如何进行k8s的认证和授权

如何进行k8s的认证和授权,很多新手对此不是很清楚,为了帮助大家解决这个难题,下面小编将为大家详细讲解,有这方面需求的人可以来学习下,希望你能有所收获。

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一、概述

Kubernetes只负责管理Service账户,不管理普通用户的账户。Kubernetes没有代表普通用户帐户的对象。 普通用户信息无法通过API添加到集群。普通用户由外部独立服务管理。K8s通过authentication插件来实现用户认证。K8s本身不管理用户,也不会提供token。

二、k8s支持的认证类型

K8s支持X509 Client证书、token、basic auth认证等。

X509 Client证书:
     
启动API Server时通过--client-ca-file=SOMEFILE选项提供给API Server。
静态token文件:
     
1)启动API Server时通过--token-auth-file=SOMEFILE选项提供给API Server。
      token文件是csv文件,包含如下内容:
          token,user,uid,"group1,group2,group3"
     2)通过在http header中提供token信息以完成认证
        Authorization: Bearer 31ada4fd-adec-460c-809a-9e56ceb75269
            31ada4fd-adec-460c-809a-9e56ceb75269为具体的token值。
Bootstrap Token
   
相比于静态token而言,此类token可动态管理。
basic auth:
     1)需要将包含password、username、uid、group等信息的csv文件通过--basic-auth-file=SOMEFILE选项提供给API Server,在API Server启动时加载。
     2) 需要在http的header中填写Authorization头,其中包含“USER:PASSWORD”的Base64编码后的字符串。
OpenID Connect Token:
   
采用OAuth3令牌响应的id_token(而不是access_token)作为承载令牌。
    需要首先向身份提供商进行身份验证。然后采用身份提供商给你的id_token访问K8s。在Header中添加:Authorization: Bearer XXXXXXX
    要使用该认证方式,需要配置API Server:
          --oidc-issuer-url  身份提供商的URL,如:https://accounts.google.com,必选
          --oidc-client-id  客户端标识,如:kubernetes  ,必选
          其他可选参数参见:https://kubernetes.io/docs/reference/access-authn-authz/authentication/#openid-connect-tokens

   身份提供商需要支持OpenID Connect规范。如何进行k8s的认证和授权
  webhook Token认证: 
     
集群中需要配置如下两个参数:
      --authentication-token-webhook-config-file   用于配置remote service(负责认证)的文件
      --authentication-token-webhook-cache-ttl   用于配置身份认证结果的缓存时间,默认2分钟
     webhook采用kubeconfig文件格式进行配置,文件中clusters是指remote service,而users是指API服务器webhook,如下示例:

# Kubernetes API version
apiVersion: v1
# kind of the API object
kind: Config
# clusters refers to the remote service.
clusters:
  - name: name-of-remote-authn-service
    cluster:
      certificate-authority: /path/to/ca.pem         # CA for verifying the remote service.
      server: https://authn.example.com/authenticate # URL of remote service to query. Must use 'https'.

# users refers to the API server's webhook configuration.
users:
  - name: name-of-api-server
    user:
      client-certificate: /path/to/cert.pem # cert for the webhook plugin to use
      client-key: /path/to/key.pem          # key matching the cert

# kubeconfig files require a context. Provide one for the API server.
current-context: webhook
contexts:
- context:
    cluster: name-of-remote-authn-service
    user: name-of-api-sever
  name: webhook

       当客户端需要认证携带的token时,authentication webhook向remote service POSTs一个 JSON格式的authentication.k8s.io/v1beta1 TokenReview对象,如下示例:

{
  "apiVersion": "authentication.k8s.io/v1beta1",
  "kind": "TokenReview",
  "spec": {
    "token": "(BEARERTOKEN)"
  }
}

  remote service需要解析上述json,并对token进行校验,然后通过response填写校验结果,成功的response如下示例,且http code必须是2XX:

{
  "apiVersion": "authentication.k8s.io/v1beta1",
  "kind": "TokenReview",
  "status": {
    "authenticated": true,
    "user": {
      "username": "janedoe@example.com",
      "uid": "42",
      "groups": [
        "developers",
        "qa"
      ],
      "extra": {
        "extrafield1": [
          "extravalue1",
          "extravalue2"
        ]
      }
    }
  }
}

 失败的response如下示例:

 {

  "apiVersion": "authentication.k8s.io/v1beta1",
  "kind": "TokenReview",
  "status": {
    "authenticated": false
  }
}

Authenticating Proxy:
   
API服务器可以根据header values配置来识别users ,如X-Remote-User。
    在API Service启动时进行相关配置,指明http的header中哪些key代表用户名、哪些代表用户的group等,如下示例:
     --requestheader-username-headers=X-Remote-User
     --requestheader-group-headers=X-Remote-Group
     --requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra-
   如果发送请求如下:
GET / HTTP/1.1
X-Remote-User: fido
X-Remote-Group: dogs
X-Remote-Group: dachshunds
X-Remote-Extra-Acme.com%2Fproject: some-project
X-Remote-Extra-Scopes: openid
X-Remote-Extra-Scopes: profile
    将产生如下用户信息:
name: fido
groups:
- dogs
- dachshunds
extra:
  acme.com/project:
  - some-project
  scopes:
  - openid
  - profile

   为了防止header欺骗,Authenticating Proxy需要在检查请求header之前,向API服务器提交有效的客户端证书,以针对指定的CA进行验证。
    
   
–requestheader-client-ca-file  必选, PEM-encoded的证书包。在为用户名检查请求header之前,必须根据指定文件中的证书颁发机构呈现和验证有效的客户端证书。

