Apache Ignite - 分布式内存数据库

# 安全

# 1.SSL和TLS

# 1.1.保护节点间的连接

Ignite允许在所有节点之间使用SSL Socket进行通信。要使用SSL，需要设置Factory<SSLContext>以及配置Ignite配置文件的SSL段落，Ignite提供了一个默认的SSL上下文工厂，org.apache.ignite.ssl.SslContextFactory，它用一个配置好的密钥库来初始化SSL上下文。

XML：

<bean id="cfg" class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
  <property name="sslContextFactory">
    <bean class="org.apache.ignite.ssl.SslContextFactory">
      <property name="keyStoreFilePath" value="keystore/server.jks"/>
      <property name="keyStorePassword" value="123456"/>
      <property name="trustStoreFilePath" value="keystore/trust.jks"/>
      <property name="trustStorePassword" value="123456"/>
    </bean>
  </property>
</bean>

Java：

IgniteConfiguration igniteCfg = new IgniteConfiguration();

SslContextFactory factory = new SslContextFactory();

factory.setKeyStoreFilePath("keystore/server.jks");
factory.setKeyStorePassword("123456".toCharArray());
factory.setTrustStoreFilePath("keystore/trust.jks");
factory.setTrustStorePassword("123456".toCharArray());

igniteCfg.setSslContextFactory(factory);

某些情况下需要禁用客户端侧的证书认证（比如连接到一个自签名的服务器时），这可以通过给上述工厂设置禁用信任管理器实现，它可以通过getDisabledTrustManager获得。

XML:

<bean id="cfg" class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
  <property name="sslContextFactory">
    <bean class="org.apache.ignite.ssl.SslContextFactory">
      <property name="keyStoreFilePath" value="keystore/server.jks"/>
      <property name="keyStorePassword" value="123456"/>
      <property name="trustManagers">
        <bean class="org.apache.ignite.ssl.SslContextFactory" factory-method="getDisabledTrustManager"/>
     </property>
    </bean>
  </property>
</bean>

Java:

IgniteConfiguration igniteCfg = new IgniteConfiguration();

SslContextFactory factory = new SslContextFactory();

factory.setKeyStoreFilePath("keystore/server.jks");
factory.setKeyStorePassword("123456".toCharArray());
factory.setTrustManagers(SslContextFactory.getDisabledTrustManager());

igniteCfg.setSslContextFactory(factory);

如果配置了安全，那么日志就会包括：communication encrypted=on

INFO: Security status [authentication=off, communication encrypted=on]

# 1.2.SSL和TLS

Ignite允许使用不同的加密类型，支持的加密算法可以参照：http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#SSLContext,可以通过setProtocol()方法进行设置，默认值是TLS。

XML：

<bean id="cfg" class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
  <property name="sslContextFactory">
    <bean class="org.apache.ignite.ssl.SslContextFactory">
      <property name="protocol" value="SSL"/>
      ...
    </bean>
  </property>
  ...
</bean>

Java：

IgniteConfiguration igniteCfg = new IgniteConfiguration();

SslContextFactory factory = new SslContextFactory();

...

factory.setProtocol("TLS");

igniteCfg.setSslContextFactory(factory);

# 1.3.配置

下面的配置参数可以通过SslContextFactory进行配置：

setter方法 描述 默认值
setKeyAlgorithm 设置密钥管理器算法，用于创建密钥管理器。注意，大多数情况下默认值即可，但是在Android平台需要设置成X509. SunX509
setKeyStoreFilePath 密钥库文件路径，该参数为必须参数，否则SSL上下文无法初始化 无
setKeyStorePassword 密钥库密码 无
setKeyStoreType 用于上下文初始化的密钥库类型 JKS
setProtocol 安全传输协议 TLS
setTrustStoreFilePath 信任库文件路径 无
setTrustStorePassword 信任库密码 无
setTrustStoreType 用于上下文初始化的信任库类型 JKS
setTrustManagers 设置配置好的信任管理器 无

