认证概述
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。
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。
普通账户是假定被外部或独立服务管理的，由管理员分配 keys，用户像使用 Keystone 或 google 账号一样，被存储在包含 usernames 和 passwords 的 list 的文件里。
需要注意：在 Kubernetes 中不能通过 API 调用将普通用户添加到集群中。
- 普通帐户是针对（人）用户的，服务账户针对 Pod 进程。
- 普通帐户是全局性。在集群所有namespaces中，名称具有惟一性。
- 通常，群集的普通帐户可以与企业数据库同步，新的普通帐户创建需要特殊权限。服务账户创建目的是更轻量化，允许集群用户为特定任务创建服务账户。
- 普通帐户和服务账户的审核注意事项不同。
- 对于复杂系统的配置包，可以包括对该系统的各种组件的服务账户的定义。
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：
- 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
授权管理
#获取有关服务账户的信息 [root@k8s-master ~]# kubectl get sa NAME SECRETS AGE default 1 96d [root@k8s-master ~]# kubectl get serviceaccount NAME SECRETS AGE default 1 96d [root@k8s-master ~]# kubectl get sa -n kube-system [root@k8s-master ~]# kubectl get role -n ingress-nginx NAME CREATED AT ingress-nginx 2024-01-05T03:03:53Z [root@k8s-master ~]# kubectl get role -n ingress-nginx -oyaml
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）。
以下是一个 Role 的示例：
# Role只能对命名空间内的资源进行授权，需要指定nameapce apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: Role metadata: namespace: dev name: pod-reader 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 - apiGroups: ["apps"] resources: ["deployments"] verbs: ["get", "list", "watch"]
这个 Role 的示例名为 pod-reader，它定义了在 dev 命名空间内对 pods 和 deployments 资源的权限规则。要使 Role 生效，还需要将其绑定到用户、服务帐户或组，这就是 RoleBinding 的作用。
以下是一个 RoleBinding 的示例：
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: RoleBinding metadata: name: read-pods namespace: dev subjects: - kind: User name: devman apiGroup: rbac.authorization.k8s.io roleRef: kind: Role name: pod-reader apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
这个示例创建了一个 RoleBinding，将 pod-readerRole 绑定到一个名为 devman 的用户上，使其在 dev 命名空间内具有读取 pods 和 deployments 资源的权限。可以实现在特定命名空间内的细粒度权限控制。
ClusterRole 不仅仅局限于某个命名空间，而是适用于整个 Kubernetes 集群。
以下是一个 ClusterRole 的示例：
# 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 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: ClusterRole metadata: name: cluster-admin rules: - apiGroups: [""] resources: ["pods"] verbs: ["get", "list", "watch"] - apiGroups: ["apps"] resources: ["deployments"] verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "delete"] - apiGroups: [""] resources: ["services"] verbs: ["get", "list", "watch", "create", "update", "delete"]
这个 ClusterRole 的示例名为 cluster-admin，它定义了对 pods、deployments、services 等资源的一系列权限规则。
要使 ClusterRole 生效，还需要将其绑定到用户、服务帐户或组，这就是 ClusterRoleBinding 的作用。
以下是一个 ClusterRoleBinding 的示例：
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: ClusterRoleBinding metadata: name: admin-binding subjects: - kind: User name: admin-user apiGroup: rbac.authorization.k8s.io roleRef: kind: ClusterRole name: cluster-admin apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
这这个示例创建了一个 RoleBinding，将 pod-readerRole 绑定到一个名为 devman 的用户上，使其在 dev 命名空间内具有读取 pods 和 deployments 资源的权限。可以实现在特定命名空间内的细粒度权限控制。
rules中的参数：
apiGroups: 支持的API组列表
"","apps", "autoscaling", "batch"
**resources：**定义了权限应用于哪种类型的资源
"services", "endpoints", "pods","secrets","configmaps","crontabs","deployments","jobs", "nodes","rolebindings","clusterroles","daemonsets","replicasets","statefulsets", "horizontalpodautoscalers","replicationcontrollers","cronjobs"
verbs： 定义了允许执行的操作
"get", "list", "watch", "create", "update", "patch", "delete", "exec"
RoleBinding、ClusterRoleBinding
RoleBinding 和 ClusterRoleBinding 是 Kubernetes 中用于将角色（Role）或集群角色（ClusterRole）授予特定用户、组或服务账户的资源。以下是对这两个资源的详解：
