MongoDB의 x.509 인증

 

MongoDB의 x.509 인증

x.509는 암호학에서 공개키 인증서와 인증 알고리즘의 표준 가운데에서 공개 키 기반의(PKI)의 ITU-T 표준입니다. x.509 시스템에서는 CA는 x.500 규약에 따라 서로 구별되는 공개키를 가진 인증서를 발행합니다. 한 조직의 인증된 Root 인증서는 그 PKI 시스템을 사용하는 모든 직원들, 모든 시스템에 분배됩니다. 1996년에 확장 기능을 이요해 데이터를 추가 할 수있는 v3가 발표되어 현재까지 사용중입니다. x.509는 엄격한 수직 구조를 채택했으며, 하나의 인증기관을 정점으로 하는 트리구조를 갖추고 있습니다.

MongoDB에서 x.509 인증서를 사용하게 되면 가장 많이 보는 인증서 파일의 확장자는 아래와 같습니다.

  • .CRT – CRT 암호화 된 인증서. 보통 개인키와 주는 파일
  • .CER – CER 암호화 된 인증서. 복수의 인증서도 가능.
  • .PEM – (Privacy Enhanced Mail) Base64로 인코딩 된 인증서. “—–BEGIN CERTIFICATE—–“와 “—–END CERTIFICATE—–” 가운데에 들어간다.

x.509의 경우 신뢰할 수 있는 인증기관(CA)이 모든 인증서에 서명을 해야합니다. 서명은 인증서의 명명된 소유자가 해당 인증서와 연결된 공개 키를 소유함을 인증합니다. CA는 중간자 공격을 방지하는 신뢰할 수 있는 제3자 역할을 합니다. MongoDB의 복제 셋의 각 멤버는 데이터를 교환하려면 다른 멤버와 인증해야 하며, 클라이언트 역시 통신하는 프라이머리 및 세컨더리와 인증을 해야합니다.

 

Replica Set keyfile 인증

MongoDB의 복제 셋을 구성하고 나서 인증(security.authorization)을 적용하면 데이터베이스를 재구동하거나 멤버를 추가하게 되는 경우 멤버들간의 인증을 위한 keyfile 이 필요합니다. 키 파일은 최소한의 보안 형태이며 테스트 또는 개발 환경에 가장 적합합니다. 프로덕션 환경의 경우 x.509 인증서를 사용하는 것을 권장하고 있습니다.

keyfile을 적용하는 방법은 다음과 같습니다.

인증을 적용하지 않는 복제 셋에서 작업을 합니다.

$ mkdir /var/lib/mongo/keys

$ openssl rand -base64 756 > /var/lib/mongo/keys/replset.key
$ chmod 400 /var/lib/mongo/keys/replset.key

설정 파일에 등록 (/etc/mongod.conf)

security:
  authorization: enabled
  keyFile: /var/lib/mongo/keys/replset.key

그리고 모든 멤버에 복사해줍니다.

$ scp /var/lib/mongo/keys/mongo_repl.key mongodb02:/var/lib/mongo/keys/

똑같이 400으로 권한을 바꿔주고, 설정 파일 안에도 등록해 줍니다.

그리고 모든 멤버를 순차적으로 재구동해주면 admin 계정이나 일반 계정을 추가했을 경우에도 로그인이 정상적으로 되는 것을 확인할 수 있습니다.

$ mongo -u "dba" --authenticationDatabase "admin" --port 27018

 

멤버와 클라이언트를 인증하기 위한 x.509 인증서 사용

x.509 인증서 기반 인증

복제 셋에 대한 x.509 인증을 위한 신뢰 계층

운영 환경에서 MongoDB 배포는 단일 인증 기관에서 생성하고 서명한 유효한 인증서를 사용해야하는데, 독립적인 인증 기관을 생성하고 유지하거나, 다른 TLS/SSL 공급 업체에서 생성한 인증서를 사용해야합니다. MongoDB 4.2 버전부터 SSL이 TLS로 대체되며 더 이상 지원하지 않습니다. 하지만 이전 버전에서 SSL 설정 방법은 4.2 이상의 버전에서 TLS 설정돠 거의 동일합니다. TLS 설정에 대한 설명은 지난 포스팅에서 한적 있으니 참고하시기 바랍니다.

자체적으로 CA를 생성하는 것은 아마 인프라팀 SE 분들이 하는 업무이다 보니 아마 DBA나 개발자라면 거의 할 일이 없을것이라고 생각은 합니다.

 

자체 CA 생성하기

root-ca-openssl.cnf 파일을 생성하고 openssl req 명령을 사용해 루트 인증서를 생성합니다.