# 2.高级安全

# 2.1.认证

通过在服务端开启认证和提供用户凭据来保护集群。目前，只有打开持久化才会支持认证，这个限制未来可能放宽。

开启认证

要打开服务端认证，可以配置IgniteConfiguration的authenticationEnabled属性为true，比如：

XML：

<bean id="ignite.cfg" class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
    <!-- Enabling Apache Ignite Persistent Store. -->
    <property name="dataStorageConfiguration">
        <bean class="org.apache.ignite.configuration.DataStorageConfiguration">
            <property name="defaultDataRegionConfiguration">
                <bean class="org.apache.ignite.configuration.DataRegionConfiguration">
                    <property name="persistenceEnabled" value="true"/>
                </bean>
            </property>
        </bean>
    </property>

    <!-- Enabling authentication. -->
    <property name="authenticationEnabled" value="true"/>

  <!-- Other Ignite configurations. -->
  ...

</bean>

Java：

// Apache Ignite node configuration.
IgniteConfiguration cfg = new IgniteConfiguration();

// Ignite persistence configuration.
DataStorageConfiguration storageCfg = new DataStorageConfiguration();

// Enabling the persistence.
storageCfg.getDefaultDataRegionConfiguration().setPersistenceEnabled(true);

// Applying settings.
cfg.setDataStorageConfiguration(storageCfg);

// Enable authentication
cfg.setAuthenticationEnabled(true);

// Other configurations
...

提供用户凭据

打开认证之后，Ignite会在集群第一次启动时创建名为ignite的超级用户，密码为ignite。目前，无法对超级用户改名，也无法将它的权限授予其它用户，但是，可以使用Ignite支持的DDL语句，对用户进行创建、修改和删除，注意，只有超级用户才能创建新的用户。

# 2.2.授权

Ignite还无法方便地提供授权功能，但是对于这样的高级安全特性，可以通过自定义插件的形式，实现GridSecurityProcessor接口，或者也可以使用一个第三方的实现。

# 3.数据反序列化安全性

如果攻击者找到办法可以将恶意代码植入集群节点的类路径中，那么数据的序列化是会受到影响的，解决这个问题的常规做法是保护对集群的访问，并且将访问权限授予有限的人群。

但是如果攻击者突破了防护，Ignite还提供了IGNITE_MARSHALLER_WHITELIST和IGNITE_MARSHALLER_BLACKLIST这两个系统属性，这两个属性可以定义用于安全反序列化的白名单/黑名单。

# 3.1.IGNITE_MARSHALLER_WHITELIST

要使用IGNITE_MARSHALLER_WHITELIST，可以创建一个包含允许反序列化的文件清单的文件，比如有一个名为whitelist.txt的文件，内容如下：

ignite.myexamples.model.Address
ignite.myexamples.model.Person
...

然后，在运行时配置系统属性：

VM参数：

-DIGNITE_MARSHALLER_WHITELIST=path/to/whitelist.txt

Java：

System.setProperty(IGNITE_MARSHALLER_WHITELIST, "Path/to/whitelist.txt");

注意要将Path/to/whitelist.txt替换为白名单文件的实际路径。

如果使用了IGNITE_MARSHALLER_WHITELIST系统属性，试图反序列化的文件如果不在白名单中，就会抛出异常。

Exception in thread "main" javax.cache.CacheException: class org.apache.ignite.IgniteCheckedException: Deserialization of class ignite.myexamples.model.Organization is disallowed.

# 3.2.IGNITE_MARSHALLER_BLACKLIST

要使用IGNITE_MARSHALLER_BLACKLIST，可以创建一个包含不允许反序列化的文件清单的文件，比如有一个名为blacklist.txt的文件，内容如下：

ignite.myexamples.model.SomeFile
ignite.myexamples.model.SomeOtherFile
...

然后，在运行时配置系统属性：

VM参数：

-DIGNITE_MARSHALLER_BLACKLIST=path/to/blacklist.txt

Java：

System.setProperty(IGNITE_MARSHALLER_BLACKLIST, "Path/to/blacklist.txt");

注意要将Path/to/blacklist.txt替换为黑名单文件的实际路径。

如果使用了IGNITE_MARSHALLER_BLACKLIST系统属性，试图反序列化的文件如果在黑名单中，就会抛出异常。

Exception in thread "main" javax.cache.CacheException: class org.apache.ignite.IgniteCheckedException: Deserialization of class ignite.myexamples.model.SomeOtherFile is disallowed.

