k8s 证书详解
kubernetes 提供了多种安全认证机制， 其中对于集群通讯间可采用 TLS(https) 双向认证机制，也可采用基于 Token 或用户名密码的单向 tls 认证。k8s一般在内网部署，采用私有 IP 地址进行通讯，权威CA只能签署域名证书，我们这里采用自建CA。
创建TLS证书和秘钥
步鄹1.下载安装SSL,下载cfssl工具：https://pkg.cfssl.org/.
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
chmod +x cfssljson_linux-amd64
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl-certinfo
步鄹2.创建CA证书配置，生成CA证书和秘钥
etcd和kubernetes都需要生成证书
etcd证书存放目录：mkdir -p /etc/etcd/ssl
kubernetes证书存放目录：mkdir -p /etc/kubernetes/ssl
创建证书时临时存放：mkdir /root/ssl
文件有格式要求，首先我们先生成默认文件，然后根据config.json文件的格式创建ca-config.json文件，过期时间设置为87600h。
创建CA配置文件
cd /root/ssl
cfssl print-defaults config > config.json
vim config.json
{undefined
"signing": {undefined
"default": {undefined
"expiry": "87600h"
},
"profiles": {undefined
"kubernetes": {undefined
"expiry": "87600h",
"usages": [
"signing",
"key encipherment",
"server auth",
"client auth"
]
}
}
}
}
mv config.json ca-config.json
ca-config.json：可以定义多个 profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数；后续在签名证书时使用某个 profile；
signing：表示该证书可用于签名其它证书；生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE；
server auth：表示client可以用该 CA 对server提供的证书进行验证；
client auth：表示server可以用该CA对client提供的证书进行验证；
创建CA证书签名请求
cfssl print-defaults csr > csr.json
vim csr.json
{undefined
"CN": "kubernetes",
"key": {undefined
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{undefined
"C": "CN",
"L": "BeiJing",
"ST": "BeiJing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
mv csr.json ca-csr.json
“CN”：Common Name，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求的用户名 (User Name)；浏览器使用该字段验证网站是否合法；
“O”：Organization，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求用户所属的组 (Group)；
生成 CA 证书和私钥
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
创建kubernetes证书
创建kubernetes证书签名请求
cp ca-csr.json kubernetes-csr.json
vim kubernetes-csr.json
{undefined
"CN": "kubernetes",
"hosts": [
"127.0.0.1",
"172.20.0.112",
"172.20.0.113",
"172.20.0.114",
"172.20.0.115",
"10.254.0.1",
"kubernetes",
"kubernetes.default",
"kubernetes.default.svc",
"kubernetes.default.svc.cluster",
"kubernetes.default.svc.cluster.local"
],
"key": {undefined
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{undefined
"C": "CN",
"L": "BeiJing",
"ST": "BeiJing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
如果 hosts 字段不为空则需要指定授权使用该证书的 IP 或域名列表，由于该证书后续被 etcd 集群和kubernetes master 集群使用，所以上面分别指定了 etcd 集群、kubernetes master 集群的主机 IP 和kubernetes 服务的服务 IP（一般是 kue-apiserver 指定的 service-cluster-ip-range 网段的第一个IP，如 10.254.0.1。
生成 kubernetes 证书和私钥
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes
忽略警告
创建admin证书
创建admin证书签名请求
cp ca-csr.json admin-csr.json
vim admin-csr.json
{
"CN": "admin",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "BeiJing",
"ST": "BeiJing",
"O": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
后续 kube-apiserver 使用 RBAC 对客户端(如 kubelet、kube-proxy、Pod)请求进行授权；
kube-apiserver 预定义了一些 RBAC 使用的 RoleBindings，如 cluster-admin 将 Groupsystem:masters与 Role cluster-admin 绑定，该 Role 授予了调用kube-apiserver 的所有 API的权限；
OU 指定该证书的 Group 为 system:masters，kubelet 使用该证书访问 kube-apiserver时 ，由于证书被 CA 签名，所以认证通过，同时由于证书用户组为经过预授权的system:masters，所以被授予访问所有 API 的权限；
生成admin证书和秘钥
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
创建kube-proxy证书
创建kube-proxy证书签名请求
{undefined
"CN": "system:kube-proxy",
"hosts": [],
"key": {undefined