RoleBinding
RoleBinding 用于将 Role 授予特定的用户、组或服务账户，并绑定到指定的命名空间。面是一个 RoleBinding 的例子：
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: RoleBinding metadata: name: my-role-binding namespace: my-namespace subjects: - kind: User name: my-user apiGroup: rbac.authorization.k8s.io roleRef: kind: Role name: my-role apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
- subjects: 定义了该绑定应用于哪些用户、组或服务账户。
- roleRef: 定义了要绑定的角色，包括角色的 kind、name 和 apiGroup。
ClusterRoleBinding
ClusterRoleBinding 则用于将 ClusterRole 绑定到整个集群。以下是一个 ClusterRoleBinding 的例子：
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: ClusterRoleBinding metadata: name: my-cluster-role-binding subjects: - kind: User name: my-user apiGroup: rbac.authorization.k8s.io roleRef: kind: ClusterRole name: my-cluster-role apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
与 RoleBinding 类似，subjects 定义了该绑定应用于哪些用户、组或服务账户，而 roleRef 定义了要绑定的 ClusterRole。
示例：
创建一组 Role 或 ClusterRole 并将它们一一绑定到用户上，这样，一个用户就拥有了这一组角色所定义的权限。
以下是一个示例，演示如何创建一组 Role 并将它们绑定到用户：
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: Role metadata: name: pod-reader-role namespace: dev rules: - apiGroups: [""] resources: ["pods"] verbs: ["get", "list"] --- apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: Role metadata: name: service-reader-role namespace: dev rules: - apiGroups: [""] resources: ["services"] verbs: ["get", "list"] --- apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: RoleBinding metadata: name: reader-role-binding namespace: dev subjects: - kind: User name: dev-user apiGroup: rbac.authorization.k8s.io roleRef: kind: Role name: pod-reader-role apiGroup: rbac.authorization.k8s.io --- apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: RoleBinding metadata: name: service-reader-role-binding namespace: dev subjects: - kind: User name: dev-user apiGroup: rbac.authorization.k8s.io roleRef: kind: Role name: service-reader-role apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
在这个例子中，我们创建了两个 Role 分别为 pod-reader-role 和 service-reader-role，然后通过 RoleBinding 将这两个角色绑定到了用户 dev-user 上。这样 dev-user 就同时拥有了 pod-reader-role 和 service-reader-role 定义的权限。
实战：创建一个只能管理dev空间下Pods资源的账号
创建账号
创建证书
# 1) 创建证书 [root@k8s-master01 pki]# cd /etc/kubernetes/pki/ [root@k8s-master01 pki]# (umask 077;openssl genrsa -out devman.key 2048) Generating RSA private key, 2048 bit long modulus ............................................................................+++ ..............................+++
- 在 /etc/kubernetes/pki/ 目录下执行了生成一个 2048 位的 RSA 密钥命令，并将其输出到名为 devman.key 的文件中。这个密钥文件是为了用于认证和加密通信，通常在 Kubernetes 集群中用于安全传输数据。
- 这样生成的 devman.key 文件现在包含一个新的私钥，可以用于一系列的安全操作，如 TLS 证书签名请求（CSR）的创建、证书签名、TLS 通信等。
用apiserver的证书去签署
# 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-master01 pki]# openssl req -new -key devman.key -out devman.csr -subj "/CN=devman/O=devgroup" # 2-2) 签署证书 [root@k8s-master01 pki]# openssl x509 -req -in devman.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out devman.crt -days 3650 Signature ok subject=/CN=devman/O=devgroup Getting CA Private Key #这些命令将使用 CA 的证书和私钥对 devman.csr 中的证书签名请求进行签署， #生成一个名为 devman.crt 的证书文件。 #这个新的证书现在可以用于认证 devman 用户属于 devgroup 组。
openssl req -new -key devman.key -out devman.csr -subj “/CN=devman/O=devgroup”
- openssl req: 用于生成证书签名请求（CSR）的 OpenSSL 命令。
- -new: 创建一个新的 CSR。
- -key devman.key: 指定私钥文件 devman.key 用于生成 CSR。
- -out devman.csr: 指定生成的 CSR 文件名为 devman.csr。
- -subj “/CN=devman/O=devgroup”: 设置 CSR 中的主题信息，包括通用名称（CN）为 devman 和组织（O）为 devgroup。
