本文介紹了一種跳板機實現(xiàn)思路，闡述了基本原理，并講解了特點和相對優(yōu)勢。

一、 跳板機思路簡介

本文所描述的跳板機（下文稱為“jmp”）支持：

• Linux服務(wù)器
• Windows服務(wù)器
• 其他終端（MySQL終端、Redis終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備終端 等等）

有別于市面上常見的jumpserver方案，使用本文所搭建的跳板機將不會存儲任何Linux服務(wù)器的賬號、密碼、密鑰等信息，杜絕了信息泄露的可能。本文最大的特點是 借助Linux的PAM機制，通過修改Linux服務(wù)器系統(tǒng)層配置，部分接管了Linux系統(tǒng)的身份認(rèn)證能力 ，關(guān)于這一點，下文將詳細(xì)描述。

二、背景知識

2.1 Linux 的 PAM 機制

PAM（Pluggable Authentication Modules）機制，是一種廣泛應(yīng)用于當(dāng)代Unix、Linux發(fā)行版的系統(tǒng)層身份認(rèn)證框架。通過提供一系列動態(tài)鏈接庫和兩套編程接口（Service Programming Interface 和 Application Programming Interface），將系統(tǒng)提供的服務(wù)與該服務(wù)的認(rèn)證方式分離，從而使得可以根據(jù)需要靈活地給不同的服務(wù)配置不同的認(rèn)證方式而無需更改服務(wù)程序。

2.2 PAM 的核心能力

2.3 PAM 模塊類型

• auth
• 用來對用戶的身份進(jìn)行識別，如：提示用戶輸入密碼，或判斷用戶是否為root等。
• account
• 對帳號的各項屬性進(jìn)行檢查，如：是否允許登錄，是否達(dá)到最大用戶數(shù)，或是root用戶是否允許在這個終端登錄等。
• session
• 這個模塊用來定義用戶登錄前的，及用戶退出后所要進(jìn)行的操作，如：登錄連接信息、用戶數(shù)據(jù)的打開與關(guān)閉、掛載文件系統(tǒng)等。
• password
• 使用用戶信息來更新，如：修改用戶密碼。

2.4 常見 PAM 模塊

• pam_unix.so模塊
• 【auth】提示用戶輸入密碼，并與/etc/shadow文件相比對，匹配返回0（PAM_SUCCESS）。
• 【account】檢查用戶的賬號信息（包括是否過期等），帳號可用時，返回0。
• 【password】修改用戶的密碼，將用戶輸入的密碼，作為用戶的新密碼更新shadow文件。
• pam_cracklib.so模塊
• 這個模塊可以插入到一個程序的密碼棧中，用于檢查密碼的強度。
• pam_loginuid.so模塊
• 用來設(shè)置已通過認(rèn)證的進(jìn)程的uid，以使程序通過正常的審核。
• pam_securetty.so模塊
• 如果用戶要以root登錄時，則登錄的tty必須在/etc/securetty中之前。
• pam_rootok.so模塊
• pam_ROOTok模塊用來認(rèn)證用戶id是否為0，為0返回PAM_SUCCESS。
• pam_console.so模塊
• 當(dāng)用戶登錄到終端時，改變終端文件文件的權(quán)限.在用戶登出后，再將它們修改回來。
• pam_permit.so模塊
• 該模塊任何時候都返回成功。
• pam_env.so模塊
• pam_env允許設(shè)置環(huán)境變量；默認(rèn)下若沒有指定文件，將依據(jù)/etc/security/pam_env.conf進(jìn)行環(huán)境變量的設(shè)置
• pam_xauth.so模塊
• pam_xauth用來在用戶之間轉(zhuǎn)發(fā)xauth-key。
• pam_stack.so模塊
• pam_stack可以調(diào)用另一個服務(wù)；即多個服務(wù)可以包含到一個設(shè)置中，當(dāng)需要修改時只修改一個文件就可以了。
• pam_warn.so模塊
• pam_warn用來記錄服務(wù)、終端用戶、遠(yuǎn)程用戶和遠(yuǎn)程主機的信息到系統(tǒng)日志，模塊總是返回PAM_IGNORE、指不希望影響到認(rèn)證處理。

