堡垒机的核心武器：WebSSH录像实现

WebSSH终端录像的实现终于来了

前边写了两篇文章『Asciinema：你的所有操作都将被录制』和『Asciinema文章勘误及Web端使用介绍』深入介绍了终端录制工具Asciinema，我们已经可以实现在终端下对操作过程的录制，那么在WebSSH中的操作该如何记录并提供后续的回放审计呢？

一种方式是『Asciinema：你的所有操作都将被录制』文章最后介绍的自动录制审计日志的方法，在主机上添加个脚本，每次连接自动进行录制，但这样不仅要在每台远程主机添加脚本，会很繁琐，而且录制的脚本文件都是放在远程主机上的，后续播放也很麻烦

那该如何更好处理呢？下文介绍一种优雅的方式来实现，核心思想是不通过录制命令进行录制，而在Webssh交互执行的过程中直接生成可播放的录像文件

设计思路

通过上边两篇文章的阅读，我们已经知道了Asciinema录像文件主要由两部分组成：header头和IO流数据

header头位于文件的第一行，定义了这个录像的版本、宽高、开始时间、环境变量等参数，我们可以在websocket连接创建时将这些参数按照需要的格式写入到文件

header头数据如下，只有开头一行，是一个字典形式

{"version": 2, "width": 213, "height": 55, "timestamp": 1574155029.1815443, "env": {"SHELL": "/bin/bash", "TERM": "xterm-256color"}, "title": "ops-coffee"}

整个录像文件除了第一行的header头部分，剩下的就都是输入输出的IO流数据，从websocket连接建立开始，随着操作的进行，IO流数据是不断增加的，直到整个websocket长连接的结束，那就需要在整个WebSSH交互的过程中不断的往录像文件追加输入输出的内容

IO流数据如下，每一行一条，列表形式，分别表示操作时间，输入或输出（这里我们为了方便就写固定字符串输出），IO数据

[0.2341010570526123, "o", "Last login: Tue Nov 19 17:11:30 2019 from 192.168.105.91\r\r\n"]

似乎很完美，按照上边的思路录像文件就应该没有问题了，但还有一些细节需要处理

首先是需要历史连接列表，在这个列表里可以看到什么时间，哪个用户连接了哪台主机，当然也需要提供回放功能，新建一张表来记录这些信息

class Record(models.Model):
    create_time = models.DateTimeField(auto_now_add=True, verbose_name='创建时间')

    host = models.ForeignKey(Host, on_delete=models.CASCADE, verbose_name='主机')
    user = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE, verbose_name='用户')

    filename = models.CharField(max_length=128, verbose_name='录像文件名称')

    def __str__(self):
        return self.host

其次还需要考虑的一个问题是header和后续IO数据流要写入同一个文件，这就需要在整个websocket的连接过程中有一个固定的文件名可被读取，这里我使用了主机+用户+当前时间作为文件名，同一用户在同一时间不能多次连接同一主机，这样可保证文件名不重复，同时避免操作写入错误的录像文件，文件名在websocket建立时初始化

def __init__(self, host, user, websocket):
    self.host = host
    self.user = user

    self.time = time.time()
    self.filename = '%s.%s.%d.cast' % (host, user, self.time)

IO流数据会持续不断的写入文件，这里以一个独立的方法来处理写入

def record(self, type, data):
    RECORD_DIR = settings.BASE_DIR + '/static/record/'
    if not os.path.isdir(RECORD_DIR):
        os.makedirs(RECORD_DIR)

    if type == 'header':
        Record.objects.create(
            host=Host.objects.get(id=self.host),
            user=self.user,
            filename=self.filename
        )

        with open(RECORD_DIR + self.filename, 'w') as f:
            f.write(json.dumps(data) + '\n')
    else:
        iodata = [time.time() - self.time, 'o', data]
        with open(RECORD_DIR + self.filename, 'a', buffering=1) as f:
            f.write((json.dumps(iodata) + '\n'))

record接收两个参数type和data，type标识本次写入的是header头还是IO流，data则是具体的数据

header只需要执行一次写入，所以将其放在ssh的connect方法中，只在ssh连接建立时执行一次，在执行header写入时同时往数据库插入新的历史记录数据

调用record方法写入header

def connect(self, host, port, username, authtype, password=None, pkey=None,
            term='xterm-256color', cols=80, rows=24):
    ...

