Kubernetes安裝之證書驗證

前言

昨晚（Apr 9,2017）金山軟體的

opsnull

釋出了一個開源項目

和我一步步部署kubernetes叢集

，下文是結合我

之前部署kubernetes的過程

打造的kubernetes環境和opsnull的文章

建立 kubernetes 各元件 TLS 加密通信的證書和秘鑰

的實踐。之前安裝過程中一直 使用的是非加密方式，一直到後來

使用Fluentd和ElasticSearch收集Kubernetes叢集日志

時發現有權限驗證問題，是以為了深入研究kubernentes。

Kubernentes中的身份驗證

kubernetes

系統的各元件需要使用

TLS

證書對通信進行加密，本文檔使用

CloudFlare

的 PKI 工具集

cfssl

來生成 Certificate Authority (CA) 和其它證書；

生成的 CA 證書和秘鑰檔案如下：

• ca-key.pem
• ca.pem
• kubernetes-key.pem
• kubernetes.pem
• kube-proxy.pem
• kube-proxy-key.pem
• admin.pem
• admin-key.pem

使用證書的元件如下：

• 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

目前需要和

kube-apiserver

部署在同一台機器上且使用非安全端口通信，故不需要證書。

安裝

CFSSL

方式一：直接使用二進制源碼包安裝

$ wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
$ chmod +x cfssl_linux-amd64
$ sudo mv cfssl_linux-amd64 /root/local/bin/cfssl

$ wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
$ chmod +x cfssljson_linux-amd64
$ sudo mv cfssljson_linux-amd64 /root/local/bin/cfssljson

$ wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
$ chmod +x cfssl-certinfo_linux-amd64
$ sudo mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /root/local/bin/cfssl-certinfo

$ export PATH=/root/local/bin:$PATH            

方式二：使用go指令安裝

我們的系統中安裝了Go1.7.5，使用以下指令安裝更快捷：

$go get -u github.com/cloudflare/cfssl/cmd/... $echo $GOPATH /usr/local $ls /usr/local/bin/cfssl*
cfssl cfssl-bundle cfssl-certinfo cfssljson cfssl-newkey cfssl-scan           

在

$GOPATH/bin

目錄下得到以cfssl開頭的幾個指令。

建立 CA (Certificate Authority)

建立 CA 配置檔案

$ mkdir /root/ssl
$ cd /root/ssl
$ cfssl print-defaults config > config.json
$ cfssl print-defaults csr > csr.json
$ cat ca-config.json
{ "signing": { "default": { "expiry": "8760h" }, "profiles": { "kubernetes": { "usages": [ "signing", "key encipherment", "server auth", "client auth" ], "expiry": "8760h" } } } }           

字段說明

• ca-config.json

  ：可以定義多個 profiles，分别指定不同的過期時間、使用場景等參數；後續在簽名證書時使用某個 profile；

• signing

  ：表示該證書可用于簽名其它證書；生成的 ca.pem 證書中

  CA=TRUE

  ；

• server auth

  ：表示client可以用該 CA 對server提供的證書進行驗證；

• client auth

  ：表示server可以用該CA對client提供的證書進行驗證；

建立 CA 證書簽名請求

$ cat ca-csr.json
{ "CN": "kubernetes", "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "BeiJing", "L": "BeiJing", "O": "k8s", "OU": "System" } ] }           

• “CN”：

  Common Name

  ，kube-apiserver 從證書中提取該字段作為請求的使用者名 (User Name)；浏覽器使用該字段驗證網站是否合法；
• “O”：

  Organization

  ，kube-apiserver 從證書中提取該字段作為請求使用者所屬的組 (Group)；

生成 CA 證書和私鑰

$ cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
$ ls ca*
ca-config.json ca.csr ca-csr.json ca-key.pem ca.pem           

建立 Kubernetes 證書

建立 kubernetes 證書簽名請求

$ cat kubernetes-csr.json
{ "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": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "BeiJing", "L": "BeiJing", "O": "k8s", "OU": "System" } ] }           

• 如果 hosts 字段不為空則需要指定授權使用該證書的 IP 或域名清單，由于該證書後續被

  etcd

  叢集和

  kubernetes master

  叢集使用，是以上面分别指定了

  etcd

  叢集、

  kubernetes master

  叢集的主機 IP 和

  kubernetes

  服務的服務 IP（一般是

  kue-apiserver

  指定的

  service-cluster-ip-range

  網段的第一個IP，如 10.254.0.1。

生成 kubernetes 證書和私鑰

$ cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes
$ ls kuberntes*
kubernetes.csr kubernetes-csr.json kubernetes-key.pem kubernetes.pem           