三、跳板機系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 微服務(wù)和高可用設(shè)計

3.1.1 微服務(wù)設(shè)計

整個跳板機系統(tǒng)可拆分為5個服務(wù)，和1個組件。

① jmp-api 服務(wù)

• 監(jiān)聽8080端口，提供http接口能力

1. 認(rèn)證某個賬號是否存在且正常
2. 認(rèn)證某個賬號對某臺服務(wù)器是否有登錄權(quán)限
3. 認(rèn)證某個賬號對某臺服務(wù)器是否有sudo權(quán)限
4. 數(shù)據(jù)拉?。嘿~號、主機、危險命令庫等

• 是jmp訪問數(shù)據(jù)庫的唯一入口

② jmp-ssh 服務(wù)

• 監(jiān)聽2200端口，提供ssh代理能力
• 可直接訪問Linux服務(wù)器、其他終端

③ jmp-socket 服務(wù)

• 監(jiān)聽8080端口，提供websocket/socket.io連接能力
• 通過ssh協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)socket.io的流量到j(luò)mp-ssh
• 支持網(wǎng)頁終端的連接和訪問

④ jmp-rdp 服務(wù)

• 監(jiān)聽8080端口，提供socket.io連接能力
• 實現(xiàn)rdp代理，以便于操作Windows服務(wù)器
• 支持基于網(wǎng)頁的遠(yuǎn)程桌面服務(wù)

⑤ jmp-sftp 服務(wù)

• 提供文件上傳下載能力，支持在jmp中通過sftp命令，支持任意sftp客戶端連接
• 訪問S3，以便存取文件

⑥ jmp-agent 組件

• 部署在每臺Linux服務(wù)器中

• jmp-agent常駐進(jìn)程

定時從jmp-api拉取服務(wù)和權(quán)限信息，緩存到本地文件

根據(jù)需要檢測文件改動，確保配置文件不被惡意修改

• jmp專用pam模塊

提供jmp.so動態(tài)庫，為pam模塊

安裝腳本釋放配置文件，修改/etc/pam.d/xxx文件，生效jmp的pam模塊

接管身份識別和權(quán)限認(rèn)證，調(diào)用jmp-api接口以完成鑒權(quán)

3.1.2 高可用設(shè)計

jmp中任何一個服務(wù)都是無狀態(tài)的，因而支持異地多機房部署

http協(xié)議的服務(wù)（jmp-api、jmp-socket、jmp-rdp），通過Nginx配置路由，且配置自動負(fù)載均衡策略。

非http的服務(wù)（jmp-ssh、jmp-sftp），通過4層負(fù)載均衡（lvs、vgw）實現(xiàn)高可用。

自動降級策略

危險命令識別能力存在耗時久的可能性，因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)識別危險命令的接口超時，則自動忽略危險命令識別。

身份認(rèn)證接口超時的情況下，則使用jmp-agent本地緩存的身份信息，如獲取不到本地緩存，則使用配置項的默認(rèn)策略（全部通過或者全部拒絕）。

jmp-agent組件的高可用

由于jmp-agent部署在業(yè)務(wù)服務(wù)器上，所處環(huán)境可能隨時發(fā)生變化，因此必須具備較強的適應(yīng)性（磁盤空間不足、inode滿、內(nèi)存不足、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、域名解析異常等等）。

針對磁盤空間或inode不足，jmp-agent可能無法使用本地文件緩存，因此此時選擇降級，忽略緩存。

針對網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定問題，jmp-agent選擇增加同jmp-api、jmp-ssh的通信超時，同時可降級鑒權(quán)，確保操作不受影響。

針對解析異常問題，jmp-agent無法通過域名同服務(wù)交互，此時使用內(nèi)置的固定ip同服務(wù)交互。

3.2 跳板機各子服務(wù)交互圖

從圖中可見，作為核心服務(wù)的jmp-ssh承載了ssh流量的代理轉(zhuǎn)發(fā)，將來自用戶ssh客戶端、jmp-socket服務(wù)的ssh流量轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)服務(wù)器上，并將來自目標(biāo)服務(wù)器的返回結(jié)果送達(dá)回ssh客戶端、jmp-socket服務(wù)。因此，可在jmp-ssh服務(wù)上識別來自用戶的危險命令，在送達(dá)目標(biāo)服務(wù)器之前就給出告警或者直接攔截，避免惡意操作或者誤操作給業(yè)務(wù)造成影響。

