美学原理keystone令牌三种生成格局

keystone认证方法:UUID、PKI、Fernet;

知识点复习:

通俗的讲,token
是用户的一种凭证,需拿正确的用户名/密码向 Keystone
申请才能博得。假诺用户每一回都施用用户名/密码访问 OpenStack
API,不难走漏风声用户音信,带来安全隐患。所以 OpenStack 须求用户访问其 API
前,必须先得到 token,然后用 token 作为用户凭据访问 OpenStack
API。 

公开密钥加密,也号称非对称加密(asymmetric
cryptography,加密密钥息争密密钥不均等),在这种密码学方法中,必要部分密钥,分别为公钥(Public
Key)和私钥(Private
Key),公钥是堂而皇之的,私钥是非公开的,需用户妥善保管。如若把加密和平解决密的流程当做函数
C(x) 和 D(x),P 和 S 分别代表公钥和私钥,对明文 A 和密文 B
而言,数学的角度上有以下公式:

B = C(A,
S)

A = D(B,
P)

其中加密函数
C(x), 解密函数 D(x) 以及公钥 P
均是公然的。采纳公钥加密的密文只可以用私钥解密,选择私钥加密的密文只可以用公钥解密。非对称加密周边应用在平安世界,诸如常见的
HTTPS,SSH 登录等。

数字签名又叫做公钥数字签名,首先应用 Hash
函数对音信生成摘要,摘要经私钥加密后称为数字签名。接收方用公钥解密该数字签名,并与接收音讯生成的摘要做相比,若是两岸一致,便足以肯定该新闻的完整性和诚实。

(1)UUID认证原理:

当用户须求开展操作时(比如访问nova成立虚拟机),用户拿着有效的用户名/密码先去keystone认证,keystone重临给用户一个token(即UUID)。之后用户进行其余操作(如访问nova),先出示这些token给nova-api,nova收到请求后,就用那些token去向keystone进行呼吁验证。keystone通过比对token,以及检查token的有效期,判断token的卓有成效,最后回到给nova结果。

缺点:每回请求都要经过keystone举行表达,造成品质瓶颈。

 美学原理 1

 

1.用户输入用户名密码,发送给keystone。

2.Keystone验证用户名密码,并且生成token(UUID),发送给客户端。

3.客户端缓存UUID token

4.客户端发送具体的履行请求(nova boot)和UUID给keystone。

5.Keystone从http请求中收获token,并检讨token是还是不是行得通

6.Token一蹴而就,处理请求,并回到客户端请求结果

7.Token失效,拒绝客户端请求,再次回到401。

UUID格局源码分析:

UUID token
是长度固定为 32 Byte 的自由字符串,由 uuid.uuid4().hex
生成。

def _get_token_id(self, token_data):
   return uuid.uuid4().hex

 

转移的样例:144d8a99a42447379ac37f78bf0ef608

(2)PKI认证原理:

在keystone开始化时,keystone生成了CA的公钥CA.pem和私钥CA.key,同时keystone发生了和睦的公钥keystone.pub和私钥keystone.key,然后将keystone.pub进行CA的署名,生成keystone.pem。

当用户拿着用户名/密码去keystone认证后,keystone将用户的主旨音信经过keystone.key进行加密,并将密文作为token返还给用户。当用户拿着token发送请求时(例如访问nova),nova得到用户token时,通过先行获得keystone的证件keystone.pem(这一历程只要求进行四遍)进行解密,获取用户新闻。

对于用户的token,还需进行token的法定时间,以及token如故否存在进展判定。所以当nova每三回获得token后还需向keystone询问三次token的破产列表,检查token是不是失效。这一历程对于keystone的负荷依然分外轻的,所以PKI依然有效缓解了keystone品质瓶颈的题材。

小结:OpenStack服务中的每一个API Endpoint都有一份keystone签发的注脚,失效列表和根证书。API不用在直接去keystone认证token是或不是合法,只须要根据keystone的证件和失效列表就足以确定token是不是合法。然而此地仍然会有每一遍都亟待请求keystone去获取失效列表的操作,不可防止。

 美学原理 2

 

