K8s 安全防护：认证、授权与网络计谋保障集群安全

目次
一、弁言
二、K8s 认证机制
（一）认证的概念
（二）常见的认证方式
三、K8s 授权机制
（一）授权的概念
（二）常见的授权模式
四、K8s 网络计谋
（一）网络计谋的概念
（二）网络计谋的创建和应用
（三）网络计谋的作用
五、总结

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一、弁言


在当今数字化时代，随着企业对容器化和 Kubernetes（K8s）技术的广泛应用，K8s 集群的安全问题变得尤为重要。K8s 集群通常承载着关键业务应用和敏感数据，一旦遭受安全威胁，可能会导致数据泄露、服务中断等严重后果。为了保障 K8s 集群的安全，需要从多个层面进行防护，其中认证、授权和网络计谋是至关重要的三个方面。本文将详细先容 K8s 中认证、授权的机制以及怎样利用网络计谋来保障集群安全。
二、K8s 认证机制

（一）认证的概念


认证是确定用户或客户端身份的过程。在 K8s 中，当用户或客户端向 API Server 发送哀求时，API Server 需要验证哀求者的身份，确保只有正当的用户或客户端能够访问集群资源。
（二）常见的认证方式

• 客户端证书认证
  客户端证书认证是一种基于公钥基础设施（PKI）的认证方式。K8s 集群的管理员会为每个用户或客户端生成一对公私钥和证书。用户在向 API Server 发送哀求时，需要提供客户端证书，API Server 会使用预先设置的 CA 证书来验证客户端证书的有效性。如果证书有效，则认为哀求者的身份正当。
  设置客户端证书认证的步骤如下：
  

• 生成 CA 证书和私钥。
  
• 为用户生成私钥和证书署名哀求（CSR）。
  
• 使用 CA 证书和私钥对用户的 CSR 进行署名，生成用户证书。
  
• 在 kubeconfig 文件中设置用户的证书信息。
  

• Token 认证
  Token 认证是通过一个预先分配的令牌（Token）来验证用户身份。用户在哀求 API Server 时，需要在哀求头中包含 Token。API Server 会验证 Token 的有效性，如果 Token 有效，则允许哀求继承处理。Token 可以是静态的，也可以是动态生成的。例如，ServiceAccount Token 是 K8s 中为 Pod 主动生成的一种 Token，用于 Pod 与 API Server 之间的认证。
  
• HTTP 基本认证
  HTTP 基本认证是一种简单的认证方式，用户在哀求时需要提供用户名和暗码。API Server 会验证用户名和暗码的正确性。但由于 HTTP 基本认证是以明文形式传输用户名和暗码的，存在一定的安全风险，通常需要结合 HTTPS 来使用。
  

三、K8s 授权机制

（一）授权的概念


授权是在认证通过后，确定用户或客户端是否有权限执行特定操作的过程。K8s 中的授权机制会根据用户的身份和哀求的资源、操作类型等信息，判断用户是否具有相应的权限。
（二）常见的授权模式

• 基于脚色的访问控制（RBAC）
  RBAC 是 K8s 中最常用的授权模式。它通过界说脚色（Role）和脚色绑定（RoleBinding）来实现权限管理。脚色界说了一组权限规则，例如可以对哪些资源进行哪些操作；脚色绑定则将脚色与用户、用户组或 ServiceAccount 关联起来。
  创建一个简单的 RBAC 示例：
  

yaml

1. # 定义一个角色
2. apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
3. kind: Role
4. metadata:
5.   namespace: default
6.   name: pod - reader
7. rules:
8.   - apiGroups: [""]
9.     resources: ["pods"]
10.     verbs: ["get", "list"]
12. # 定义一个角色绑定
13. apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
14. kind: RoleBinding
15. metadata:
16.   name: read - pods
17.   namespace: default
18. subjects:
19.   - kind: User
20.     name: jane
21.     apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
22. roleRef:
23.   kind: Role
24.   name: pod - reader
25.   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

复制代码

这个示例中，界说了一个名为 pod - reader 的脚色，该脚色具有获取和列出 Pod 的权限。然后通过脚色绑定将这个脚色授予用户 jane。

• 基于属性的访问控制（ABAC）
  ABAC 是一种基于属性的授权模式，它根据用户的属性（如用户名、用户组）、资源的属性（如资源名称、命名空间）和操作的属性（如操作类型）等信息来进行授权决策。ABAC 需要管理员手动设置计谋文件，界说各种属性和规则之间的关系。
  
• Webhook 授权
  Webhook 授权是一种将授权决策委托给外部服务的方式。当 API Server 吸收到哀求时，会将哀求信息发送到外部的 Webhook 服务，由 Webhook 服务根据自己的逻辑进行授权决策，并将效果返回给 API Server。
  

四、K8s 网络计谋

（一）网络计谋的概念


K8s 网络计谋用于控制 Pod 之间以及 Pod 与外部网络之间的网络通信。通过界说网络计谋，可以限制哪些 Pod 可以与哪些 Pod 进行通信，以及允许的通信协媾和端口等。
（二）网络计谋的创建和应用


网络计谋通过 NetworkPolicy 资源对象来界说。以下是一个简单的网络计谋示例，限制只有带有特定标签的 Pod 可以访问某个 Pod：

yaml

1. apiVersion: networking.k8s.io/v1
2. kind: NetworkPolicy
3. metadata:
4.   name: access - to - my - pod
5.   namespace: default
6. spec:
7.   podSelector:
8.     matchLabels:
9.       app: my - app
10.   ingress:
11.     - from:
12.         - podSelector:
13.             matchLabels:
14.               access: allowed

复制代码

这个网络计谋表现，只有带有 access: allowed 标签的 Pod 才能访问带有 app: my - app 标签的 Pod。
要应用网络计谋，只需使用 kubectl apply 下令：

bash

1. kubectl apply -f network - policy.yaml

复制代码

（三）网络计谋的作用

• 隔离不同业务应用：可以通过网络计谋将不同的业务应用隔脱离来，防止一个应用的安全漏洞影响到其他应用。
  
• 防范外部攻击：限制 Pod 与外部网络的通信，只允许须要的流量进入和流出，淘汰被攻击的风险。
  

五、总结


认证、授权和网络计谋是保障 K8s 集群安全的重要手段。通过合理设置认证机制，可以确保只有正当的用户和客户端能够访问集群；利用授权机制，可以精确控制用户和客户端对集群资源的操作权限；应用网络计谋，可以有效隔离 Pod 之间的网络通信，防范网络攻击。在实际应用中，需要根据企业的安全需求和业务场景，综合运用这些安全防护措施，构建一个安全可靠的 K8s 集群情况。

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