kubernetes 证书签发 kubernetes认证

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mob64ca1414098d 2024-02-21 21:55:56

文章标签 kubernetes 证书签发 java kubernetes Group Pod 文章分类 kubernetes 云计算

访问控制概述

Kubernetes作为一个分布式集群的管理工具，保证集群的安全性是其一个重要的任务。所谓的安全性就是保证对Kubernetes的各种客户端进行认证和鉴权操作。

客户端

在Kubernetes集群中，客户端通常有两类：

User Account：一般是独立于kubernetes之外的其他服务管理的用户账号。
Service Account：kubernetes管理的账号，用于为Pod中的服务进程在访问Kubernetes时提供身份标识。

kubernetes 证书签发 kubernetes认证_Pod

认证、授权与准入控制

ApiServer是访问及管理资源对象的唯一入口，任何一个请求访问ApiServer，都要经过下面三个流程：

Authentication（认证）：身份鉴别，只有正确的账号才能通过认证。
Authorization（授权）：判断用户是否有权限对访问的资源执行特定的动作。
Admission Control（准入控制）：用于补充授权机制以实现更加精细的访问控制功能。

kubernetes 证书签发 kubernetes认证_Group_02

认证管理

Kubernetes集群安全的最关键点在于如何识别客户端身份，他提供了三种客户端身份认证方式：

HTTP Base认证：通过用户名+密码的方式认证。“用户名：密码”用Base64算法进行编码，将编码后的字符串放在HTTP请求中的Header Authorization域发送给服务端。
HTTP Token认证：通过一个Token来识别合法用户。在HTTP Header中放入Token。
HTTPS证书认证：基于CA根证书签名的双向数字证书认证方式。安全性能最高。

kubernetes 证书签发 kubernetes认证_kubernetes 证书签发_03

授权管理

授权发生在认证成功之后，通过认证就可以知道请求的用户是谁，然后Kubernetes会根据事先定义的授权策略来决定用户是否有权访问，这个过程叫做授权。

ApiServer目前支持以下几种授权策略：
AlwaysDeny：拒绝所有请求，一般用于测试
AlwaysAllow：允许接收所有请求，相当于不需要授权流程（默认策略）
ABAC：基于属性的访问控制，表示使用用户配置的授权规则对用户请求进行匹配和控制。
Webhook：通过调用外部的REST服务对用户进行授权
Node：是一种专用模式，用于对kubelet发出的请求进行访问控制。
RBAC：基于角色的访问控制（kubeadm安装方式下的默认选项）

RBAC基于角色的访问控制，主要是在描述一件事情：给哪些对象授予哪些权限，其中涉及了下面几个概念：

对象：User、Groups、ServiceAccount
角色：代表着一组定义在资源上的可操作动作
绑定：将定义好的角色跟用户绑定在一起

kubernetes 证书签发 kubernetes认证_java_04

RBAC引入了四个顶级资源对象：

Role、ClusterRole：角色，用于指定一组权限。
RoleBinding、ClusterRoleBinding：角色绑定，用于将角色（权限）赋予对象。

Role、ClusterRole

一个角色就是一组权限的集合，这里的权限都是许可形式的（白名单）。

定义Role

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: Role
metadata:
  name: authorization-role
  namespace: dev
rules:
  - apiGroups: [""] #支持api组列表，空字符串表示核心api群
    resources: ["pods"] #支持的资源对象列表
    verbs: ["get","watch","list"] #允许对资源对象的操作方式列表

定义ClusterRole，跨namespace范围资源、非资源类型进行授权，不需要指定namespace

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: authorization-clusterrole
rules:
  - apiGroups: [""] #支持api组列表，空字符串表示核心api群
    resources: ["pods"] #支持的资源对象列表
    verbs: ["get","watch","list"] #允许对资源对象的操作方式列表

rules中的参数：

apiGroups：支持api组列表

“”，“apps”，“autoscaling”，“batch”

resources：支持资源对象列表

services，endpoints，pods，secrets，configmaps，crontabs，deployments，jobs，nodes，rolebindings，clusterroles，daemonsets，replicasets，statefulsets，horizontalpodautoscalers，replicationcontrollers，cronjobs

verbs：对资源对象的操作方法列表

get，list，watch，create，update，patch，delete，exec

RoleBinding、ClusterRoleBinding

角色绑定用来把一个角色绑定到一个目标对象上，绑定目标可以是User、Group或者ServiceAccount。

定义RoleBinding，可以将同一namespace中的subject绑定到某个Role下，则此subject具有该Role定义的权限。

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: authorization-role-binding
  namespace: dev
subjects:
  - kind: User
    name: ifun
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: authorization-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

