Kubernetes认证入门指南

Kubernetes用来执行安全访问和权限的步骤有3个——认证（Authentication）、授权（Authorization）和准入（Admission）。在本文中，我们先开始了解认证（Authentication）。

在认证中第一个需要考虑的是身份认证（Identity）。

身份认证简介

Kubernetes假设“user”是在Kubernetes之外管理的。在生产环境中，可以采用LDAP（轻量级目录访问协议）、SSO（单点登录）、Kerberos或SAML（安全断言置标语言）进行身份认证管理。在开发或测试环境中，其他的认证策略也有可能会被使用到。

在Kubernetes中没有表达普通用户的对象，因此不能通过API将普通用户添加到集群中。

认证策略概览

Kubernetes通过认证插件使用认证代理、bearer token、客户端证书或HTTP基本授权来认证API请求。当向API server发出HTTP请求时，插件会尝试将以下属性与请求关联起来：

• Username：识别最终用户的字符串
• UID：识别最终用户的字符串，并试图比username格式更为一致，同时每个UID都是独特的。
• Groups：一组字符串，将用户与一组常见的分组用户关联起来
• Extra fields：字符串的映射，保存着授权者认为可能有用的额外信息。

所有这些值对认证系统来说都是不透明的，只有在authorizer对其进行解释时才有意义。Kubernetes管理员通常会启用多种认证方法。所需的两种最基本的方法是——服务账户的service account token再加上至少一种其他的用户认证方法。

X509客户端证书

• 从Kubernetes 1.4开始，客户端证书可以使用证书组织字段来表明用户的组成员资格。
• 要让一个用户拥有多个组成员资格，需要在证书中包含多个组织字段。
• 通过向API server传递 --client-ca-file=选项来启用客户端证书认证。
• 引用的文件必须包含一个或多个证书颁发机构，用于验证提交给API server的客户证书。
• 如果出示客户端证书并进行验证，则使用主体的通用名作为请求的用户名。

例如，使用openssl命令行工具来生成证书签名请求：

openssl req -new -key <pem_file>.pem -out <out-csr-file>.pem -subj "/CN=admin/O=prod/O=dev/O=uat"

这将为用户名admin创建一个CSR（证书签名请求），该用户名属于以下3个组：prod、dev和uat。

静态Token文件

当在命令行中给出--token-auth-file=选项时，API Server会从文件中读取bearer token。如今，token无限期存在，如果不重启API Server，就无法更改token列表。Token文件是一个csv文件，至少有3列：token、用户名、user uid，后面可能还会有组名（这是可选的）。

token, user, uid,"prod,dev,uat"

请注意：如果你有超过1个组，该列必须使用双引号。

在请求中放入一个bearer token

当使用来自HTTP客户端的bearer token认证时，API server期望授权请求头的值为Bearer 。bearer token必须是一个字符序列，可以只需使用HTTP的编码和引用功能就可以将其放在HTTP请求头的值中。例如，如果Bearer Token是ad644f3f-bfch-295b-75bk-h9g8ngf36hb6，那么它将出现在HTTP请求头中，如下所示：

Authorization: Bearer ad644f3f-bfch-295b-75bk-h9g8ngf36hb6

静态密码文件

通过向API server传递--basic-auth-file=选项来启用基本认证。现在，基本的认证凭证将无限期地持续下去，而且如果不重新启动 API server，就无法更改密码。

基本的 auth 文件是一个 csv 文件，至少有 3 列：密码、用户名、用户 ID。在Kubernetes 1.6及以后的版本中，你可以指定一个可选的第4列，包含逗号分隔的组名。如果你有多个组，你必须用双引号(")括住第4列的值。

password,user,uid,"group1,group2,group3"

当使用来自HTTP客户端的基本认证时，API server期望Authorizationheader的值为：

Basic BASE64ENCODED(USER:PASSWORD)

服务账户Token

服务账户是一个自动启用的身份认证器，它使用签名的bearer token来验证请求。该插件需要2个可选的标志：

--service-account-key-file

一个包含PEM编码密钥的文件，用于签署bearer token。如果没有指定，将使用API server的TLS密钥。

--service-account-lookip

如果启用了，从API sever上删除的token将被撤销。

服务账户通常由API server自动创建，并通过ServiceAccount 准入控制器与集群中运行的Pod相关联。

Bearer Token会被挂载到众所周知的位置的Pod中，并允许集群内进程与API Server对话。账户可以使用PodSpec的serviceAccountName字段与Pod显式关联。

注意，serviceAccountName通常会被省略，因为这是自动完成的。

练习实践：使用ServiceAccount Token

使用以下命令可以创建ServiceAccount：

kubectl create serviceaccount testuser

创建的密钥包含API server的公共CA和签名的JSON web Token（JWT）。以下命令可以显示出揭示相关密钥的yaml：

kubectl get serviceaccount testuser -o yaml

以下命令可以显示可用Token：

kubectl get secrets

要获得编码的token数据，请输入：

kubectl get secret testuser-token-mgtnp -o yaml

你可以将编码后的token数据复制并粘贴到https://jwt.io/ 以查看有效载荷。使用你选择的编辑器输入以下yaml文件（test-pod.yaml），以运行一个pod：

apiVersion: v1 
kind: pod 
metadata:  
  name: test-pod 
spec:  
  serviceAccountName: testuser  
  container:  
  - name: alpine:3.7    
    command:    
    - "sh"    
    - "-c"    
    - "sleep 100"

然后使用以下命令启动pod：

kubectl apply -f test-pod.yaml

使用describe可以查看更详细的内容：

kubectl describe test-pod

现在，我们有一个正在运行的pod，名为test-pod，让我们进入交互模式并运行一个shell：

kubectl exec -it test-pod -- sh

如果你想在docker容器内运行shell，所使用的命令与docker命令类似。这时，我们将会收到一个提示，然后进入Alpine Linux系统，该系统是在pod中的一个容器内运行的。为了打开被复制到容器中的token，你需要运行以下命令：

cat /var/run/sercrets/kubernetes.io/serviceaccount/token

复制输出并将该token粘贴在https://jwt.io/上Encoded部分。在另一边你会得到token的类型、命名空间、ServiceAccount名称、密钥名称等。

这几乎以一种十分直观的方式向你说明了Kubernetes如何在token中进行身份验证有效载荷。

作者：
Sudip Sengupta
链接：
https://dzone.com/articles/kubernetes-authentication