Endlich habe ich die Antwort gefunden. Das MongoDB-Replikatset benötigt sowohl ein Benutzerkonto als auch eine Schlüsseldatei. Die Schlüsseldatei scheint für die Authentifizierung zwischen Servern im Replikatsatz zu dienen, nicht für die Anmeldung.
Mongodb-Schlüsseldatei unter Linux erstellen, auf alle DB-Server mit Modus 600
kopieren intakt:
cd
openssl rand -base64 741 > mongodb.key
chmod 600 mongodb.key
mongod.conf-Datei:
replication:
replSetName: rs0
security:
authorization: enabled
keyFile: /home/USERNAME/mongodb.key
Admin-Benutzer:
(just like in question content)