PKI的流程,首先需求使用 keystone-manage
pki_setup命令生成CA及有关的令牌机制,其代码如下所示:

    def
_get_token_id(self, token_data):

       
try:

           
token_json = jsonutils.dumps(token_data,
cls=utils.PKIEncoder)

           
token_id = str(cms.cms_sign_token(token_json,

             
                                CONF.signing.certfile,

             
                                CONF.signing.keyfile))  
#DEFAULT_TOKEN_DIGEST_ALGORITHM=sha256

其中,‘token_data’是赢得的user、role、endpoint、catlog等新闻集合,而最要紧的言辞是cms使用签名生成token的历程:cms_sign_token,使用默许的sha256形式加密,处理进度使用process,进行数量的读取、处理, 

         
 process = subprocess.Popen([‘openssl’, ‘cms’, ‘-sign’,

             
                   ‘-signer’, signing_cert_file_name,

             
                   ‘-inkey’, signing_key_file_name,

             
                   ‘-outform’, ‘PEM’,

             
                   ‘-nosmimecap’, ‘-nodetach’,

             
                   ‘-nocerts’, ‘-noattr’, 

             
                   ‘-md’, message_digest, ],

             
                  stdin=subprocess.PIPE,

             
                  stdout=subprocess.PIPE,

             
                  stderr=subprocess.PIPE,

             
                  close_fds=True)

末段output,
err = process.communicate(data)
生成Token-id,这几个进程涉及到openssl相关的加密技术。

CMS
token一般都超越1600个字节,样例:

 美学原理 3

 

(3)Fernet认证原理:

 美学原理 4

 

1.user在客户端输入用户名密码,发送给keystone。

2.Keystone验证用户名密码,并且生成token(UUID),发送给客户端。

3.客户端缓存token(UUID)

4.客户端发送具体的进行请求给openstack
API

5、OpenStack
API向 keystone请求token认证

6.Keystone从http请求中获取token,并检讨token是不是管用

7.Token得力,处理请求,并重临openstack
api请求结果

8.Token失效,拒绝客户端请求,重回401。

当集群运行较长一段时间后,访问其 API
会变得奇慢无比,究其原因在于 Keystone 数据库存储了大批量的 token
导致品质太差,解决的法门是平日清理
token。为了幸免上述难点,社区提议了Fernet
token
,fernet
是眼前主流推荐的token格式,它应用 cryptography 对称加密库(symmetric
cryptography,加密密钥和平解决密密钥相同) 加密 token,具体由 AES-CBC
加密和散列函数 SHA256 签名。Fernet 是专为
API token 设计的一种轻量级安全消息格式,不必要仓储于数据库,收缩了磁盘的
IO,带来了自然的特性提高。为了进步安全性,须求使用 Key
Rotation
 更换密钥。

美学原理 5

 

上述代码注明,token 包罗了
user_id,project_id,domain_id,methods,expires_at
等新闻,紧要的是,它没有 service_catalog,所以 region
的数码并不影响它的大小。self.pack()
最后调用如下代码对上述新闻加密:

美学原理 6

 

 该token
的轻重相似在 200 多 Byte 左右,样例:

gAAAAABWfX8riU57aj0tkWdoIL6UdbViV-632pv0rw4zk9igCZXgC-sKwhVuVb-wyMVC9e5TFc
7uPfKwNlT6cnzLalb3Hj0K3bc1X9ZXhde9C2ghsSfVuudMhfR8rThNBnh55RzOB8YTyBnl9MoQ
XBO5UIFvC7wLTh_2klihb6hKuUqB6Sj3i_8

不难易行叙述一下fernet采取 Key
Rotation
 更换密钥的法则,默许的轮番长度是3,当以keystone-manage
fernet-setup生成密钥时,会看到0、1八个目录表征,那分别是怎么看头啊?

 美学原理 7

 

在此,必要提一下八个概念:

primary
key(主密钥)有且唯有一个,名为为x,当前用来加密解密token

secondary
key(次次密钥)有x-1个,从Primary退役下来的,用于解密当初它加密过的token

staged
key(次密钥)有且唯有一个,命名为0,准备下一个rotation时成为Primary
key,可以解密token

那就是说上述0
表示的是staged key,1 表示的是primary key,

primary
key相比较别的两种key,它的目录最高,并且可以加密、也足以解密;

staged key
相较于secondary key,它更有机遇成为primary key。

 AES256加密token,SHA256
HMAC验证完整性,

只要Keystone具有访问那么些key的权位,token就不需求在keystone数据库中储存

fernet的数额质量最好,原因是它不须要后端持久化操作(拔取 Key
Rotation
限期 更换密钥,只要Keystone具有访问这么些key的权力,更新后的token就不要求在keystone数据库中储存,缓解了数据库负载压力),并且token的证实,使用的是密钥举办解密,可以从来得出token
Data的新闻,从而举行token的过期认证。它的败北原因,只可能是token过期了,或者是token放到了cache缓存中,不过已经被回收了。归根结底,仍旧token过期了。