MongoDB 认证鉴权那点事
MongoDB 认证鉴权那点事
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(最高)，集合了dbAdmin/userAdmin/readWrite角色权限 |
集群管理
角色名称 | 拥有权限 |
|---|---|
clusterAdmin | 集群最高管理员，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。