圖中的jmp-api作為同數(shù)據(jù)庫和緩存直接交互的服務(wù)，在整個系統(tǒng)中承擔(dān)數(shù)據(jù)接口和管理端的角色，接受來自全量服務(wù)器中jmp-agent組件的用戶身份鑒別和權(quán)限校驗請求，是整個系統(tǒng)中的控制中樞。

jmp-api也同時提供的權(quán)限設(shè)置能力，通過與流程系統(tǒng)對接，可方便的為人員/部門申請機器/服務(wù)/項目的登錄權(quán)限或root權(quán)限，此外，jmp-api也對登錄權(quán)限和root權(quán)限的可申請人做出限制，針對不同項目/服務(wù)，對權(quán)限有效時間做出限制，嚴(yán)格控制權(quán)限粒度。

由于同一個項目/服務(wù)往往由同一個組的人維護(hù)，因此jmp-api內(nèi)置了默認(rèn)的權(quán)限策略，可允許項目/服務(wù)的負(fù)責(zé)人對項目/服務(wù)直接擁有登錄權(quán)限，而無需申請；僅支持對應(yīng)項目/服務(wù)的運維負(fù)責(zé)人默認(rèn)擁有root權(quán)限，其他所有人如果希望獲取root權(quán)限，則必須經(jīng)過申請，由對應(yīng)服務(wù)的運維負(fù)責(zé)人審批。

圖中的jmp-agent是部署在每一臺Linux服務(wù)器上的，通過在Linux上修改/etc/pam.d/sshd、/etc/

pam.d/remote、/etc/pam.d/sudo等等文件，讓 jmp.so （屬于jmp-agent.rpm或jmp-agent.deb的一部分）接管ssh服務(wù)、sudo程序等關(guān)鍵系統(tǒng)程序的身份識別、權(quán)限認(rèn)證。從而使得在不增加/etc/passwd、/etc/shadow內(nèi)容的前提下實現(xiàn)了在任意一臺服務(wù)器上識別出所有人員身份的能力。

圖中的jmp-rdp僅作為Windows服務(wù)器的rdp代理服務(wù)，并提供基于web的遠(yuǎn)程桌面能力。

圖中的jmp-socket則提供基于web的Linux服務(wù)器操作終端，從而讓用戶不使用ssh客戶端也能夠方便地登錄服務(wù)器。

四、核心設(shè)計思路

4.1 登錄跳板機

• 用戶使用ssh客戶端登錄到j(luò)mp-ssh服務(wù)，與jmp-ssh服務(wù)交互。
• jmp-ssh服務(wù)獲得ssh會話建立過程中的賬號、加密后密碼、二次認(rèn)證信息。
• jmp-ssh服務(wù)訪問jmp-api服務(wù)，提交賬號、加密后密碼、二次認(rèn)證信息，以便知曉該用戶是否有登錄jmp的權(quán)限。

4.2 登錄目標(biāo)服務(wù)器

• 僅當(dāng)用戶已經(jīng)登錄到j(luò)mp-ssh或者已經(jīng)通過了jmp-socket的前端身份認(rèn)證時方可登錄目標(biāo)服務(wù)器。
• 用戶在jmp-ssh提供的偽終端下輸入ssh xxxx（xxxx為目標(biāo)服務(wù)器的主機名或者IP地址）。
• jmp-ssh通過ssh連接到目標(biāo)服務(wù)器，自動攜帶用戶名信息，嘗試建立會話。
• 由于目標(biāo)服務(wù)器上的jmp-agent接管了sshd的身份識別和權(quán)限認(rèn)證，因此jmp.so獲取ssh會話建立過程中的用戶名，將用戶名和本機IP地址信息加密，調(diào)用jmp-api接口進(jìn)行權(quán)限認(rèn)證。
• jmp-api根據(jù)內(nèi)置的策略，以及查詢授權(quán)表，斷定該用戶對該機器是否有登錄權(quán)限。
• jmp-agent得到鑒權(quán)結(jié)果，對有權(quán)限的，則ssh會話建立成功，否則會話建立失敗。
• jmp-ssh獲得會話建立結(jié)果和原因，返回給用戶ssh終端。

