24 k8s安全认证

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一、 安全认证

1、访问控制概述

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。

2、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够通过认证
  • 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。

二、认证管理

HTTP Token认证： token认证

HTTP Base认证： 用户名+密码

HTTPS证书认证： CA根证书认证

Kubernetes集群安全的最关键点在于如何识别并认证客户端身份，它提供了3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

    这种认证方式是把“用户名:密码”用BASE64算法进行编码后的字符串放在HTTP请求中的Header Authorization域里发送给服务端。服务端收到后进行解码，获取用户名及密码，然后进行用户身份认证的过程。

  • HTTP Token认证：通过一个Token来识别合法用户

    这种认证方式是用一个很长的难以被模仿的字符串–Token来表明客户身份的一种方式。每个Token对应一个用户名，当客户端发起API调用请求时，需要在HTTP Header里放入Token，API Server接到Token后会跟服务器中保存的token进行比对，然后进行用户身份认证的过程。

  • HTTPS证书认证：基于CA根证书签名的双向数字证书认证方式

    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认证大体分为3个过程：

  1. 证书申请和下发  HTTPS通信双方的服务器向CA机构申请证书，CA机构下发根证书、服务端证书及私钥给申请者
  2. 客户端和服务端的双向认证 1> 客户端向服务器端发起请求，服务端下发自己的证书给客户端，    客户端接收到证书后，通过私钥解密证书，在证书中获得服务端的公钥，    客户端利用服务器端的公钥认证证书中的信息，如果一致，则认可这个服务器 2> 客户端发送自己的证书给服务器端，服务端接收到证书后，通过私钥解密证书，    在证书中获得客户端的公钥，并用该公钥认证证书信息，确认客户端是否合法
  3. 服务器端和客户端进行通信 服务器端和客户端协商好加密方案后，客户端会产生一个随机的秘钥并加密，然后发送到服务器端。 服务器端接收这个秘钥后，双方接下来通信的所有内容都通过该随机秘钥加密

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

四、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。# 鉴权  每个发送到ApiServer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。

API Server目前支持以下几种授权策略：

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

其中涉及到了下面几个概念：

  • 资源： 对集群中资源和非资源均拥有完整的覆盖
  • 对象：User、Groups、ServiceAccount
  • 角色：代表着一组定义在资源上的可操作动作(权限)的集合
  • 绑定：将定义好的角色跟用户绑定在一起 RBAC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）赋予给对象

1、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只能对命名空间内的资源进行授权，需要指定nameapcekind: RoleapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata: namespace: dev name: authorization-rolerules: # 规则- 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"] # 允许的对资源对象的操作方法列表
# ClusterRole可以对集群范围内资源、跨namespaces的范围资源、非资源类型进行授权kind: ClusterRoleapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata:name: authorization-clusterrolerules:- apiGroups: [""] resources: ["pods"] verbs: ["get", "watch", "list"]

需要详细说明的是，rules中的参数：

  • 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”

2、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可以将同一namespace中的subject绑定到某个Role下，则此subject即具有该Role定义的权限kind: RoleBindingapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata: name: authorization-role-binding namespace: devsubjects:- kind: User name: heima apiGroup: rbac.authorization.k8s.ioroleRef: kind: Role name: authorization-role apiGroup: rbac.authorization.k8s.io # 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kind: ClusterRoleBindingapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata:name: authorization-clusterrole-bindingsubjects:- kind: User name: heima apiGroup: rbac.authorization.k8s.ioroleRef: kind: ClusterRole name: authorization-clusterrole apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

3、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。

一种很常用的做法就是，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与使用体验保持一致。 # 虽然authorization-clusterrole是一个集群角色，但是因为使用了RoleBinding# 所以heima只能读取dev命名空间中的资源kind: RoleBindingapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata: name: authorization-role-binding-ns namespace: devsubjects:- kind: User name: heima apiGroup: rbac.authorization.k8s.ioroleRef: kind: ClusterRole name: authorization-clusterrole apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

4、实战：创建一个只能管理dev空间下Pods资源的账号

1、创建账号
# 1、 创建证书[root@k8s-m-01 pki]# cd /etc/kubernetes/pki/[root@k8s-m-01 pki]# (umask 077;openssl genrsa -out devman.key 2048)# 2、用apiserver的证书去签署# 2-1) 签名申请，申请的用户是devman,组是devgroup[root@k8s-m-01 pki]# openssl req -new -key devman.key -out devman.csr -subj "/CN=devman/O=devgroup"    # 2-2) 签署证书[root@k8s-m-01 pki]# 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[root@k8s-m-01 pki]# kubectl config set-cluster kubernetes --embed-certs=true --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --server=https://192.168.15.111:6443[root@k8s-m-01 pki]# kubectl config set-credentials devman --embed-certs=true --client-certificate=/etc/kubernetes/pki/devman.crt --client-key=/etc/kubernetes/pki/devman.key[root@k8s-m-01 pki]# kubectl config set-context devman@kubernetes --cluster=kubernetes --user=devman# 4、切换账户到devman[root@k8s-m-01r pki]# kubectl config use-context devman@kubernetesSwitched to context "devman@kubernetes".# 5、查看dev下pod，发现没有权限[root@k8s-m-01r pki]# kubectl get pods -n devError from server (Forbidden): pods is forbidden: User "devman" cannot list resource "pods" in API group "" in the namespace "dev"# 6、切换到admin账户[root@k8s-m-01r pki]# kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetesSwitched to context "kubernetes-admin@kubernetes".
2、 创建Role和RoleBinding，为devman用户授权
kind: RoleapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata: namespace: dev name: dev-rolerules:- apiGroups: [""] resources: ["pods"] verbs: ["get", "watch", "list"]---kind: RoleBindingapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata: name: authorization-role-binding namespace: devsubjects:- kind: User name: devman apiGroup: rbac.authorization.k8s.ioroleRef: kind: Role name: dev-role apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
[root@k8s-m-01r pki]# kubectl create -f dev-role.yamlrole.rbac.authorization.k8s.io/dev-role createdrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/authorization-role-binding created
3、切换账户，再次验证
# 1、切换账户到devman[root@k8s-m-01r pki]# kubectl config use-context devman@kubernetesSwitched to context "devman@kubernetes".# 2、再次查看[root@k8s-m-01r pki]# kubectl get pods -n devNAME                                 READY   STATUS             RESTARTS   AGEnginx-deployment-66cb59b984-8wp2k    1/1     Running            0          4d1hnginx-deployment-66cb59b984-dc46j    1/1     Running            0          4d1hnginx-deployment-66cb59b984-thfck    1/1     Running            0          4d1h# 3、为了不影响其他操作,切回admin账户[root@k8s-m-01r pki]# kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetesSwitched to context "kubernetes-admin@kubernetes".

五、准入控制

通过了前面的认证和授权之后，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执行哪些准入控制器：

–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
  • 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

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