用Python写堡垒机项目

我不是女神ヾ 2022-06-03 02:56 251阅读 0赞

**前言**  
堡垒机是一种运维安全审计系统。主要的功能是对运维人员的运维操作进行审计和权限控制，风险规避。同时堡垒机还有账号集中管理，单点登陆的功能。

堡垒机有以下两个至关重要的功能：  
**集中管理**  
**安全审计**

当公司的服务器变的越来越多后，需要操作这些服务器的人就肯定不只是一个运维人员，同时也可能包括多个开发人员，那么这么多的人操作业务系统，如果权限分配不当就会存在很大的安全风险，举几个场景例子：  
设想你们公司有300台Linux服务器，A开发人员需要登录其中5台WEB服务器查看日志或进行问题追踪等事务，同时对另外10台hadoop服务器有root权限，在有300台服务器规模的网络中，按常理来讲你是已经使用了ldap权限统一认证的，你如何使这个开发人员只能以普通用户的身份登录5台web服务器，并且同时允许他以管理员的身份登录另外10台hadoop服务器呢？并且同时他对其它剩下的200多台服务器没有访问权限

小型公司的运维团队为了方面，整个运维团队的运维人员还是共享同一套root密码，这样内部信任机制虽然使大家的工作方便了，但同时存在着极大的安全隐患，很多情况下，一个运维人员只需要管理固定数量的服务器，毕竟公司分为不同的业务线，不同的运维人员管理的业务线也不同，但如果共享一套root密码，其实就等于无限放大了每个运维人员的权限，也就是说，如果某个运维人员想干坏事的话，后果很严重。为了降低风险，于是有人想到，把不同业务线的root密码改掉就ok了么，也就是每个业务线的运维人员只知道自己的密码，这当然是最简单有效的方式，但问题是如果同时用了ldap,这样做又比较麻烦，即使设置了root不通过ldap认证，那新问题就是，每次有运维人员离职，他所在的业务线的密码都需要重新改一次。

因此，堡垒机的诞生就是为了规避这些高风险的问题，同时减少繁琐的重复性工作。

**工作流程图：**  
![这里写图片描述][aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjAyODM1MjYz]

## 一、需求分析 ##

1.所有生产服务器配置iptables安全策略，只能通过堡垒机来登陆，用户首先登陆进堡垒机，再通过堡垒机跳转登陆target host.  
2.各IT组，按职能划分一个统一的可以真实登陆target host的账户  
3.组内的成员，使用自己的账号登陆堡垒机，再使用小组账号登陆target host.  
4.审计。记录下各人员的操作记录，出现问题时可以溯源

## 二、表结构设计 ##

本着最少的字段数据冗余的原则，设计了如下几张表，如果各路大神有更好的设计思路，请指点一二~  
![这里写图片描述][aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjA0MDA0Nzg2]

**表创建代码：**

import os,sys
    BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
    sys.path.append(BASE_DIR)
    from sqlalchemy import Table, Column, Enum,Integer,String, ForeignKey,UniqueConstraint
    from sqlalchemy.orm import relationship
    from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
    from sqlalchemy import create_engine
    from conf import config
    
    
    Base = declarative_base()
    
    user_m2m_group_bind_host = Table('user_m2m_group_bind_host', Base.metadata,
                            Column('id',Integer,autoincrement=True,primary_key=True),
                            Column('user_id', Integer, ForeignKey('user.id')),
                            Column('group_bind_host_id', Integer, ForeignKey('group_bind_host.id')),
                            )
    
    user_m2m_group = Table('user_m2m_group', Base.metadata,
                                   Column('user_id', Integer, ForeignKey('user.id')),
                                   Column('group_id', Integer, ForeignKey('group.id')),
                                   )
    
    
    class Host(Base):
        __tablename__ = 'host'
        id = Column(Integer,primary_key=True)
        hostname = Column(String(64),unique=True)
        ip = Column(String(64),unique=True)
        port = Column(Integer,default=22)
        groups=relationship('Group',secondary='group_bind_host')
    
