【K8s】安全认证与DashBoard

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-10-10 17:43 25阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、概述
 *   *  1、客户端
     *  2、认证、鉴权与准入控制
 *  二、认证管理
 *   *  1、认证方式
     *  2、HTTPS证书认证
 *  三、授权管理
 *   *  1、授权与RBAC
     *  2、Role 与 ClusterRole
     *  3、RoleBinding 与 ClusterRoleBinding
     *  4、案例：创建一个只能管理dev空间下Pods资源的账号
 *  四、准入控制
 *  五、DashBoard
 *   *  1、部署DashBoard
     *  2、使用DashBoard

## 一、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必要的。安全性就是让所有的Kubernetes客户端以一个合法的身份和合法的步骤来访问我们的系统。

### 1、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。

![在这里插入图片描述][8a228d96834e466cba6dd6f5e36d5dfe.png]

### 2、认证、鉴权与准入控制 ###

ApiServer是访问及管理资源对象的唯一入口。而任何一个请求访问ApiServer，又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。

![在这里插入图片描述][c7336f7da97448ad885158133174d33b.png]

## 二、认证管理 ##

### 1、认证方式 ###

Kubernetes集群识别并认证客户端身份有三种方式：

> HTTP Base认证：通过用户名+密码的方式认证

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。服务端解码后获取用户名及密码，然后进行用户身份认证。

> HTTP Token认证：通过一个Token来识别合法用户

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

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。

### 2、HTTPS证书认证 ###

![在这里插入图片描述][b8515f8e158d4fca981d131de26644b3.png]

HTTPS认证大体分为3个过程：

STEP1：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

STEP2：客户端和服务端的双向认证

*  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
 *  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
 *  服务端用该公钥认证证书信息，确认客户端是否合法

STEP3：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

## 三、授权管理 ##

### 1、授权与RBAC ###

认证后就知道客户端是谁， 然后Kubernetes会根据事先定义的授权策略来判断用户是否有权限访问，即授权。

> 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

![在这里插入图片描述][40c68abcbbbb430d8ea7fb3f7db86b8e.png]  
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

### 2、Role 与 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: dev
      name: 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

注意，Role这种资源是namespace级别的，ClusterRole则是集群级别的：

# 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"]

二者的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"

### 3、RoleBinding 与 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-binding
      namespace: dev
    ####注意这里
    subjects:
    - kind: User
      name: heima
      apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    roleRef:
      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: ClusterRoleBinding
    apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
    metadata:
     name: authorization-clusterrole-binding
    subjects:
    - kind: User
      name: heima
      apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    roleRef:
      kind: ClusterRole
      name: authorization-clusterrole
      apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

和Role、ClusterRole对应，RoleBinding是namespace级别的，ClusterRoleBinding是集群级别的。但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。

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。

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

# 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-ns
      namespace: dev
    subjects:
    - kind: User
      name: heima
      apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    roleRef:
      kind: ClusterRole
      name: authorization-clusterrole
      apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

### 4、案例：创建一个只能管理dev空间下Pods资源的账号 ###

我们使用admin，可以对所有namespace下的所有资源进行操作，接下来创建一个只能管理dev空间下Pods资源的账号：

*  创建账号

# 1) 创建证书
    [root@k8s-master01 pki] cd /etc/kubernetes/pki/
    [root@k8s-master01 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-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
    
    # 3) 设置集群、用户、上下文信息
    [root@k8s-master01 pki] kubectl config set-cluster kubernetes --embed-certs=true --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt --server=https://192.168.109.100:6443
    
    [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
    
    [root@k8s-master01 pki] kubectl config set-context devman@kubernetes --cluster=kubernetes --user=devman

*  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".

*  切回admin后，创建Role和RoleBinding，为devman用户授权

kind: Role
    apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
    metadata:
      namespace: dev
      name: dev-role
    rules:
    - apiGroups: [""]
      resources: ["pods"]
      verbs: ["get", "watch", "list"]  # 该角色，可以对dev空间下的核心API群的pod资源进行get、watch、list
      
    ---
    
    kind: RoleBinding
    apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
    metadata:
      name: authorization-role-binding
      namespace: dev
    subjects:
    - kind: User
      name: devman  
      apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    roleRef: 
      kind: Role
      name: dev-role  # 把dev-role角色绑定到了User.devman，devman就有了这个角色的权限
      apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

[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

*  切回账户，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，可以查看了
    # 根据角色的信息，查看deploy则仍然没有权限
    [root@k8s-master01 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
    
    # 为了不影响后面的测试,切回admin账户
    [root@k8s-master01 pki] kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes
    Switched to context "kubernetes-admin@kubernetes".

## 四、准入控制 ##

认证+鉴权通过后，还要通过准入控制，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

## 五、DashBoard ##

除了敲命令行，也可以使用可视化面板来操作。（不过我还是觉得敲指令帅气！）

### 1、部署DashBoard ###

*  下载yaml

# 下载yaml
    [root@k8s-master01 ~] wget  https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.0/aio/deploy/recommended.yaml
    
    # 修改kubernetes-dashboard的Service类型，改为NodePort类型Service，并开nodePort，方便我们在集群外（本机浏览器）访问
    kind: Service
    apiVersion: v1
    metadata:
      labels:
        k8s-app: kubernetes-dashboard
      name: kubernetes-dashboard
      namespace: kubernetes-dashboard
    spec:
      type: NodePort  # 新增
      ports:
        - port: 443
          targetPort: 8443
          nodePort: 30009  # 新增
      selector:
        k8s-app: kubernetes-dashboard

