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本章节主要介绍Kubernetes的安全认证机制。
访问控制概述
Kubernetes作为一个分布式集群的管理工具#xff0c;保证集群的安全性是其一个重要的任务。所谓的安全性其实就是保证对Kubernetes的各种客户端进行认证和鉴权操作。
客户端
在Kubernetes集群…第九章 安全认证
本章节主要介绍Kubernetes的安全认证机制。
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。所谓的安全性其实就是保证对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 Accountkubernetes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。 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。 认证管理
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TokenAPI 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 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 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。
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
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
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nameapce
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:namespace: devname: authorization-role
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] # 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: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:name: authorization-clusterrole
rules:
- 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, batchresources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,cronjobsverbs对资源对象的操作方法列表 get, list, watch, create, update, patch, delete, execRoleBinding、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: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:name: authorization-role-bindingnamespace: dev
subjects:
- kind: Username: heimaapiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:kind: Rolename: authorization-roleapiGroup: 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: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:name: authorization-clusterrole-binding
subjects:
- kind: Username: heimaapiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:kind: ClusterRolename: authorization-clusterroleapiGroup: rbac.authorization.k8s.ioRoleBinding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: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:name: authorization-role-binding-nsnamespace: dev
subjects:
- kind: Username: heimaapiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:kind: ClusterRolename: authorization-clusterroleapiGroup: rbac.authorization.k8s.io实战创建一个只能管理dev空间下Pods资源的账号
创建账号
# 1) 创建证书
[rootmaster pki]# cd /etc/kubernetes/pki/
[rootmaster 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
[rootmaster pki]# openssl req -new -key devman.key -out devman.csr -subj /CNdevman/Odevgroup
# 2-2) 签署证书
[rootmaster 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
[rootmaster pki]# kubectl config set-cluster kubernetes --embed-certstrue --certificate-authority/etc/kubernetes/pki/ca.crt --serverhttps://192.168.109.100:6443[rootmaster pki]# kubectl config set-credentials devman --embed-certstrue --client-certificate/etc/kubernetes/pki/devman.crt --client-key/etc/kubernetes/pki/devman.key[rootmaster pki]# kubectl config set-context devmankubernetes --clusterkubernetes --userdevman# 切换账户到devman
[rootmaster pki]# kubectl config use-context devmankubernetes
Switched to context devmankubernetes.# 查看dev下pod发现没有权限
[rootmaster pki]# kubectl get pods -n dev
Error from server (Forbidden): pods is forbidden: User devman cannot list resource pods in API group in the namespace dev# 切换到admin账户
[rootmaster pki]# kubectl config use-context kubernetes-adminkubernetes
Switched to context kubernetes-adminkubernetes.2 创建Role和RoleBinding为devman用户授权
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:namespace: devname: dev-role
rules:
- apiGroups: []resources: [pods]verbs: [get, watch, list]---kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:name: authorization-role-bindingnamespace: dev
subjects:
- kind: Username: devmanapiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:kind: Rolename: dev-roleapiGroup: rbac.authorization.k8s.io[rootmaster pki]# kubectl create -f dev-role.yaml
role.rbac.authorization.k8s.io/dev-role created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/authorization-role-binding created切换账户再次验证
# 切换账户到devman
[rootmaster pki]# kubectl config use-context devmankubernetes
Switched to context devmankubernetes.# 再次查看
[rootmaster pki]# kubectl get pods -n dev
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-deployment-66cb59b984-8wp2k 1/1 Running 0 4d1h
nginx-deployment-66cb59b984-dc46j 1/1 Running 0 4d1h
nginx-deployment-66cb59b984-thfck 1/1 Running 0 4d1h# 为了不影响后面的学习,切回admin账户
[rootmaster pki]# kubectl config use-context kubernetes-adminkubernetes
Switched to context kubernetes-adminkubernetes.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-controlNamespaceLifecycle,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5minPodSecurityPolicy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