4.3 命令交互

• 僅當(dāng)用戶已經(jīng)登錄到某臺機器時，才可命令交互。
• 當(dāng)用戶在ssh客戶端上敲入字符，傳遞到j(luò)mp-ssh，jmp-ssh判斷語句是否結(jié)束。
• 當(dāng)語句結(jié)束，則jmp-ssh根據(jù)該機器的危險命令規(guī)則，匹配用戶輸入的語句，決定告警、攔截、通過。
• jmp-ssh將通過的語句或需要告警的語句傳遞到目標(biāo)服務(wù)器，目標(biāo)服務(wù)器執(zhí)行并返回結(jié)果。

4.4 切換用戶 / 特權(quán)賬號

• 僅當(dāng)用戶已經(jīng)登錄到某臺機器時，才可能觸發(fā)切換用戶的行為。
• 當(dāng)用戶在ssh客戶端執(zhí)行sudo xxxx、su、id等等命令時，jmp-ssh透傳命令到目標(biāo)服務(wù)器上。
• 目標(biāo)服務(wù)器上的sshd進(jìn)程執(zhí)行sudo xxxx、su、id等等命令，由于目標(biāo)服務(wù)器上已經(jīng)被jmp-agent接管了身份失敗和權(quán)限認(rèn)證，因此由jmp.so獲取登錄用戶名、當(dāng)前用戶名、本機地址信息、目標(biāo)用戶名信息，調(diào)jmp-api的接口進(jìn)行sudo權(quán)限認(rèn)證。
• jmp-api判斷該用戶是否擁有對該機器切換到xx賬號的權(quán)限（如是否有root權(quán)限）。
• sudo、su、id等進(jìn)程通過jmp.so獲得了鑒權(quán)結(jié)果，決定是否切換用戶。

4.5 使用網(wǎng)頁交互

• 僅針對用戶已經(jīng)通過網(wǎng)頁完成了登錄（如sso）的情況。
• 用戶通過網(wǎng)頁訪問jmp-socket服務(wù)。
• jmp-socket服務(wù)獲取用戶名信息、網(wǎng)頁登錄sso信息，提交給jmp-api，生成一個臨時登錄憑證。
• jmp-socket訪問jmp-ssh，提交臨時登錄憑證。
• jmp-ssh發(fā)起登錄的二次認(rèn)證，等待用戶完成二次認(rèn)證。
• jmp-socket在用戶完成二次認(rèn)證后，承擔(dān)了ssh客戶端的角色，與jmp-ssh交互。

4.6 危險命令攔截

• jmp-ssh在用戶已經(jīng)登錄到目標(biāo)服務(wù)器后，在該會話內(nèi)，加載目標(biāo)機器對應(yīng)服務(wù)的危險命令規(guī)則，初始化正則匹配邏輯。
• jmp-ssh在用戶輸入語句結(jié)束后，根據(jù)該機器的危險命令規(guī)則，匹配用戶輸入的語句。
• jmp-ssh根據(jù)危險命令規(guī)則匹配后策略，決定對該輸入做如下處理：告警、攔截、通過。
• 對于通過的，jmp-ssh傳遞命令到目標(biāo)服務(wù)器。
• 對于告警的，jmp-ssh傳遞命令到目標(biāo)服務(wù)器，但是向用戶、用戶的直屬領(lǐng)導(dǎo)、jmp系統(tǒng)管理員發(fā)送危險命令告警。
• 對于攔截的，jmp-ssh拒絕傳遞命令，同時向用戶、用戶的直屬領(lǐng)導(dǎo)、jmp系統(tǒng)管理員發(fā)送危險命令告警。

4.7 非Linux服務(wù)器的跳板機

• Windows服務(wù)器
• 對于Windows服務(wù)器，使用jmp-rdp服務(wù)，將rdp協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成由socket.io承載的應(yīng)用數(shù)據(jù)（依賴Apache Guacamole），并通過web頁面的Canvas展示實時圖像并接受鍵盤鼠標(biāo)事件。