*  创建Dashboard资源

# 部署
    [root@k8s-master01 ~] kubectl create -f recommended.yaml
    
    # 查看namespace下的kubernetes-dashboard下的资源
    [root@k8s-master01 ~] kubectl get pod,svc -n kubernetes-dashboard
    NAME                                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    pod/dashboard-metrics-scraper-c79c65bb7-zwfvw   1/1     Running   0          111s
    pod/kubernetes-dashboard-56484d4c5-z95z5        1/1     Running   0          111s
    
    NAME                               TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP  PORT(S)         AGE
    service/dashboard-metrics-scraper  ClusterIP  10.96.89.218    <none>       8000/TCP        111s
    service/kubernetes-dashboard       NodePort   10.104.178.171  <none>       443:30009/TCP   111s

*  此时访问nodeIp:port就可以进入登录页面，https://节点IP:30009  
    ![在这里插入图片描述][777c23bcad5f456b9c3f20e379377827.png]
 *  创建访问账户，获取token

# 创建账号
    [root@k8s-master01-1 ~] kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kubernetes-dashboard
    
    # 授权
    # --clusterrole=cluster-admin 指定绑定关系中的角色
    # --serviceaccount=kubernetes-dashboard:dashboard-admin指定绑定关系中的某个namespace下的用户
    [root@k8s-master01-1 ~] kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin-rb --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kubernetes-dashboard:dashboard-admin
    
    # 获取账号token
    [root@k8s-master01 ~]  kubectl get secrets -n kubernetes-dashboard | grep dashboard-admin
    dashboard-admin-token-xbqhh        kubernetes.io/service-account-token   3      2m35s
    
    [root@k8s-master01 ~] kubectl describe secrets dashboard-admin-token-xbqhh -n kubernetes-dashboard
    Name:         dashboard-admin-token-xbqhh
    Namespace:    kubernetes-dashboard
    Labels:       <none>
    Annotations:  kubernetes.io/service-account.name: dashboard-admin
                  kubernetes.io/service-account.uid: 95d84d80-be7a-4d10-a2e0-68f90222d039
    
    Type:  kubernetes.io/service-account-token
    
    Data
    ====
    namespace:  20 bytes
    token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6ImJrYkF4bW5XcDhWcmNGUGJtek5NODFuSXl1aWptMmU2M3o4LTY5a2FKS2cifQ.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.NAl7e8ZfWWdDoPxkqzJzTB46sK9E8iuJYnUI9vnBaY3Jts7T1g1msjsBnbxzQSYgAG--cV0WYxjndzJY_UWCwaGPrQrt_GunxmOK9AUnzURqm55GR2RXIZtjsWVP2EBatsDgHRmuUbQvTFOvdJB4x3nXcYLN2opAaMqg3rnU2rr-A8zCrIuX_eca12wIp_QiuP3SF-tzpdLpsyRfegTJZl6YnSGyaVkC9id-cxZRb307qdCfXPfCHR_2rt5FVfxARgg_C0e3eFHaaYQO7CitxsnIoIXpOFNAR8aUrmopJyODQIPqBWUehb7FhlU1DCduHnIIXVC_UICZ-MKYewBDLw
    ca.crt:     1025 bytes

*  在登录页面上输入上面的token就可登录成功  
    ![在这里插入图片描述][acb96e4f6fd04800b3b8942f6b93e90b.png]  
    ![在这里插入图片描述][6d474d616f5a4acfaeb4e8b04db96e0e.png]

### 2、使用DashBoard ###

**查看**

选择指定的命名空间dev，然后点击Deployments，查看dev空间下的所有deployment  
![在这里插入图片描述][c340355d272542f09e9e82bfe2ff39d8.png]

**扩缩容**

在Deployment上点击规模，然后指定目标副本数量，点击确定

![在这里插入图片描述][d7c4ea1a22f84650be72f9a0df007806.png]

**编辑**

在Deployment上点击编辑，然后修改yaml文件，点击确定

![在这里插入图片描述][b67b2569a2e142819a452bdb5cd781b3.png]

**查看Pod**

点击Pods, 查看pods列表

![在这里插入图片描述][8d219495b49a4f9786ff090efc80af72.png]

**操作Pod**

选中某个Pod，可以对其执行日志（logs）、进入执行（exec）、编辑、删除操作

[8a228d96834e466cba6dd6f5e36d5dfe.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/8a228d96834e466cba6dd6f5e36d5dfe.png
[c7336f7da97448ad885158133174d33b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c7336f7da97448ad885158133174d33b.png
[b8515f8e158d4fca981d131de26644b3.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/b8515f8e158d4fca981d131de26644b3.png
[40c68abcbbbb430d8ea7fb3f7db86b8e.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/40c68abcbbbb430d8ea7fb3f7db86b8e.png
[777c23bcad5f456b9c3f20e379377827.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/777c23bcad5f456b9c3f20e379377827.png
[acb96e4f6fd04800b3b8942f6b93e90b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/acb96e4f6fd04800b3b8942f6b93e90b.png
[6d474d616f5a4acfaeb4e8b04db96e0e.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/6d474d616f5a4acfaeb4e8b04db96e0e.png
[c340355d272542f09e9e82bfe2ff39d8.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c340355d272542f09e9e82bfe2ff39d8.png
[d7c4ea1a22f84650be72f9a0df007806.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/d7c4ea1a22f84650be72f9a0df007806.png
[b67b2569a2e142819a452bdb5cd781b3.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/b67b2569a2e142819a452bdb5cd781b3.png
[8d219495b49a4f9786ff090efc80af72.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/8d219495b49a4f9786ff090efc80af72.png