玩转企业云计算平台系列（十四）：Openstack 密钥管理服务 Barbican

民工哥

发布于 2024-01-18 15:49:02

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Barbican 介绍

OpenStack 密钥管理器（Barbican）是一个用于管理和保护敏感数据的工具。它的主要功能是存储、生成和分发加密密钥、证书和其他敏感信息。在计算机领域中，密钥是用于加密和解密数据的重要组成部分。加密可以帮助保护数据的机密性，确保只有授权的用户能够访问和解读数据。

然而，密钥的管理和保护是一个复杂的任务，因为密钥本身也是敏感的信息，需要保证其机密性和完整性。Barbican 提供了一个集中化的密钥管理和保护解决方案，以帮助组织更好地管理密钥。

它提供了以下功能：

1.密钥存储：Barbican 提供了一个安全的存储库，用于存储和管理密钥、证书和其他敏感数据。这样，用户可以将密钥和其他敏感信息存储在一个安全的地方，而不是分散在多个系统中。
2.密钥生成：Barbican 可以生成随机、安全的密钥，以供用户使用。这些密钥可以用于加密和解密数据，确保数据在传输和存储过程中的安全性。
3.密钥分发：Barbican 可以安全地将密钥分发给需要使用它们的系统和应用程序。它提供了一种安全的方式来共享密钥，以确保只有授权的用户能够访问和使用密钥。
4.密钥轮换：Barbican 还提供了密钥轮换功能，可以定期生成新的密钥，并替换旧的密钥。这样可以增加密钥的安全性，减少密钥被破解的风险。

Barbican 架构图

各组件之间的关系图

Secrets

Secrets是需要存储的密钥，可能的形式如：私钥、证书、密码等。

ACL

除了基于角色的权限控制外，ACL可以提供基于用户访问列表的权限控制。即可以指定哪些用户对该密钥有访问权限。

Containers

Containers是一个容器，用于存储多个secret引用。当不得不跟踪、访问上百个secret时，container非常有用。

barbican支持3种类型的container：

Generic
Certificate
RSA

每种类型的container应该保存什么类型的secret，有明确的限制。

Generic Containers

用于存储任意类型的secret。对于secret的类型和存储数量没有任何限制。

Certificate Containers 用于存储如下类型的secret：

certificate （如PEM格式的x509证书）
private_key (可选)
private_key_passphrase (optional)
intermediates (optional) （如PEM格式的PKCS7证书链）

RSA Container

用于存储如下类型的secret：

RSA public key
RSA private key
RSA private key pass phrase

即非对称密钥的公钥、私钥、以及私钥密码。目前只支持RSA算法。用order创建非对称密钥的时候，自动会创建一个该类型的container，并把公钥和私钥放到该container。

Orders

order允许用户请求barbican自己产生secret。并且支持异步生成secret。当希望请求生成多个公私钥对时，非常有用。

order支持如下两种类型：

symmetric keys 对称密钥
asymmetric keys 非对称密钥

一个order生成一个对应的secret，order可以异步生成。

Consumer

consumer可以把一组用户或服务注册给container，表明这组用户或服务对该container感兴趣。

该设计的初衷是，当一个container被删除时，所有的consumer应该被通知该事件。

其它

barbican除了启动api web 服务之外，还会默认启动两个消息队列的server：

service barbican-keystone-listener start/stop
service barbican-worker start/stop

#启动流程
/etc/init.d/barbican-keystone-listener -> /usr/bin/barbican-keystone-listener -> barbican.cmd.keystone_listener -> main

/etc/init.d/barbican-worker -> /usr/bin/barbican-worker -> barbican.cmd.worker -> main

作用

barbican-keystone-listener
#监听keystone发出的事件，执行相应的操作。目前只有一个功能，即捕获keystone删除project的事件，然后删除对应project下的资源（container、secret等）

barbican-worker
#监听order操作的异步事件，执行相应的操作。如创建密钥等。事件源来自order api

Barbican的加解密插件系统

安装准备

在安装和配置密钥管理器服务之前，您必须创建数据库、服务凭证和 API 端点

创建数据库

①连接数据库

[root@controller ~]# mysql -uroot -p000000

②创建barbican数据库

MariaDB [(none)]> CREATE DATABASE barbican;

③授权

MariaDB [(none)]> GRANT ALL PRIVILEGES ON barbican.* TO 'barbican'@'localhost' IDENTIFIED BY '000000';

MariaDB [(none)]> GRANT ALL PRIVILEGES ON barbican.* TO 'barbican'@'%' IDENTIFIED BY '000000';

④退出数据库

加载 admin user 的环境变量

[root@controller ~]# source admin-openrc.sh

创建服务凭证

①创建barbican用户

[root@controller ~]# openstack user create --domain default --password 000000 barbican
+---------------------+----------------------------------+
| Field               | Value                            |
+---------------------+----------------------------------+
| domain_id           | default                          |
| enabled             | True                             |
| id                  | 7d982c41976147c6a0b0d8339c408acd |
| name                | barbican                         |
| options             | {}                               |
| password_expires_at | None                             |
+---------------------+----------------------------------+

②admin为用户添加角色barbican

[root@controller ~]# openstack role add --project service --user barbican admin

③创建creator角色

[root@controller ~]#  openstack role create creator
+-------------+----------------------------------+
| Field       | Value                            |
+-------------+----------------------------------+
| description | None                             |
| domain_id   | None                             |
| id          | 3589b190b9ff4ef582a0417ba0f055e6 |
| name        | creator                          |
| options     | {}                               |
+-------------+----------------------------------+

④creator为用户添加角色barbican：

[root@controller ~]# openstack role add --project service --user barbican creator