• MySQL終端和Redis終端
• 僅支持部署在Linux服務(wù)器上的MySQL和Redis。
• 在服務(wù)器上通過mysql.sock，使jmp-agent連接到本地MySQL服務(wù)，jmp-agent轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)輸出到j(luò)mp-ssh。
• 在服務(wù)器上通過redis.sock，使jmp-agent連接到本地Redis服務(wù)，jmp-agent轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)輸出jmp-ssh。
• 該方法理論上支持任意可通過unixsocket連接的服務(wù)。

• 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理終端
• 對于網(wǎng)絡(luò)終端，則jmp-ssh讀取jmp-api接口，獲取對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接信息（協(xié)議類型、賬號信息等），實現(xiàn)連接和操作。

五、權(quán)限規(guī)則和審批鏈路設(shè)計

5.1 默認(rèn)擁有的權(quán)限

無需申請，即可擁有的權(quán)限。

5.2 權(quán)限申請的審批鏈路

• 如果沒有默認(rèn)權(quán)限，但是需要登錄機器，或者需要使用ROOT權(quán)限，則需要申請。
• 如果為組織申請權(quán)限，則該組織（部門）下所有成員均有鎖申請的權(quán)限。

這里明確了申請流程的審批鏈路：

六、這種實現(xiàn)思路的優(yōu)點

6.1 操作方便，體驗較好

通過該思路所建設(shè)的跳板機系統(tǒng)，操作上比較方便，即支持了ssh、又兼容了rdp，同時提供了網(wǎng)頁端操作入口，體驗較好。同時，由于采用微服務(wù)架構(gòu)，服務(wù)間耦合較小，比較容易做到高可用，從而很少出現(xiàn)卡頓、延時等現(xiàn)象，整體穩(wěn)定性可靠，體驗上有保證。

6.2 安全可靠，容易審計

本文的最大特點就是在目標(biāo)服務(wù)器上使用了pam機制，通過jmp.so接管多個服務(wù)的身份識別和權(quán)限認(rèn)證，從而做到了 在不修改標(biāo)準(zhǔn)命令的基礎(chǔ)上，統(tǒng)一接管權(quán)限，統(tǒng)一管控。 并且做到了在登錄到目標(biāo)機器上后，可以進(jìn)一步ssh到其他服務(wù)器，所有的交互過程全程記錄，所有的操作命令都會被記錄下來。

由于通過該思路所實現(xiàn)的跳板機 直接將用戶名作為目標(biāo)服務(wù)器ssh會話的登錄名 ，所以在系統(tǒng)內(nèi)部所記錄的日志里也是直接的用戶名，而不是如jumpserver等方案的統(tǒng)一賬號，這種方式下，更容易定位到操作軌跡的真實執(zhí)行人，一目了然。

危險命令攔截功能，更是可以很大程度上避免惡意操作或者破壞性強的誤操作，為業(yè)務(wù)穩(wěn)定性增加一層保障。

6.3 服務(wù)間職責(zé)明確

由于采用了微服務(wù)架構(gòu)，可以做到每個服務(wù)的橫向擴展，從而做到了通過擴容服務(wù)的方式管控更多的機器。服務(wù)間職責(zé)明確，可根據(jù)需要裁減jmp-rdp、jmp-socket、jmp-sftp，也可以根據(jù)需要增加新的服務(wù)，適配性較好。

七、總結(jié)與展望

隨著服務(wù)器規(guī)模的擴大，如何管理這些服務(wù)器成為一個越來越重要的問題。針對服務(wù)器的登錄訪問，本文介紹了跳板機的一種實現(xiàn)思路，并描述了該思路的優(yōu)點和獨特之處。通過該思路可以一定程度上構(gòu)建簡單、易用且高可用的跳板機，從而解決服務(wù)器登錄問題。如果讀者對這個實現(xiàn)思路感興趣，或者有任何疑問，歡迎與我們溝通。我們也非常愿意與各位一起學(xué)習(xí)，研究技術(shù)。

作者:Yang Lei

來源:微信公眾號:vivo互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

出處:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4NjY4MTU5Nw==&mid=2247493879&idx=2&sn=7af0fb33d5efb3768b0ab168e19bd4df

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