        def __repr__(self):
            return self.hostname
    
    class Group(Base):
        __tablename__ = 'group'
        id = Column(Integer, primary_key=True)
        name = Column(String(64), unique=True)
        login_passwd=Column(String(64))
        bind_hosts = relationship("Host",secondary='group_bind_host')
        users=relationship('User',secondary='user_m2m_group')
    
        def __repr__(self):
            return self.name
    
    
    class Group_Bind_Host(Base):
        __tablename__ = "group_bind_host"
        __table_args__ = (UniqueConstraint('group_id','host_id', name='_host_remoteuser_uc'),)
        id = Column(Integer, primary_key=True)
        group_id = Column(Integer, ForeignKey('group.id'))
        host_id = Column(Integer,ForeignKey('host.id'))
    
        users=relationship('User',secondary='user_m2m_group_bind_host',backref='group_bind_hosts')
    
        #host = relationship("Host")
        #host_group = relationship("Group",backref="bind_hosts")
        #group = relationship("Group")
    
    
    class User(Base):
        __tablename__ = 'user'
        id = Column(Integer,autoincrement=True,primary_key=True)
        username = Column(String(32))
        password = Column(String(128))
        groups = relationship("Group",secondary="user_m2m_group")
        bind_hosts = relationship("Group_Bind_Host", secondary='user_m2m_group_bind_host')
    
        def __repr__(self):
            return self.username
    
    
    class Log_audit(Base):
        __tablename__= 'log_audit'
        id = Column(Integer,autoincrement=True,primary_key=True)
        user_id = Column(Integer)
        user_name = Column(String(32))
        host_ip = Column(String(32))
        login_user = Column(String(32))
        action_type = Column(String(16))
        cmd=Column(String(128))
        date = Column(String(16))
    
    if __name__ == "__main__":
        engine=create_engine(config.engine_param)
        Base.metadata.create_all(engine)  # 创建表结构

## 三、项目代码 ##

1.整体结构：  
![这里写图片描述][aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjA0MTIzNzM2]

2.功能说明：  
1.管理功能  
——表结构初始化创建  
——添加组  
——添加主机  
——添加用户  
——添加组-主机绑定

doc目录下提供了几个添加元素的example文档，使用yaml模块解析这些文档，解析为dict数据类型，将解析出的数据添加进数据库内，例如：  
![这里写图片描述][aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjA0OTUwOTQy]  
对应实现添加user功能的函数：  
![这里写图片描述][aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjA1MDU1MjY0]

2.用户视图  
——查看属组  
—查看属组有权限登陆的主机  
——直接输入IP登陆主机  
—查看该IP主机是否有可用的有权限的账户可供登陆  
——开始会话连接，执行命令时向记录审计日志表添加item

**ssh会话实现：**  
使用了paramiko的demo模块，这个模块本身的交互功能是使用select模型来实现的，使用select监听会话句柄、sys.stdin（标准输入）的可读可写状态，实现字符在终端界面的输入输出。关于I/O多路复用几种模型的个人解读，可以翻看此前的博客：[网络编程之I/O模型（以吃牛肉面为例）][I_O]。  
对paramiko交互模块进行修改添加记录功能：当标准输入触发回车键时（代表一个命令输入完毕开始执行），记录下执行人、登陆用户、时间、命令内容，写入数据库。修改后的交互模块代码如下：

# Copyright (C) 2003-2007  Robey Pointer <robeypointer@gmail.com>
    #
    # This file is part of paramiko.
    #
    # Paramiko is free software; you can redistribute it and/or modify it under the
    # terms of the GNU Lesser General Public License as published by the Free
    # Software Foundation; either version 2.1 of the License, or (at your option)
    # any later version.
    #
    # Paramiko is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
    # WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
    # A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU Lesser General Public License for more
    # details.
    #
    # You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
    # along with Paramiko; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
    # 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA.
    
    import socket
    import sys
    from paramiko.py3compat import u
    import datetime
    from moudle import table_init
    from moudle.db_conn import session
    