⑤创建barbican服务实体

[root@controller ~]# openstack service create --name barbican --description "Key Manager" key-manager
+-------------+----------------------------------+
| Field       | Value                            |
+-------------+----------------------------------+
| description | Key Manager                      |
| enabled     | True                             |
| id          | 623e7b3cb14e4bffaaeff7424950719e |
| name        | barbican                         |
| type        | key-manager                      |
+-------------+----------------------------------+

创建密钥管理器服务 API 端点

[root@controller ~]# openstack endpoint create --region RegionOne key-manager public http://controller:9311
+--------------+----------------------------------+
| Field        | Value                            |
+--------------+----------------------------------+
| enabled      | True                             |
| id           | 00a78500310445bd8f728884d0acebac |
| interface    | public                           |
| region       | RegionOne                        |
| region_id    | RegionOne                        |
| service_id   | 6ba9579e9acd449a904327c0cd6efac8 |
| service_name | barbican                         |
| service_type | key-manager                      |
| url          | http://controller:9311           |
+--------------+----------------------------------+

[root@controller ~]# openstack endpoint create --region RegionOne key-manager internal http://controller:9311
+--------------+----------------------------------+
| Field        | Value                            |
+--------------+----------------------------------+
| enabled      | True                             |
| id           | 8a0a51041d494daea036b40fd840cc17 |
| interface    | internal                         |
| region       | RegionOne                        |
| region_id    | RegionOne                        |
| service_id   | 6ba9579e9acd449a904327c0cd6efac8 |
| service_name | barbican                         |
| service_type | key-manager                      |
| url          | http://controller:9311           |
+--------------+----------------------------------+

[root@controller ~]# openstack endpoint create --region RegionOne key-manager admin http://controller:9311
+--------------+----------------------------------+
| Field        | Value                            |
+--------------+----------------------------------+
| enabled      | True                             |
| id           | 71d5a7a9b394408c945d209fc55552d1 |
| interface    | admin                            |
| region       | RegionOne                        |
| region_id    | RegionOne                        |
| service_id   | 6ba9579e9acd449a904327c0cd6efac8 |
| service_name | barbican                         |
| service_type | key-manager                      |
| url          | http://controller:9311           |
+--------------+----------------------------------+

安装和配置Barbican组件

安装软件包

[root@controller ~]# yum install openstack-barbican-api cryptsetup -y

配置文件

编辑/etc/barbican/barbican.conf文件并完成以下操作：

在[DEFAULT]部分中

[DEFAULT]
sql_connection = mysql+pymysql://barbican:000000@controller/barbican
transport_url = rabbit://openstack:000000@controller
bind_host = 0.0.0.0
bind_port = 9311
host_href = http://controller:9311
log_file = /var/log/barbican/api.log

在[keystone_authtoken]部分中

[keystone_authtoken]
www_authenticate_uri = http://controller:5000
auth_url = http://controller:5000
memcached_servers = controller:11211
auth_type = password
project_domain_name = default
user_domain_name = default
project_name = service
username = barbican
password = 000000

在[oslo_policy]部分中

[oslo_policy]
policy_file = /etc/barbican/policy.json
policy_default_rule = default

在[secretstore]部分中

[secretstore]
namespace = barbican.secretstore.plugin
enabled_secretstore_plugins = store_crypto

在[crypto]部分中

[crypto]
namespace = barbican.crypto.plugin
enabled_crypto_plugins = simple_crypto

在[simple_crypto_plugin]中

[simple_crypto_plugin]
kek = 'YWJjZGVmZ2hpamtsbW5vcHFyc3R1dnd4eXoxMjM0NTY='

同步数据库

[root@controller ~]# su -s /bin/sh -c "barbican-manage db upgrade" barbican

完成安装

[root@controller ~]# systemctl restart openstack-barbican-api && systemctl enable openstack-barbican-api

验证

加载环境变量

[root@controller ~]# source admin-openrc.sh

创建密钥

[root@controller ~]# openstack secret store --name secret01 --payload secretkey
+---------------+------------------------------------------------------------------------+
| Field         | Value                                                                  |
+---------------+------------------------------------------------------------------------+
| Secret href   | http://controller:9311/v1/secrets/f9fa0edf-c2b3-4482-818a-7418c7226f66 |
| Name          | secret01                                                               |
| Created       | None                                                                   |
| Status        | None                                                                   |
| Content types | None                                                                   |
| Algorithm     | aes                                                                    |
| Bit length    | 256                                                                    |
| Secret type   | opaque                                                                 |
| Mode          | cbc                                                                    |
| Expiration    | None                                                                   |
+---------------+------------------------------------------------------------------------+

获取一个指定密钥的信息

[root@controller ~]# openstack secret get http://controller:9311/v1/secrets/f9fa0edf-c2b3-4482-818a-7418c7226f66
+---------------+------------------------------------------------------------------------+
| Field         | Value                                                                  |
+---------------+------------------------------------------------------------------------+
| Secret href   | http://controller:9311/v1/secrets/f9fa0edf-c2b3-4482-818a-7418c7226f66 |
| Name          | secret01                                                               |
| Created       | 2023-07-02T10:43:36+00:00                                              |
| Status        | ACTIVE                                                                 |
| Content types | {u'default': u'text/plain'}                                            |
| Algorithm     | aes                                                                    |
| Bit length    | 256                                                                    |
| Secret type   | opaque                                                                 |
| Mode          | cbc                                                                    |
| Expiration    | None                                                                   |
+---------------+------------------------------------------------------------------------+

获取一个指定密钥的明文内容

[root@controller ~]# openstack secret get http://controller:9311/v1/secrets/f9fa0edf-c2b3-4482-818a-7418c7226f66 --payload
+---------+-----------+
| Field   | Value     |
+---------+-----------+
| Payload | secretkey |
+---------+-----------+