或者直接在指令行上指定相關參數：

$ echo '{"CN":"kubernetes","hosts":[""],"key":{"algo":"rsa","size":2048}}' | cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes -hostname="127.0.0.1,10.64.3.7,10.254.0.1,kubernetes,kubernetes.default" - | cfssljson -bare kubernetes           

建立 Admin 證書

建立 admin 證書簽名請求

$ cat admin-csr.json
{ "CN": "admin", "hosts": [], "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "BeiJing", "L": "BeiJing", "O": "system:masters", "OU": "System" } ] }           

• 後續

  kube-apiserver

  使用

  RBAC

  對用戶端(如

  kubelet

  kube-proxy

  Pod

  )請求進行授權；

• kube-apiserver

  預定義了一些

  RBAC

  使用的

  RoleBindings

  ，如

  cluster-admin

  将 Group

  system:masters

  與 Role

  cluster-admin

  綁定，該 Role 授予了調用

  kube-apiserver

  的所有 API的權限；
• OU 指定該證書的 Group 為

  system:masters

  ，

  kubelet

  使用該證書通路

  kube-apiserver

  時 ，由于證書被 CA 簽名，是以認證通過，同時由于證書使用者組為經過預授權的

  system:masters

  ，是以被授予通路所有 API 的權限；

生成 admin 證書和私鑰

$ cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
$ ls admin*
admin.csr admin-csr.json admin-key.pem admin.pem           

建立 Kube-Proxy 證書

建立 kube-proxy 證書簽名請求

$ cat kube-proxy-csr.json
{ "CN": "system:kube-proxy", "hosts": [], "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "ST": "BeiJing", "L": "BeiJing", "O": "k8s", "OU": "System" } ] }           

• CN 指定該證書的 User 為

  system:kube-proxy

• kube-apiserver

  預定義的 RoleBinding

  cluster-admin

  将User

  system:kube-proxy

  system:node-proxier

  kube-apiserver

  Proxy 相關 API 的權限；

生成 kube-proxy 用戶端證書和私鑰

$ cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
$ ls kube-proxy*
kube-proxy.csr kube-proxy-csr.json kube-proxy-key.pem kube-proxy.pem           

校驗證書

以 kubernetes 證書為例

Opsnssl

指令

$ openssl x509 -noout -text -in kubernetes.pem
... Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
 Issuer: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=Kubernetes Validity Not Before: Apr 5 05:36:00 2017 GMT
 Not After : Apr 5 05:36:00 2018 GMT
 Subject: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=kubernetes
...
 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:
 DD:52:04:43:10:13:A9:29:24:17:3A:0E:D7:14:DB:36:F8:6C:E0:E0
 X509v3 Authority Key Identifier:
 keyid:44:04:3B:60:BD:69:78:14:68:AF:A0:41:13:F6:17:07:13:63:58:CD

 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 ...           

• 确認

  Issuer

  字段的内容和

  ca-csr.json

  一緻；

• Subject

  kubernetes-csr.json

• X509v3 Subject Alternative Name

  kubernetes-csr.json

• X509v3 Key Usage、Extended Key Usage

  ca-config.json

  中

  kubernetes

  profile 一緻；

Cfssl-Certinfo

$ cfssl-certinfo -cert kubernetes.pem
... { "subject": { "common_name": "kubernetes", "country": "CN", "organization": "k8s", "organizational_unit": "System", "locality": "BeiJing", "province": "BeiJing", "names": [ "CN", "BeiJing", "BeiJing", "k8s", "System", "kubernetes" ] }, "issuer": { "common_name": "Kubernetes", "country": "CN", "organization": "k8s", "organizational_unit": "System", "locality": "BeiJing", "province": "BeiJing", "names": [ "CN", "BeiJing", "BeiJing", "k8s", "System", "Kubernetes" ] }, "serial_number": "174360492872423263473151971632292895707129022309", "sans": [ "kubernetes", "kubernetes.default", "kubernetes.default.svc", "kubernetes.default.svc.cluster", "kubernetes.default.svc.cluster.local", "127.0.0.1", "10.64.3.7", "10.254.0.1" ], "not_before": "2017-04-05T05:36:00Z", "not_after": "2018-04-05T05:36:00Z", "sigalg": "SHA256WithRSA", ...           

分發證書

将生成的證書和秘鑰檔案（字尾名為

.pem

）拷貝到所有機器的

/etc/kubernetes/ssl

目錄下備用；

$ sudo mkdir -p /etc/kubernetes/ssl
$ sudo cp *.pem /etc/kubernetes/ssl           

本文轉自中文社群-

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