 –requestheader-allowed-names 可选,(common names)通用名称(cn)List。如果设置,则在检查请求header用户名之前,必须提交List中指定(common names)通用名中有效的客户端证书。

 CA证书生成脚本:  

#!/bin/bash

mkdir -p ssl

cat << EOF > ssl/req.cnf
[req]
req_extensions = v3_req
distinguished_name = req_distinguished_name
[req_distinguished_name]
[ v3_req ]
basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
subjectAltName = @alt_names
[alt_names]
DNS.1 = dex.example.com
EOF

openssl genrsa -out ssl/ca-key.pem 2048
openssl req -x509 -new -nodes -key ssl/ca-key.pem -days 10 -out ssl/ca.pem -subj "/CN=kube-ca"

openssl genrsa -out ssl/key.pem 2048
openssl req -new -key ssl/key.pem -out ssl/csr.pem -subj "/CN=kube-ca" -config ssl/req.cnf
openssl x509 -req -in ssl/csr.pem -CA ssl/ca.pem -CAkey ssl/ca-key.pem -CAcreateserial -out ssl/cert.pem -days 10 -extensions v3_req -extfile ssl/req.cnf

三、K8s双向认证

k8s双向认证时,客户端证书的O={group},CN={username}
webhook方式下,k8s收到客户端证书解析group和username,与webhook插件进行交互对用户及权限进行认证
客户端kubeconfig只需要在users下配置客户端证书和私钥文件:
    client-certificate
    client-key
    embed-certs=true

注:接入CISM时填写group和username、选择CA根证书文件,VNFM服务端自动生成客户端证书和秘钥文件,动态修改kubeconfig配置文件
或直接选择客户端证书,这种场景下需要事先确定VNFM使用的用户名和对应的group,先制作客户端证书,建议采用这种方式。界面上不需要用户填写group和username

webhook token认证:
    从webhook的组件获取token
    在header中带给k8s
    k8s和webhook通讯对token进行认证
    webhook返回认证结果(用户名、组、额外信息)
    
   
服务端开启--authentication-token-webhook-config-file和--authentication-token-webhook-cache-ttl
# Kubernetes API version
apiVersion: v1
# kind of the API object
kind: Config
# clusters refers to the remote service.
clusters:
  - name: name-of-remote-authn-service
    cluster:
      certificate-authority: /path/to/ca.pem         # CA for verifying the remote service.
      server: https://authn.example.com/authenticate # URL of remote service to query. Must use 'https'.

# users refers to the API server's webhook configuration.
users:
  - name: name-of-api-server
    user:
      client-certificate: /path/to/cert.pem # cert for the webhook plugin to use
      client-key: /path/to/key.pem          # key matching the cert

# kubeconfig files require a context. Provide one for the API server.
current-context: webhook
contexts:
- context:
    cluster: name-of-remote-authn-service
    user: name-of-api-sever
  name: webhook

webhook授权:
   
服务端开启--authorization-webhook-config-file
# Kubernetes API version
apiVersion: v1
# kind of the API object
kind: Config
# clusters refers to the remote service.
clusters:
  - name: name-of-remote-authz-service
    cluster:
      # CA for verifying the remote service.
      certificate-authority: /path/to/ca.pem
      # URL of remote service to query. Must use 'https'. May not include parameters.
      server: https://authz.example.com/authorize

# users refers to the API Server's webhook configuration.
users:
  - name: name-of-api-server
    user:
      client-certificate: /path/to/cert.pem # cert for the webhook plugin to use
      client-key: /path/to/key.pem          # key matching the cert

# kubeconfig files require a context. Provide one for the API Server.
current-context: webhook
contexts:
- context:
    cluster: name-of-remote-authz-service
    user: name-of-api-server
  name: webhook


双向认证和token可以并存,如下:

user 定义用于向 kubernetes 集群进行身份验证的客户端凭据。

可用凭证有 client-certificate、client-key、token 和 username/password以及embed-certs。
username/password 和 token 是二者只能选择一个,但 client-certificate 和 client-key 可以分别与它们组合。

可以使用 kubectl config set-credentials 添加或者修改 user 条目。

--embed-certs=true:将 ca.pem 和 admin.pem 证书内容嵌入到生成的 kubectl.kubeconfig 文件中(不加时,写入的是证书文件路径);

helm方式访问k8s时,如果要支持token,需要在kubeconfig中设置token,如果token动态获取,则需要定时修改kubeconfig文件。


kubeconfig例子:
apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
    certificate-authority: fake-ca-file
    server: https://1.2.3.4
  name: development
- cluster:
    insecure-skip-tls-verify: true
    server: https://5.6.7.8
  name: scratch
contexts:
- context:
    cluster: development
    namespace: frontend
    user: developer
  name: dev-frontend
- context:
    cluster: development
    namespace: storage
    user: developer
  name: dev-storage
- context:
    cluster: scratch
    namespace: default
    user: experimenter
  name: exp-scratch
current-context: ""
kind: Config
preferences: {}
users:
- name: developer
  user:
    client-certificate: fake-cert-file
    client-key: fake-key-file
- name: experimenter
  user:
    password: some-password
    username: exp

其中certificate-authority、client-certificate、client-key是证书和秘钥文件的路径,如果使用BASE64加密后的数据,则需要采用下面的代替:
certificate-authority-data, client-certificate-data, client-key-data

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文章题目:如何进行k8s的认证和授权
标题来源:http://scyanting.com/article/geigcg.html