TLS使用指南(一):如何在Rancher2.x中进行TL
引 言
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这是一个系列文章,我们将在本系列中探索Rancher使用TLS证书的不同方式。TLS,安全传输层协议,是用于保护网络通信的加密协议。它是目前已经弃用的安全套接层(SSL)的继任者。
你可以从本系列中了解TLS如何集成到各种Rancher组件中以及如何准备环境以正确利用Rancher中的TLS。
为什么安全传输层协议(TLS)很重要?
Rancher在任何地方都可以使用TLS。因此,在安装Rancher之前,确定TLS终止选项十分重要。
1、 确认你想要执行的TLS终止类型,有以下几种类型:
自签名,由Rancher终止(这是默认的)
Let’s Encrypt,由Rancher终止
自带证书,由Rancher终止
- 外部TLS终止
2、 如果你选择了自带证书或外部TLS终止,那么请确保你有用于注册证书的CA证书的副本(仅需cert,不需要密钥)。Rancher在执行操作时需要这一文件。
3、 确保你知道Rancher要使用的主机名。这在安装之后不可更改。
建议你通过阅读文档来了解更多的细节:
https://docs.rancher.cn/
什么组件需要安全传输层协议
对于任何企业软件来说,你都需要在安装和使用之前确定特定的要求,包括存储要求、网络、在云端还是本地等等。在进行安装之前,你必须得明确回答这些问题。
对于Rancher来说,考虑因素之一是TLS。必须了解并计划使用Rancher进行TLS的方法,如此才能获得能够充分支持并且拥有良好功能的解决方案。
除了HTTPS安全之外,还有其他两个地方也十分需要TLS:
1、 kubectl
2、 节点和集群agent通信
注意,并不止以上两个地方会使用到TLS,只是上述两个地方更为常见。
理解kubectl TLS
首先,我们来看一下示例kubeconfig文件:
apiVersion: v1
kind: Config
clusters:
\- name: "sample"
cluster:
server: "https://rancher.example.org/k8s/clusters/c-1234"
certificate-authority-data: "LS0t..."
特别注意certificate-authority-data
的存在。该字段是CA证书的base64编码版本,这一CA证书可用于对Kubernetes API服务器提供的TLS证书进行签名。或者是Rancher在代理调用kube-apiserver
时提供的TLS证书。
为什么这个如此重要呢?因为kubectl使用certificate-authority-data
来确保是你(而不是冒名顶替者)正在连接到正确的集群。如果服务器提供的证书尚未由certificate-authority-data
中的证书签名,那么kubectl会警告你并且退出。基本上,你不会遭受MITM(中间人)***。
certificate-authority-data
中的值来自kube-ca
的CA证书(非Rancher集群或使用授权集群端点的Rancher集群),或者是Rancher CA证书(任意Rancher集群)。
请务必在此字段中输入正确的值,否则kubectl不会验证与你的Kubernetes集群的连接。这就是为什么在设置Rancher时需要正确配置TLS。
理解节点和集群Agent通信
在任意Rancher连接的集群(包括导入的或其他方式)中,需要部署两个工作负载:
1、cattle-cluster-agent
Deployment
2、cattle-node-agent
Deployment
每个工作负载执行一个特定的功能。总之,这两个agent连接到Rancher的API并在tcp/443上建立安全的websocket连接。然后,该websocket连接会用于Rancher与托管的节点或集群之间的双向通信。
集群agent连接到托管集群的Kubernetes API,这使Rancher可以通过websocket隧道执行API操作。当执行集群操作时(如升级、ectd快照等),节点agent将与RKE集群中的节点进行交互。
这两个agent都使用称为“CA checksum
”的配置值,该配置值将作为环境变量以CATTLE\_CA\_CHECKSUM
的形式传递给Pod。该值需要与kubectl相同——确保连接到正确的端点并方式MITM的发生。但是,校验和的工作原理略有不同。
cattle agent的CA checksum可以厌憎agent是否连接到Rancher API的正确实例。由于Rancher使用TLS保护其HTTPS API端点,因此agent容器可以使用此校验和来验证API端点提供的TLS证书是否正确。
其次,CATTLE\_CA\_CHECKSUM
未配置为CA证书的base64编码副本。相反,Rancher会生成CA证书的sha256
校验和,该证书用于签署Rancher TLS证书,并将该值放入CATTLE\_CA\_CHECKSUM
字段中。结果如下:
CATTLE\_CA\_CHECKSUM=b0af09b35ef086fcfc21e990fbd750720abe5c811dbea3ae40fe050a67f0bdb0e
当一个Rancher集群或节点agent调用Rancher API,它会将CA证书与其在Deployment和DaemonSet中配置的那一个进行比较。如果它们匹配,通信则会建立起来。
安全传输层协议(TLS)终止(termination)
当安装Rancher时有以下4种主要方式来终止TLS:
使用Rancher的自签名证书
使用Let’s Encrypt
自带证书
- 外部TLS终止
每种方法都有特定的要求,需要在具体操作中进行权衡。
使用Rancher的自签名证书
在终止TLS的四个选项中,这个可能是最简单的。在HA和单节点安装方案中,这也是Rancher的默认选项。也就是说,通过不将任何TLS特定的参数传递给helm install
或docker run
,来进行安装。
安装后,Rancher会生成一个CA证书(CN=cattle-ca
),并且使用该证书为其自身证书签名。根据你执行的安装类型,自签名证书的工作方式会有所不同。
单节点安装
容器启动后,设置前,Rancher在443端口上响应任意HTTPS请求,无论其目标Host值如何。这是如何成为可能的呢?
在这一状态下,Rancher会为你到达的任何主机名自动生成一个证书。如果是一个IP(如10.11.12.13
),那么Rancher会为该IP生成一个自签名(使用cattle-ca
)证书。如果是以一个主机名(如my-rancher.example.org
)到达此新的Rancher安装目录,同样也会以相同的方式生成一个自签名证书。
在Rancher使用单个证书之前,你需要完成设置步骤(设置管理员密码并确认Rancher主机名)。该证书对于在Rancher初始设置期间配置的主机名有效。
HA安装
在HA安装场景下,自签名证书需要你安装一个名为cert-manager
的应用程序。与单节点Rancher管理CA证书本身不同,HA rancher使用cert-manager
来处理证书的生命周期。你可以根据以下指引将cert-manager安装到你准备好的Kubernetes集群中:
https://rancher.com/docs/rancher/v2.x/en/installation/k8s-install/helm-rancher/
一旦你完成cert-manager的安装,下一步是安装rancher。使用自签名证书是Rancher的默认设置,所以执行helm install时实际上只有一个强制性参数:
--set hostname=
该参数是强制性的,因为Rancher HA安装不具有与单节点安装相同的即时证书生成功能。因此,一旦你设置了主机名,该主机名将用于Rancher安装的整个生命周期。所以你必须确保你的设置是正确的。
然后cert-manager将会生成一个证书,该证书作为一个secret存储在cattle-system
命名空间中,名为tls-rancher-ingress
。
本文就到此结束啦,本系列的第二篇文章将会为大家介绍其他类型的TLS终止选项。
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