K8S之安全认证

K8S之安全认证

访问控制

简介

K8S 作为一个分布式集群管理工具,其内部部署大量应用,如何保证内部应用的安全性是重中之重,所谓的安全性其实就是保证对 K8S 的各种客户端进行认证和授权操作

客户端

在 K8S 集群中客户端通常分为两类

  • 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的服务进程在访问kubernetes时提供身份标识。

acc

认证/授权/准入控制

API Service 是访问和管理资源的唯一入口,任何一个请求都需要访问 API Service,经历如下流程

  • Authentication(认证):身份鉴别,只有正确的账号才能访问
  • Authorization(授权):判断账号是否有权限执行相应的动作
  • Admission Control（注入控制):用于补充授权机制以实现更加精细的访问控制功能

acu

认证管理

K8S 客户端认证方式

上述中说到 K8S 需要对账户进行认证,在 K8S 中提供了三种认证方式

  • HTTP Base 认证
    • 通过用户名 + 密码进行认证
    • 该方式通过将用户名与密码通过 base64 进行编码之后放入 HTTP 请求的 Header 的 Authorization 域里面发生给服务端,服务端接受到信息,提取用户名与密码之后在进行解码,之后在进行用户认证
    • 由于使用 base64 进行编码可以通过反编码得到用户名密码因此该方式不安全
  • HTTP Token
    • 通过一个 Token 来标识一个合法的用户
    • 在该方式中每个用户有一个唯一的 Token 用来标识用户,当客户端发起请求的时候在 HTTP 的 Header 中放入 Token,当服务端收到客户端请求之后提取客户端的 Token 信息,然后与服务器中保存的 Token 进行对比,进而验证用户信息
  • HTTPS 证书认证
    • 基于 CA 根证书签名的双向证书认证方式
    • 这种认证方式是安全性最高的一种方式，但是同时也是操作起来最麻烦的一种方式。

https

HTTPS 认证

  • 证书申请和下发,HTTPS 通信双方想 CA 机构进行证书申请,CA机构下发根证书,服务端证书以及私钥给申请者
  • 客户端和服务端进行双向认证
    • 客户端向服务端发起请求,服务端向客户端发送自己的证书,客户端通过自己的私钥对服务端的证书进行解密获取服务端的公钥,客户端利用服务端的公钥认证证书信息,如果信息一致则信任服务端
    • 客户端发送自己的证书给服务端,服务端接受到客户端的证书之后使用私钥解密获取客户端的公钥,之后使用客户的公钥进行认证证书信息,如果一致则认可客户端
  • 服务端和客户端进行通信
    • 服务端和客户端协商解密方案,并且产生一个随机的秘钥进行加密
    • 客户端将秘钥发给服务端,之后双方使用该加密秘钥进行数据通信

注意: Kubernetes允许同时配置多种认证方式，只要其中任意一个方式认证通过即可

授权管理

概述

  • 授权发生在认证成功之后，通过认证就可以知道请求用户是谁，然后kubernetes会根据事先定义的授权策略来决定用户是否有权限访问，这个过程就称为授权。

  • 每个发送到API Server的请求都带上了用户和资源的信息：比如发送请求的用户、请求的路径、请求的动作等，授权就是根据这些信息和授权策略进行比较，如果符合策略，则认为授权通过，否则会返回错误。

授权策略

  • AlwaysDeny：表示拒绝所有请求，一般用于测试。

  • AlwaysAllow：允许接收所有的请求，相当于集群不需要授权流程（kubernetes默认的策略）。

  • 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

概述

  • RBAC（Role Based Access Control）：基于角色的访问控制，主要是在描述一件事情：给哪些对象授权了哪些权限。

  • RBAC涉及到了下面几个概念：

    • 对象：User、Groups、ServiceAccount。
    • 角色：代表着一组定义在资源上的可操作的动作（权限）的集合。
    • 绑定：将定义好的角色和用户绑定在一起。

rbac
RBAC还引入了4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（权限的集合）赋予给对象。

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）。

role 资源清单文件

# Role只能对命名空间的资源进行授权，需要指定namespace
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  name: authorization-role
  namespace: dev
rules:
  - apiGroups: [""] # 支持的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"]

