基于python的堡垒机

一 堡垒机的架构

堡垒机的核心架构通常如下图所示：

二、堡垒机的一般执行流程

1. 管理员为用户在服务器上创建账号（将公钥放置服务器，或者使用用户名密码）
2. 用户登陆堡垒机，输入堡垒机用户名密码，显示当前用户可管理的服务器得列表
3. 用户选择服务器，并自动登陆
4. 执行操作并同时将用户操作记录

注：在linux中，通过配置用户的.brashrc文件，实现ssh登陆后自动执行脚本，如：/usr/bin/env python /home/jack/jump.py，完成业务操作后logout自动退出。

　　另外，想要正确可靠的发挥堡垒机的作用，只靠堡垒机本身是不够的， 还需要对用户进行安全上的限制，堡垒机部署后，要确保你的系统达到以下条件：

• 所有人包括运维、开发等任何需要访问业务系统的人员，只能通过堡垒机访问业务系统
  • 回收所有对业务系统的访问权限，做到除了堡垒机管理人员，没有人知道业务系统任何机器的登录密码
  • 网络上限制所有人员只能通过堡垒机的跳转才能访问业务系统
• 确保除了堡垒机管理员之外，所有其它人对堡垒机本身无任何操作权限，只有一个登录跳转功能
• 确保用户的操作纪录不能被用户自己以任何方式获取到并篡改，达到安全审计的作用。　　

三、python实现堡垒机

通过第三方模块paramiko，在python中可以很方便的实现堡垒机的基础功能，还可以通过django框架实现web管理和维护。

基本架构如下：

1. 简单的实现版本

　　该版本较简单，只能输入一行命令，回车，然后接收主机返回的信息，并打印。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import paramiko
import sys
import os
import socket
import select
import getpass
from paramiko.py3compat import u  # python2.x中不需要这一行

default_username = getpass.getuser()
username = input('Username [%s]: ' % default_username)
if len(username) == 0:
    username = default_username

hostname = input('Hostname: ')
if len(hostname) == 0:
    print('*** Hostname required.')
    sys.exit(1)

tran = paramiko.Transport((hostname, 22,))
tran.start_client()

default_auth = "p"
auth = input('Auth by (p)assword or (r)sa key[%s] ' % default_auth)
if len(auth) == 0:
    auth = default_auth

if auth == 'r':
    default_path = os.path.join(os.environ['HOME'], '.ssh', 'id_rsa')
    path = input('RSA key [%s]: ' % default_path)
    if len(path) == 0:
        path = default_path
    try:
        key = paramiko.RSAKey.from_private_key_file(path)
    except paramiko.PasswordRequiredException:
        password = getpass.getpass('RSA key password: ')
        key = paramiko.RSAKey.from_private_key_file(path, password)
    tran.auth_publickey(username, key)
else:
    pw = getpass.getpass('Password for %s@%s: ' % (username, hostname))
    tran.auth_password(username, pw)

# 打开一个通道
chan = tran.open_session()
# 获取一个终端
chan.get_pty()
# 激活器
chan.invoke_shell()

while True:
    # 监视用户输入和服务器返回数据
    # sys.stdin 处理用户输入
    # chan 是之前创建的通道，用于接收服务器返回信息
    # select模块是IO多路复用模块，功能强大，无处不在，你值得学习和记忆！
    readable, writeable, error = select.select([chan, sys.stdin, ],[],[],1)
    if chan in readable:
        try:
            x = u(chan.recv(1024))  # python2.x中直接接收就可以，不要u
            if len(x) == 0:
                print('\r\n*** EOF\r\n')
                break
            sys.stdout.write(x)
            sys.stdout.flush()
        except socket.timeout:
            pass
    if sys.stdin in readable:
        inp = sys.stdin.readline()    # 一行一行的读取用户在终端输入的命令
        chan.sendall(inp)

chan.close()
tran.close()

简单版本

2. 逐个字符发送的版本

　　上面是一行一行的命令执行方式，下面这个是一个按键一个按键的读取并发送方式。

# 从chan.invoke_shell()这一句往上省略，和上面的例子相同

import termios  # 导入python的终端模块。注意，windows系统没有这个模块。

# 获取原tty属性，用于在退出时恢复原始状态
oldtty = termios.tcgetattr(sys.stdin)
try:
    # 为tty设置新属性
    # 默认当前tty设备属性：
    #   输入一行回车，执行
    #   CTRL+C 进程退出，遇到特殊字符，特殊处理。

    # 这是为原始模式，不认识所有特殊符号
    # 放置特殊字符应用在当前终端，如此设置，将所有的用户输入均发送到远程服务器
    tty.setraw(sys.stdin.fileno())
    chan.settimeout(0.0)

    while True:
        # 监视 用户输入 和 远程服务器返回数据（socket）
        # 阻塞，直到句柄可读
        r, w, e = select.select([chan, sys.stdin], [], [], 1)
        if chan in r:
            try:
                x = u(chan.recv(1024))
                if len(x) == 0:
                    print('\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)  # 用户每在键盘上敲击一个按键，就读取一下，并发送到主机
            if len(x) == 0:
                break
            chan.send(x)

finally:
    # 重新设置终端属性为原状
    termios.tcsetattr(sys.stdin, termios.TCSADRAIN, oldtty)

chan.close()
tran.close()