定义ClusterRoleBinding，在整个集群级别和所有namespace将特定的subject与ClusterRole绑定，授予权限。

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: authorization-clusterrole-binding
subjects:
  - kind: User
    name: ifun
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: authorization-clusterrole
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

RoleBinding引用ClusterRole进行授权

RoleBinding可以引用ClusterRole，对属于同一命名空间内的ClusterRole定义的资源主体进行授权。

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: authorization-role-binding-ns
  namespace: dev
subjects:
  - kind: User
    name: ifun
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: authorization-clusterrole
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

一种常用的做法就是，集群管理员为集群范围定义好一组角色（ClusterRole），然后在多个命名空间中重复使用这些ClusterRole。可以大幅提交授权管理工作效率，也使得各个命名空间下的基础性授权规则与使用体验保持一致。

授权案例

1.创建一个只能管理dev空间下Pods资源的账号

1.创建证书
cd /etc/kubernetes/pki
(umask 007;openssl genrsa -out devman.key 2048)
2.用apiserver的证书去签署
签名申请，申请的用户是devman，组是devgroup
openssl req -new -key devman.key -out devman.csr -subj "/CN=devman/0=devgroup"
签署证书
openssl x509 -req -in devman.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out devman.crt -days 3650
3.设置集群、用户、上下文信息
kubectl config set-cluster kubernetes --embed-certs=true --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --server=https://192.168.225.100:6443
kubectl config set-credentials devman --embed-certs=true --client-certificate=/etc/kubernetes/pki/devman.crt --client-key=/etc/kubernetes/pki/devman.key
kubectl config set-context devman@kubernetes --cluster=kubernetes --user=devman
4.切换用户到devman
kubectl config user-context devman@kubernetes
5.查看dev下的pod，发现没有权限
kubectl get pods -n dev
6.切换到admin账号
kubectl config user-context kubernetes-admin@kubernetes

2.创建dev-role.yaml, Role和RoleBinding，为devman用户授权

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: Role
metadata:
  name: dev-role
  namespace: dev
rules:
  - apiGroups: [""] 
    resources: ["pods"] 
    verbs: ["get","watch","list"]
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: authorization-role-binding
  namespace: dev
subjects:
  - kind: User
    name: devman
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: dev-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

kubectl create -f dev-role.yaml

切换回devman

kubectl config user-context devman@kubernetes

查看pods信息，发现有权限查看，因为只赋予了pods权限，不可以查看其他的信息。

kubectl get pods -n dev

准入控制

通过认证和授权之后，还需要经过准入控制处理通过之后，apiserver才会处理这个请求。

准入控制是一个可配置的控制器列表，可以通过在Api-Server上通过命令行设置选择哪些准入控制器。

--admission-control=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,PersistentVolumeLabel,
DefaultStorageClass,ResourceQuota,DefaultTolerationSeconds

只有当所有的准入控制器都检查通过之后，apiserver才执行该请求，否则返回拒绝。

当前可配置的Admission Control准入控制如下：

AlwaysAdmit：允许所有请求。
AlwaysDeny：禁止所有请求，一般用于测试。
AlwaysPullingImages：在启动容器之前总去下载镜像。
DenyExecOnPrivileged：它会拦截所有想在Privileged Controller上执行命令的请求。
ImagePolicyWebhook：这个插件将允许后端的一个Webhook程序来完成admission controller的功能。
Service Account：实现ServiceAccount实现了自动化。
SecurityContextDeny：这个插件将使用SecurityContext的Pod中的定义全部失效。
ResourceQuota：用于资源配额管理目的，观察所有请求，确保在namespace上的配额不会超标。
LimitRanger：用于资源限制管理，作用于namespace上，确保对Pod进行资源限制。
InitialResources：为未设置资源请求与限制的Pod，根据其镜像的历史资源的使用情况进行设置。
NamespaceLifecycle：如果尝试在一个不存在的namespace中创建资源对象，则该创建请求将被拒绝，当删除一个namespace时，系统将删除该namespace中所有对象。
DefaultStorageClass：为了实现共享存储的动态供应，为未指定StorageClass或PV的PVC尝试匹配默认的StorageClass，尽可能减少用户在申请PVC时所需了解的后端存储细节。
DefaultTolerationSeconds：这个插件为那些没有设置forgiveness tolerations并具有notready：NoExecute和unreachable：NoExecute两种taints的Pod设置默认的容忍时间，为5min。
PodSecurityPolicy：这个插件用于在创建或修改Pod时决定是否根据Pod的security context和可用的PodSecurityPolicy对Pod的安全策略进行控制。