openssl x509 -req -in devman.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out devman.crt -days 3650
- openssl x509: 用于对证书进行操作的 OpenSSL 命令。
- -req: 表示要处理的是 CSR 请求。
- -in devman.csr: 指定要处理的 CSR 文件。
- -CA ca.crt: 指定用于签署证书的 CA 证书文件 ca.crt。
- -CAkey ca.key: 指定用于签署证书的 CA 私钥文件 ca.key。
- -CAcreateserial: 生成一个序列号文件，用于跟踪证书的唯一性。
- -out devman.crt: 指定生成的证书文件名为 devman.crt。
- -days 3650: 指定证书的有效期为 3650 天（大约 10 年）。
设置集群、用户、上下文信息
#设置 kubectl 集群信息 [root@k8s-master01 pki]#kubectl config set-cluster kubernetes --embed-certs=true --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --server=https://192.168.235.128:6443 Cluster "kubernetes" set. #将 devman 用户的凭据（证书和密钥）添加到 kubeconfig 文件中， #使得用户可以使用这些凭据进行身份验证和访问 Kubernetes 集群 [root@k8s-master01 pki]# kubectl config set-credentials devman --embed-certs=true --client-certificate=/etc/kubernetes/pki/devman.crt --client-key=/etc/kubernetes/pki/devman.key User "devman" set. #在 kubeconfig 文件中创建一个新的上下文，该上下文指定了集群、用户和命名空间 [root@k8s-master01 pki]# kubectl config set-context devman@kubernetes --cluster=kubernetes --user=devman Context "devman@kubernetes" modified.
kubectl config set-cluster kubernetes --embed-certs=true --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --serISISver=https://192.168.235.128:6443
这是一个设置 kubectl 集群信息的命令，它包括以下参数：
–embed-certs=true: 表示将证书信息嵌入到 kubectl 配置文件中。
–certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt: 指定 CA 证书的路径。
–server=https://192.168.109.100:6443: 指定 Kubernetes API 服务器的地址。
这个命令将 kubectl 配置到与 Kubernetes 集群交互所需的信息，包括连接到 API 服务器的方式和使用的证书等。
切换账户到devman
[root@k8s-master01 pki]# kubectl config use-context devman@kubernetes Switched to context "devman@kubernetes".
查看dev下pod，发现没有权限
[root@k8s-master01 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 [root@k8s-master01 pki]# kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes Switched to context "kubernetes-admin@kubernetes".
创建Role和RoleBinding ,为devman用户授权，用于定义在 dev 命名空间中的权限。
# 定义 Role 对象，用于控制对 pods 资源的权限 kind: Role apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: namespace: dev # 规定该 Role 属于 dev 命名空间 name: dev-role # 规定该 Role 的名称 rules: - apiGroups: [""] # 规定允许的 API 组，此处为空字符串表示核心 API 组 resources: ["pods"] # 规定允许的资源类型，此处为 Pods verbs: ["get", "watch", "list"] # 规定允许的动作，此处为获取、监视、列表 --- # 定义 RoleBinding 对象，将 Role 授权给特定用户 kind: RoleBinding apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: authorization-role-binding # 规定该 RoleBinding 的名称 namespace: dev # 规定该 RoleBinding 属于 dev 命名空间 subjects: - kind: User # 用户类型 name: devman # 用户名 apiGroup: rbac.authorization.k8s.io # API 组 roleRef: kind: Role # 角色类型，引用的是 Role 对象 name: dev-role # 角色名称，引用的是上面定义的 dev-role apiGroup: rbac.authorization.k8s.io # API 组
[root@k8s-master01 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 [root@k8s-master01 pki]# kubectl config use-context devman@kubernetes Switched to context "devman@kubernetes". # 再次查看 [root@k8s-master01 pki]# kubectl get pods -n dev NAME READY STATUS RESTARTS AGE nfs-client-provisioner-5696db47dc-5bjt8 0/1 Error 0 4d2h pod-configmap 1/1 Running 3 (26m ago) 76d pod-nodeaffinity-preferred 1/1 Running 3 (26m ago) 76d pod-nodeaffinity-required 1/1 Running 3 (26m ago) 76d pod-podaffinity-required 0/1 Pending 0 76d pod-toleration 1/1 Running 3 (26m ago) 77d taint3 1/1 Running 3 (26m ago) 77d # 为了不影响后面的学习,切回admin账户 [root@k8s-master01 pki]# kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes Switched to context "kubernetes-admin@kubernetes".