    # 构建录像文件header
    self.record('header', {
        "version": 2,
        "width": cols,
        "height": rows,
        "timestamp": self.time,
        "env": {
            "SHELL": "/bin/bash",
            "TERM": term
        },
        "title": "ops-coffee"
    })

IO流数据则需要与返回给前端的数据保持一致，这样就能保证前端显示什么录像就播放什么了，所以所有需要返回前端数据的地方都同时写入录像文件即可

调用record方法写入io流数据

def connect(self, host, port, username, authtype, password=None, pkey=None,
            term='xterm-256color', cols=80, rows=24):
    ...

    # 连接建立一次，之后交互数据不会再进入该方法
    for i in range(2):
        recv = self.ssh_channel.recv(65535).decode('utf-8', 'ignore')
        message = json.dumps({'flag': 'success', 'message': recv})
        self.websocket.send(message)

        self.record('iodata', recv)

...

def _ssh_to_ws(self):
    try:
        with self.lock:
            while not self.ssh_channel.exit_status_ready():
                data = self.ssh_channel.recv(1024).decode('utf-8', 'ignore')
                if len(data) != 0:
                    message = {'flag': 'success', 'message': data}
                    self.websocket.send(json.dumps(message))

                    self.record('iodata', data)
                else:
                    break
    except Exception as e:
        message = {'flag': 'error', 'message': str(e)}
        self.websocket.send(json.dumps(message))
        self.record('iodata', str(e))

        self.close()

由于命令执行与返回都是多线程的操作，这就会导致在写入文件时出现文件乱序影响播放的问题，典型的操作有vim、top等，通过加锁self.lock可以顺利解决

最后历史记录页面，当用户点击播放按钮时，调用js弹出播放窗口

<div class="modal fade" id="modalForm">
  <div class="modal-dialog modal-lg">
    <div class="modal-content">
      <div class="modal-body" id="play">
      </div>
    </div>
  </div>
</div>

// 播放录像
function play(host,user,time,file) {
  $('#play').html(
    '<asciinema-player id="play" title="WebSSH Record" author="ops-coffee.cn" author-url="https://ops-coffee.cn" author-img-url="/static/img/logo.png" src="/static/record/'+file+'" speed="3" '+
    'idle-time-limit="2" poster="data:text/plain,\x1b[1;32m'+time+
    '\x1b[1;0m用户\x1b[1;32m'+user+
    '\x1b[1;0m连接主机\x1b[1;32m'+host+
    '\x1b[1;0m的录像记录"></asciinema-player>'
  )

  $('#modalForm').modal('show');
}

asciinema-player标签的详细参数介绍可以看这篇文章『Asciinema文章勘误及Web端使用介绍』

演示与总结

在写入文件的方案中，考虑了实时写入和一次性写入，实时写入就像上边这样，所有的操作都会实时写入录像文件，好处是录像不丢失，且能在操作的过程中进行实时的播放，缺点也很明显，就是会频繁的写文件，造成IO开销

一次性写入可以在用户操作的过程中将录像数据写入内存，在websocket关闭时一次性异步写入到文件中，这种方案在最终写入文件时可能因为种种原因而失败，从而导致录像丢失，还有个缺点是当你WebSSH操作时间过长时，会导致内存的持续增加

两种方案一种是对磁盘的消耗另一种是对内存的消耗，各有利弊，当然你也可以考虑批量写入，例如每分钟写一次文件，一分钟之内的保存在内存中，平衡内存和磁盘的消耗，期待你的实现

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