接拷贝keystore文件是不行的，因为kms有文件校验机制：在keystore的同级目录会有一个隐藏文件.keystore.crc，用于校验keystore的完整性，如果想从其他地方迁移一个keystore，必须先把本地这个.crc校验文件删除（不用担心：当做下一次keystore更新的时候，比如新增一个密钥，kms会自动检查并新增一个.crc文件）