# 4.透明数据加密

# 4.1.概述

Ignite从2.7版本开始，引入了透明数据加密（TDE），使得开发者可以对数据进行加密。

如果开启了Ignite的原生持久化，加密可以在表/缓存级开启，其中下面的数据会被加密：

  • 磁盘上的数据；
  • WAL记录

如果开启了表/缓存级加密，Ignite会生成一个密钥（叫做缓存加密密钥），然后使用这个密钥来对缓存的数据进行加密/解密。缓存加密密钥由系统缓存持有，并且用户无法访问。如果该密钥需要发送到其它节点或者保存到磁盘（节点停止），它会使用用户提供的密钥（主密钥）进行加密。

主密钥必须要每个服务端节点上通过配置进行指定。

Ignite使用的是JDK提供的加密算法，AES/CBC/PKCS5Padding用于WAL记录的加密，AES/CBC/NoPadding用于内存页面的加密，要了解更多实现的细节，可以看KeystoreEncryptionSpi。

# 4.2.配置

要开启集群的加密功能，需要在每个服务端节点的配置中提供一个主密钥，配置示例如下：

XML：

<bean id="ignite.cfg" class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
    <!-- We need to configure EncryptionSpi to enable encryption feature. -->
    <property name="encryptionSpi">
        <!-- Using EncryptionSpi implementation based on java keystore. -->
        <bean class="org.apache.ignite.spi.encryption.keystore.KeystoreEncryptionSpi">
            <!-- Path to the keystore file. -->
            <property name="keyStorePath" value="ignite_keystore.jks" />
            <!-- Password for keystore file. -->
            <property name="keyStorePassword" value="mypassw0rd" />
            <!-- Name of the key in keystore to be used as a master key. -->
            <property name="masterKeyName" value="ignite.master.key" />
            <!-- Size of the cache encryption keys in bits. Can be 128, 192, or 256 bits.-->
            <property name="keySize" value="256" />
        </bean>
    </property>
    <!-- rest of configuration -->
</bean>

Java：

IgniteConfiguration cfg = new IgniteConfiguration(“encrypted-instance”);

KeystoreEncryptionSpi encSpi = new KeystoreEncryptionSpi();

encSpi.setKeyStorePath("/home/user/ignite-keystore.jks”);
encSpi.setKeyStorePassword("secret");

cfg.setEncryptionSpi(encSpi);

配置好主密钥后，就可以向下面这样为每个缓存开启加密了：

XML：

<bean id="cache.cfg"
      class="org.apache.ignite.configuration.CacheConfiguration">
    <property name="name" value="encrypted-cache"/>
    <property name="encryptionEnabled" value="true"/>
</bean>

Java：

CacheConfiguration<Long, String> ccfg = new CacheConfiguration<Long, String>("encrypted-cache");

ccfg.setEncryptionEnabled(true);

ignite.createCache(ccfg);

SQL：

CREATE TABLE encrypted(
  ID BIGINT,
  NAME VARCHAR(10),
  PRIMARY KEY (ID))
WITH "ENCRYPTED=true";

# 4.3.主密钥生成示例

带有主密钥的密钥存储库可以使用keytool来生成，如下：

user:~/tmp:[]$ java -version
java version "1.8.0_161"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_161-b12)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.161-b12, mixed mode)

user:~/tmp:[]$ keytool -genseckey \
-alias ignite.master.key \
-keystore ./ignite_keystore.jks \
-storetype PKCS12 \
-keyalg aes \
-storepass mypassw0rd \
-keysize 256

user:~/tmp:[]$ keytool \
-storepass mypassw0rd \
-storetype PKCS12 \
-keystore ./ignite_keystore.jks \
-list

Keystore type: PKCS12
Keystore provider: SunJSSE

Your keystore contains 1 entry

ignite.master.key, 07.11.2018, SecretKeyEntry,

# 4.4.代码示例

最后更新时间：: 11/2/2020, 2:24:21 PM

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