逐个字符

3. 更高级的版本

　　在linux中有tab键补全功能，要实现它，需要按键读取的方式，接收主机返回的tab补齐信息，最后组合成完整的命令，并执行。另外由于windows操作系统没有termios模块，因此使用多线程的方式。

import paramiko
import sys
import os
import socket
import getpass

from paramiko.py3compat import u

# windows does not have termios...
try:
    import termios
    import tty
    has_termios = True
except ImportError:
    has_termios = False

def interactive_shell(chan):
    if has_termios:
        posix_shell(chan)
    else:
        windows_shell(chan)

def posix_shell(chan):
    import select

    oldtty = termios.tcgetattr(sys.stdin)
    try:
        tty.setraw(sys.stdin.fileno())
        tty.setcbreak(sys.stdin.fileno())
        chan.settimeout(0.0)
        log = open('handle.log', 'a+', encoding='utf-8')
        flag = False
        temp_list = []
        while True:
            r, w, e = select.select([chan, sys.stdin], [], [])
            if chan in r:
                try:
                    x = u(chan.recv(1024))
                    if len(x) == 0:
                        sys.stdout.write('\r\n*** EOF\r\n')
                        break
                    if flag:
                        if x.startswith('\r\n'):
                            pass
                        else:
                            temp_list.append(x)
                        flag = False
                    sys.stdout.write(x)
                    sys.stdout.flush()
                except socket.timeout:
                    pass
            if sys.stdin in r:
                x = sys.stdin.read(1)
                import json

                if len(x) == 0:
                    break

                if x == '\t':
                    flag = True
                else:
                    temp_list.append(x)
                if x == '\r':
                    log.write(''.join(temp_list))
                    log.flush()
                    temp_list.clear()
                chan.send(x)

    finally:
        termios.tcsetattr(sys.stdin, termios.TCSADRAIN, oldtty)

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

def run():
    default_username = getpass.getuser()
    username = input('Username [%s]: ' % default_username)
    if len(username) == 0:
        username = default_username

    hostname = input('Hostname: ')
    if len(hostname) == 0:
        print('*** Hostname required.')
        sys.exit(1)

    tran = paramiko.Transport((hostname, 22,))
    tran.start_client()

    default_auth = "p"
    auth = input('Auth by (p)assword or (r)sa key[%s] ' % default_auth)
    if len(auth) == 0:
        auth = default_auth

    if auth == 'r':
        default_path = os.path.join(os.environ['HOME'], '.ssh', 'id_rsa')
        path = input('RSA key [%s]: ' % default_path)
        if len(path) == 0:
            path = default_path
        try:
            key = paramiko.RSAKey.from_private_key_file(path)
        except paramiko.PasswordRequiredException:
            password = getpass.getpass('RSA key password: ')
            key = paramiko.RSAKey.from_private_key_file(path, password)
        tran.auth_publickey(username, key)
    else:
        pw = getpass.getpass('Password for %s@%s: ' % (username, hostname))
        tran.auth_password(username, pw)

    # 打开一个通道
    chan = tran.open_session()
    # 获取一个终端
    chan.get_pty()
    # 激活器
    chan.invoke_shell()

    interactive_shell(chan)

    chan.close()
    tran.close()

if __name__ == '__main__':
    run()

Tab键补全

三、通过堡垒机实现SCP

#!/usr/bin/env python
import paramiko
import os,sys,time

hostname="192.168.1.111"   # 远程主机
username="root"                    # 远程主机的用户名
password="SKJh935yft#"

blip="192.168.1.1"              # 堡垒机
bluser="root"                        #堡垒机用户名
blpasswd="SKJh935yft#"

tmpdir="/tmp"                   #  客户机源文件路径、堡垒机临时路劲和远程主机目标文件路径
remotedir="/data"
localpath="/home/nginx_access.tar.gz"
tmppath=tmpdir+"/nginx_access.tar.gz"
remotepath=remotedir+"/nginx_access_hd.tar.gz"

port=22
passinfo='\'s password: '                     # 这是密码信息
paramiko.util.log_to_file('syslogin.log')   # paramiko自带的日志功能

t = paramiko.Transport((blip, port))           # 创建连接对象
t.connect(username=bluser, password=blpasswd)   #建立连接
sftp =paramiko.SFTPClient.from_transport(t)  # 创建SFTP连接
sftp.put(localpath, tmppath)    # 利用put方法上传文件

sftp.close()          # 关闭sftp连接

ssh=paramiko.SSHClient()
ssh.set_missing_host_key_policy(paramiko.AutoAddPolicy())
ssh.connect(hostname=blip,username=bluser,password=blpasswd)

#创建一个新的会话
channel=ssh.invoke_shell()
channel.settimeout(10)

buff = ''
resp = ''
# 利用linux原生的scp功能将堡垒机上的临时文件传送到远程主机上面
channel.send('scp '+tmppath+' '+username+'@'+hostname+':'+remotepath+'\n')

while not buff.endswith(passinfo):
    try:
        resp = channel.recv(9999)
    except Exception,e:
        print 'Error info:%s connection time.' % (str(e))
        channel.close()
        ssh.close()
        sys.exit()
    buff += resp
    if not buff.find('yes/no')==-1:
        channel.send('yes\n')
    buff=''

channel.send(password+'\n')

buff=''
while not buff.endswith('# '):
    resp = channel.recv(9999)
    if not resp.find(passinfo)==-1:
        print 'Error info: Authentication failed.'
        channel.close()
        ssh.close()
        sys.exit()
    buff += resp

print buff
channel.close()
ssh.close()

SCP