# for the CA policy
[ policy_rastalion ]
countryName                             = KR
organizationName                        = rastalion.me
organizationalUnitName                  = devops
commonName                              = rastalion.me
emailAddress                            = <optional>
    
[ req ]		
default_bits                            = 4096
default_md                              = sha256
default_keyfile                         = server-key.pem
distinguished_name                      = req_dn
req_extensions 	                        = v3_req
x509_extensions	                        = v3_ca
    
[ v3_req ]		
subjectKeyIdentifier                    = hash
basicConstraints.                       = CA:FALSE
keyUsage                                = critical, digitalSignature, KeyEncripherment
nsComment                               = "OpenSSL Generated Certificate"
extendedKeyUsage                        = serverAuth, clientAuth

[req_dn ]
countryName                             = KR
countryName_default                     = KR
countryName_min                         = 2
countryName_max                         = 2

# 회사명 입력
organizationName             	        = rastalion.me
organizationName_default     	        = rastalion.me
 
# 부서 입력
organizationalUnitName                  = devops
organizationalUnitName_default          = devops
 
# SSL 서비스할 domain 명 입력
commonName                              = rsatalion.me
commonName_default                      = rastalion.me
commonName_max                          = 64 
 
[ v3_ca ]
# Extensions for a typical CA

basicConstraints                        = critical, CA:TRUE
subjectKeyIdentifier                    = hash
authorityKeyIdentifier	                = keyid:always, issuer:always
keyUsage                                = critical, keyCertSign, cRLSign
$ openssl req -new -x509 -days 3652 -key root-ca.key -out root-ca.crt -config root-ca-openssl.cnf -subj "$db_prefix/CN=ROOTCA"

root CA를 생성한 후 멤버와 클라이언트 인증서에 서명하기 위한 중간 CA를 생성해야 합니다.

$ openssl req -new -key mongo-ca.key -out mongo-ca.csr -config root-ca-openssl.cnf -subj "$dn_prefix/CN=CA-MONGO"
$ openssl x509 -req -days 3652 -in mongo-ca.csr -CA root-ca.crt -CAkey root-ca.key -set_serial 01 -out mongo-ca.crt -extfile root-ca-openssl.cnf -extensions v3_ca

$ cat root-ca.crt > root-ca.pem
$ cat mongo-ca.crt >> root-ca.pem

중간 CA 생성후 멤버 인증서 생성합니다. 노드마다 각자의 hostname으로 설정하는 것을 기본으로 합니다.

$ openssl genrsa -out ${host}.key 4096 
$ openssl req -new -key ${host}.key -out ${host}.csr -config root-ca-openssl.cnf -subj "$dn_prefix/OU=$ou_member/CN=${host}"
$ openssl x509 -req -days 365 -in ${host}.csr -CA mongo-ca.crt -CAkey mongo-ca.key -CAcreateserial -out ${host}.crt -extfile root-ca-openssl.cnf -extensions v3_req

$ cat ${host}.crt > ${host}.pem
$ cat ${host}.key >> ${host}.pem

클라이언트 인증서 생성합니다.

$ openssl genrsa -out ${client_host}.key 4096 
$ openssl req -new -key ${client_host}.key -out ${client_host}.csr -config root-ca-openssl.cnf -subj "$dn_prefix/OU=$ou_client/CN=${client_host}" 
$ openssl x509 -req -days 365 -in ${client_host}.csr -CA mongo-ca.crt -CAkey mongo-ca.key -CAcreateserial -out ${client_host}.crt -extfile root-ca-openssl.cnf -extensions v3_req 

$ cat ${client_host}.crt > ${client_host}.pem 
$ cat ${client_host}.key >> ${client_host}.pem

 

mongod의 실행  옵션

  • — tlsMode
  • –clusterAuthMode
  • –tlsCAFile
  • –tlsCertificateKeyFile
$ mongod --replSet rs1 --port 27018 --tlsMode requireTLS --clusterAuthMode x509 --tleCAFile root-ca.pem --tlsCertificateKeyFile ${host}.pem --tlsClusterFile ${host}.pem --fork --logpath /vat/log/mongodb/mongod.log

이런식으로 옵션을 줘서 mongod를 실행하던지, 설정 파일(/etc/mongod.conf)에 미리 지정해서 systemctl start mongod 를 이용하여 구동하면 됩니다.

그리고 인증서를 이용해 관리자를 생성합니다.

$ openssl x509 -in ${client_host}.pem -inform PEM -subject -nameopt RFC2253 | grep subject

subject= CN=${client_host},OU=<MyClients>,O=<MyDomain>,C=KR

mongo 셸에서 관리자를 생성해줍니다.

> db.getSiblingDB{"$external"),runCommand(
   {
       createUser: "subject= CN=${client_host},OU=<MyClients>,O=<MyDomain>,C=KR",
       role: [ "root" ]
   }
}

$external 데이터베이스를 사용했으며, 클라이언트 인증서의 소유자를 사용자 명으로 지정했습니다.

클라이언트 에서 mongodb에 접속할 때는 관리자를 생성한 인증서를 사용하면 됩니다.

$ mongo --norc --tls --tlsCertificateKeyFile ${client_host}.pem --tlsCAFile root-ca.pem --authenticationDatabase "\$external\" --authenticationMechanism MONGODB-X509

실제 운영에서는 root -ca.key와 mongo-ca.key를 암호로 보호해야 합니다.

 

참고 자료

MongoDB Manual: https://docs.mongodb.com/manual/

도서: MongoDB 완벽가이드

 

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