    # windows does not have termios...
    try:
        import termios
        import tty
        has_termios = True
    except ImportError:
        has_termios = False
    
    
    def interactive_shell(chan,user_obj,choose_host,choose_group):
        if has_termios:
            posix_shell(chan,user_obj,choose_host,choose_group)
        else:
            windows_shell(chan)
    
    
    def posix_shell(chan,user_obj,choose_host,choose_group):
        import select
    
        oldtty = termios.tcgetattr(sys.stdin)
        try:
            tty.setraw(sys.stdin.fileno())
            tty.setcbreak(sys.stdin.fileno())
            chan.settimeout(0.0)
            cmd = ''
    
            tab_key = False
            while True:
                r, w, e = select.select([chan, sys.stdin], [], [])
                if chan in r:
                    try:
                        x = u(chan.recv(1024))
                        if tab_key:
                            if x not in ('\t','\r\n'):
                                #print('tab:',x)
                                cmd += x
                            tab_key = False
                        if len(x) == 0:
                            sys.stdout.write('\r\n*** EOF\r\n')
                            break
                        sys.stdout.write(x)
                        sys.stdout.flush()
                    except socket.timeout:
                        pass
    
                if sys.stdin in r:
                    x = sys.stdin.read(1)
                    if '\r' != x:
                        cmd +=x      #输入字符不包含回车，则命令还未输入完成，包含回车且输入字符长度大于0，则记录日志
                    if '\r' == x and len(cmd)>0:
                        log_item = table_init.Log_audit(user_id=user_obj.id,
                                                   user_name=user_obj.username,
                                              host_ip=choose_host.ip,
                                              login_user=choose_group.name,
                                              action_type='cmd',
                                              cmd=cmd ,
                                              date=datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
    
                                              )
                        session.add(log_item)
                        session.commit()
                        cmd = ''
    
                    if '\t' == x:
                        tab_key = True
                    # if len(x) == 0:
                    #     break
                    chan.send(x)
    
        finally:
            termios.tcsetattr(sys.stdin, termios.TCSADRAIN, oldtty)
    
    
    # thanks to Mike Looijmans for this code
    def windows_shell(chan):
        import threading
    
        sys.stdout.write("Line-buffered terminal emulation. Press F6 or ^Z to send EOF.\r\n\r\n")
    
        def writeall(sock):
            while True:
                data = sock.recv(256)
                if not data:
                    sys.stdout.write('\r\n*** EOF ***\r\n\r\n')
                    sys.stdout.flush()
                    break
                sys.stdout.write(data)
                sys.stdout.flush()
    
        writer = threading.Thread(target=writeall, args=(chan,))
        writer.start()
    
        try:
            while True:
                d = sys.stdin.read(1)
                if not d:
                    break
                chan.send(d)
        except EOFError:
            # user hit ^Z or F6
            pass

## 四、运行效果： ##

在堡垒机上添加用户，在目标主机上添加一个对应登陆用户：  
在堡垒机上该用户环境变量配置文件中加入：

/usr/local/python3/bin/python3  /usr/local/packages/MyFortress/bin/user_interface.py

使其打开shell后自动运行堡垒机程序，效果如下：  
![这里写图片描述][aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjExNzQ4ODU2]

查看数据库审计日志表，记录正常：  
![这里写图片描述][aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjExNzI1ODAx]

写了一个星期，终于能跑起来了，github链接：  
https://github.com/yinwenqin/MyFortress-Server

[aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjAyODM1MjYz]: /images/20220603/61f9ae5122bf483ab408066ad79bf235.png
[aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjA0MDA0Nzg2]: /images/20220603/c8a3c84d533a412590bb449a6a4616fb.png
[aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjA0MTIzNzM2]: /images/20220603/286053626a894f1eabbfa01e0f78e39e.png
[aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjA0OTUwOTQy]: /images/20220603/36902ea5b4ca4708b78eb850d61d65fc.png
[aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjA1MDU1MjY0]: /images/20220603/5ed04dd92151495b89dab64613f40d53.png
[I_O]: http://blog.csdn.net/ywq935/article/details/78550286
[aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjExNzQ4ODU2]: /images/20220603/73c6a97e92534f43a6d40fb6bd0c0107.png
[aHR0cDovL2ltZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0LzIwMTcxMjE1MjExNzI1ODAx]: /images/20220603/f2497a5d441a400e8aced27aab041dd8.png