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{undefined
"C": "CN",
"L": "BeiJing",
"ST": "BeiJing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
CN 指定该证书的 User 为 system:kube-proxy；
kube-apiserver 预定义的 RoleBinding cluster-admin 将User system:kube-proxy 与 Rolesystem:node-proxier 绑定，该 Role 授予了调用 kube-apiserver Proxy 相关 API 的权限；
生成kube-proxy客户端证书和私钥
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
校验证书
以校验kubernetes.pem证书为例
方法一
openssl x509 -noout -text -in kubernetes.pem
方法二
cfssl-certinfo -cert kubernetes.pem
两个方法都可以校验，看输出内容和json定义的是否一致
Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
Issuer: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=kubernetes
Validity
Not Before: Jun 20 14:49:00 2018 GMT
Not After : Jun 17 14:49:00 2028 GMT
Subject: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=kubernetes
Subject Public Key Info:
Public Key Algorithm: rsaEncryption
Public-Key: (2048 bit)
Modulus:
00:d7:7f:10:2f:14:5e:e5:20:ee:ef:bd:92:60:3c:
50:12:32:c0:df:e2:dc:96:30:df:42:ba:04:91:76:
64:92:5a:9c:d1:90:92:3b:12:5b:9f:68:9f:97:88:
dc:e6:20:d4:13:14:db:70:e4:70:58:4b:82:14:cd:
e0:51:b1:09:c3:76:ed:6b:28:7b:96:15:58:e0:f6:
f4:ec:1c:a8:9f:f9:aa:8f:e8:0d:35:51:25:bf:c6:
e1:6d:3e:37:4c:d2:c4:88:94:84:41:c6:b0:60:80:
45:31:f4:78:ce:9a:16:59:17:9a:63:04:94:1f:3f:
3a:fd:e3:50:c0:c5:a9:99:99:f7:07:fa:84:32:09:
d2:04:6d:50:eb:42:8e:76:66:d6:ce:5b:c7:52:ad:
24:75:da:1f:97:d1:0d:4c:59:3a:e0:77:b1:21:81:
3b:7e:8a:36:db:02:32:e0:25:aa:03:a1:07:19:eb:
c7:90:57:d1:73:56:c8:75:3e:26:15:77:95:81:c9:
27:14:5b:13:91:a5:3a:8d:cf:2c:fe:24:4f:b4:cb:
41:f3:41:79:c9:12:6f:c1:3e:5f:e2:66:1e:db:db:
88:55:bb:f6:09:51:2a:ed:46:a6:f1:c6:27:66:1d:
18:26:58:52:75:56:33:79:ca:74:0e:f8:a7:0a:87:
8f:c3
Exponent: 65537 (0x10001)
X509v3 extensions:
X509v3 Key Usage: critical
Digital Signature, Key Encipherment
X509v3 Extended Key Usage:
TLS Web Server Authentication, TLS Web Client Authentication
X509v3 Basic Constraints: critical
CA:FALSE
X509v3 Subject Key Identifier:
9B:E9:E0:CA:5F:55:3D:26:E1:99:77:73:2B:CB:B2:E1:EB:4B:D3:01
X509v3 Authority Key Identifier:
keyid:E6:1C:28:D3:34:B0:A2:F2:69:0B:AF:71:85:2A:4A:5E:1D:DA:90:F1
X509v3 Subject Alternative Name:
DNS:kubernetes, DNS:kubernetes.default, DNS:kubernetes.default.svc, DNS:kubernetes.default.svc.cluster, DNS:kubernetes.default.svc.cluster.local, IP Address:127.0.0.1, IP Address:172.20.0.112, IP Address:172.20.0.113, IP Address:172.20.0.114, IP Address:172.20.0.115, IP Address:10.254.0.1
确认 Issuer 字段的内容和 ca-csr.json 一致；
确认 Subject 字段的内容和 kubernetes-csr.json 一致；
确认 X509v3 Subject Alternative Name 字段的内容和 kubernetes-csr.json 一致；
确认 X509v3 Key Usage、Extended Key Usage 字段的内容和 ca-config.json 中 kubernetesprofile 一致；
最后颁发证书
将生成的证书和秘钥文件（后缀名为.pem）拷贝到所有机器的 /etc/kubernetes/ssl 目录下备用；
从上面的顺序可以看出pem文件的创建都是以一个json文件为输入进行创建的，json文件最后对我们并不重要，只需要把pem文件分别scp拷贝的所有node的/etc/kubernetes/ssl文件夹即可。
mkdir -p /etc/kubernetes/ssl
cp *.pem /etc/kubernetes/ssl
生成的 CA 证书和秘钥文件如下：
ca-key.pem
ca.pem
kubernetes-key.pem
kubernetes.pem
kube-proxy.pem
kube-proxy-key.pem
admin.pem
admin-key.pem
使用证书的组件如下：
etcd：使用 ca.pem、kubernetes-key.pem、kubernetes.pem；
kube-apiserver：使用 ca.pem、kubernetes-key.pem、kubernetes.pem；
kubelet：使用 ca.pem；
kube-proxy：使用 ca.pem、kube-proxy-key.pem、kube-proxy.pem；
kubectl：使用 ca.pem、admin-key.pem、admin.pem；
kube-controller、kube-scheduler 当前需要和 kube-apiserver 部署在同一台机器上且使用非安全端口通信，故不需要证书。