ClusterRole的资源清单文件：

# ClusterRole可以对集群范围内的资源、跨namespace的范围资源、非资源类型进行授权
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: authorization-clusterrole
rules:
  - apiGroups: [""] # 支持的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"]

rules中的参数说明：

  • apiGroups：

    • 支持的API组列表。
    • “”,”apps”,”autoscaling”,”batch”。

  • resources：

    • 支持的资源对象列表。
    • "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。

RoleBinding的资源清单文件：

# RoleBinding可以将同一namespace中的subject对象绑定到某个Role下，则此Subject具有该Role定义的权限
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: authorization-role-binding
  namespace: dev
subjects:
  - kind: User
    name: SR
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io  
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: Role
  name: authorization-role

ClusterRoleBinding的资源清单文件：

# ClusterRoleBinding在整个集群级别和所有namespaces将特定的subject与ClusterRole绑定，授予权限
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: authorization-clusterrole-binding
subjects:
  - kind: User
    name: SR
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: authorization-clusterrole

RoleBinding引用ClusterRole进行授权

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

  • 一种很常用的做法是，集群管理员为集群范围预定义好一组角色（ClusterRole），然后在多个命名空间中重复使用这些ClusterRole。这样可以大幅度提高授权管理工作效率，也使得各个命名空间下的基础性授权规则和使用体验保持一致。

# 虽然authorization-clusterrole是一个集群角色，但是因为使用了RoleBinding
# 所以SR只能读取dev命名空间中的资源
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: authorization-clusterrole-binding
subjects:
  - kind: User
    name: SR
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: authorization-clusterrole

RBAC实战

创建一个只能管理dev命名空间下Pods资源的账号。

创建账号

# 创建证书
cd /etc/kubernetes/pki/ && (umask 077;openssl genrsa -out devman.key 2048)

# 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/O=devgroup"

# 签署证书
openssl x509 -req -in devman.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out devman.crt -days 3650

image-20211130210415759

# 设置集群/用户/上下文
kubectl config set-cluster kubernetes --embed-certs=true --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --server=https://172.16.137.128:6443

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


# 切换devman 账号
kubectl config use-context devman@kubernetes

# 查看
kubectl get pods -n dev

image-20211130210618034

# 切换到 admin 账户
kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes

创建Role和RoleBinding，为devman授权

# 创建配置文件
cat > dev-role.yaml << EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  name: dev-role
  namespace: dev
rules:
  - apiGroups: [""] # 支持的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"]

---

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: authorization-role-binding 
  namespace: dev
subjects:
  # 针对用户类型
  - kind: User
    name: devman
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io 
roleRef:
  # 针对 role
  kind: Role 
  name: dev-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
EOF

# 加载配置文件
[root@master k8s]# kubectl create -f dev-role.yaml

# 切换用户再次验证
kubectl config use-context devman@kubernetes

[root@master k8s]# kubectl get -n dev pod -o wide

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准入控制

概述

  • 通过了前面的认证和授权之后，还需要经过准入控制通过之后，API Server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执行哪些注入控制器。

--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,PersistentVolumeLabel,DefaultStorageClass,ResourceQuota,DefaultTolerationSeconds

当前可配置的Admission Control（准入控制）

  • AlwaysAdmit：允许所有请求。

  • AlwaysDeny：禁止所有请求，一般用于测试。

  • AlwaysPullImages：在启动容器之前总去下载镜像。

  • DenyExecOnPrivileged：它会拦截所有想在Privileged Container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，系统将会删除该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

posted @ 2021-11-30 21:25  SR丶  阅读(568)  评论(0)  编辑  收藏  举报