然而，当下越来越多的安全漏洞、数据泄露等问题的爆发，安全正成为系统选型不得不考虑的问题，Kafka由于其安全机制的匮乏，也导致其在数据敏感行业的部署存在严重的安全隐患。本文将围绕Kafka，先介绍其整体架构和关键概念，再深入分析其架构之中存在的安全问题，最后分享下Transwarp在Kafka安全性上所做的工作及其使用方法。
Kafka架构与安全
首先，我们来了解下有关Kafka的几个基本概念：
Topic：Kafka把接收的消息按种类划分，每个种类都称之为Topic，由唯一的Topic Name标识。
Producer：向Topic发布消息的进程称为Producer。
Consumer：从Topic订阅消息的进程称为Consumer。
Broker：Kafka集群包含一个或多个服务器，这种服务器被称为Broker。
Kafka的整体架构如下图所示，典型的Kafka集群包含一组发布消息的Producer，一组管理Topic的Broker，和一组订阅消息的Consumer。Topic可以有多个分区，每个分区只存储于一个Broker。Producer可以按照一定的策略将消息划分给指定的分区，如简单的轮询各个分区或者按照特定字段的Hash值指定分区。Broker需要通过ZooKeeper记录集群的所有Broker、选举分区的Leader，记录Consumer的消费消息的偏移量，以及在Consumer Group发生变化时进行relalance. Broker接收和发送消息是被动的：由Producer主动发送消息，Consumer主动拉取消息。
然而，分析Kafka框架，我们会发现以下严重的安全问题：
1.网络中的任何一台主机，都可以通过启动Broker进程而加入Kafka集群，能够接收Producer的消息，能够篡改消息并发送给Consumer。
2.网络中的任何一台主机，都可以启动恶意的Producer/Consumer连接到Broker，发送非法消息或拉取隐私消息数据。
3.Broker不支持连接到启用Kerberos认证的ZooKeeper集群，没有对存放在ZooKeeper上的数据设置权限。任意用户都能够直接访问ZooKeeper集群，对这些数据进行修改或删除。
4.Kafka中的Topic不支持设置访问控制列表，任意连接到Kafka集群的Consumer（或Producer）都能对任意Topic读取（或发送）消息。
随着Kafka应用场景越来越广泛，特别是一些数据隐私程度较高的领域（如道路交通的视频监控），上述安全问题的存在犹如一颗定时炸d，一旦内网被黑客入侵或者内部出现恶意用户，所有的隐私数据（如车辆出行记录）都能够轻易地被窃取，而无需攻破Broker所在的服务器。
Kafka安全设计
基于上述分析，Transwarp从以下两个方面增强Kafka的安全性：
身份认证（Authentication）：设计并实现了基于Kerberos和基于IP的两种身份认证机制。前者为强身份认证，相比于后者具有更好的安全性，后者适用于IP地址可信的网络环境，相比于前者部署更为简便。
权限控制（Authorization）：设计并实现了Topic级别的权限模型。Topic的权限分为READ（从Topic拉取数据）、WRITE（向Topic中生产数据）、CREATE（创建Topic）和DELETE（删除Topic）。
基于Kerberos的身份机制如下图所示：
Broker启动时，需要使用配置文件中的身份和密钥文件向KDC（Kerberos服务器）认证，认证通过则加入Kafka集群，否则报错退出。
Producer（或Consumer）启动后需要经过如下步骤与Broker建立安全的Socket连接：
1.Producer向KDC认证身份，通过则得到TGT（票证请求票证），否则报错退出
2.Producer使用TGT向KDC请求Kafka服务，KDC验证TGT并向Producer返回SessionKey（会话密钥）和ServiceTicket（服务票证）
3.Producer使用SessionKey和ServiceTicket与Broker建立连接，Broker使用自身的密钥解密ServiceTicket，获得与Producer通信的SessionKey，然后使用SessionKey验证Producer的身份，通过则建立连接，否则拒绝连接。
ZooKeeper需要启用Kerberos认证模式，保证Broker或Consumer与其的连接是安全的。
Topic的访问控制列表（ACL）存储于ZooKeeper中，存储节点的路径为/acl/<topic>/<user>，节点数据为R(ead)、W(rite)、C(reate)、D(elete)权限的集合，如/acl/transaction/jack节点的数据为RW，则表示用户jack能够对transaction这个topic进行读和写。
另外，kafka为特权用户，只有kafka用户能够赋予/取消权限。因此，ACL相关的ZooKeeper节点权限为kafka具有所有权限，其他用户不具有任何权限。
构建安全的Kafka服务
首先，我们为Broker启用Kerberos认证模式，配置文件为/etc/kafka/conf/server.properties，安全相关的参数如下所示：
其中，authentication参数表示认证模式，可选配置项为simple, kerberos和ipaddress，默认为simple。当认证模式为kerberos时，需要额外配置账户属性principal和对应的密钥文件路径keytab.
认证模式为ipaddress时，Producer和Consumer创建时不需要做任何改变。而认证模式为kerberos时，需要预先创建好相应的principal和keytab，并使用API进行登录，样例代码如下所示：
public class SecureProducer extends Thread {
private final kafka.javaapi.producer.Producer<Integer, String>producer
private final String topic
private final Properties props = new Properties()
public SecureProducer(String topic) {
AuthenticationManager.setAuthMethod(“kerberos”)
AuthenticationManager.login(“producer1″, “/etc/producer1.keytab”)
props.put(“serializer.class”, “kafka.serializer.StringEncoder”)
props.put(“metadata.broker.list”,
“172.16.1.190:9092,172.16.1.192:9092,172.16.1.193:9092″)
// Use random partitioner. Don’t need the key type. Just set it to Integer.
// The message is of type String.
producer = new kafka.javaapi.producer.Producer<Integer, String>(
new ProducerConfig(props))
this.topic = topic
环境：CDH6.3.2，Spark-version:2.4.0+cdh6.3.2
配置文件：spark on yarn /etc/spark/conf/*
(core-site.xml，hdfs-site.xml，mapred-site.xml，yarn-site.xml)至于项目resource目录下
with hive 需要将hive-site.xml至于resource目录下
pom.xml
WordCound
修改 hive 的元数据库需要修改 hive-site.xml配置文件，比如我们使用mysql数据库修改其配置如下所示：<property>
<name>javax.jdo.option.ConnectionDriverName</name>
<value>com.mysql.jdbc.Driver</value>
<description>Driver class name for a JDBC metastore</description>
</property>
<property>
<name>javax.jdo.option.ConnectionURL</name>
<value>jdbc:mysql://dajiangtai.com:3306/hive?characterEncoding=UTF-8</value>
<description>JDBC connect string for a JDBC metastore</description>
</property>
<property>
<name>javax.jdo.option.ConnectionUserName</name>
<value>hive</value>
<description>Username to use against metastore database</description>
</property>
<property>
<name>javax.jdo.option.ConnectionPassword</name>
<value>hive</value>
<description>password to use against metastore database</description>
</property>
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