Kubernetes secrets 加密处理的几种方式 | IDCF - 个人文章

前言

Kubernetes 已经毫无争议地成为了云原生时代的事实标准，在 Kubernetes 上部署应用程序也变得简单起来（无论是采用 kustomize 还是 helm），虽然对于敏感信息（比如用户名、密码、token 和证书等）的处理，Kubernetes 自己提供了 secret 这种方式，但其是一种编码方式，而非加密方式，如果需要用版本控制系统（比如 git）来对所有的文件、内容等进行版本控制时，这种用编码来处理敏感信息的方式就显得很不安全了（即使是采用私有库），这一点在实现 GitOps 时，是一个痛点。

基于此，本文就介绍三种可以加密 Kubernetes secret 的方式：Sealed Secrets、Helm Secrets 和 Kamus。

一、Sealed Secrets

Sealed Secrets 充分利用 kuberntes 的高扩展性，通过 CRD 来创建一个 SealedSecret 对象，通过将加密的内容存储在扩展 SealedSecret 对象中，而 SealedSecret 只能够被运行于目标集群上的 controller 解密，其他人员和方式都无法正确解密原始数据。SealedSecret 对象同时又会生成与其名称相同的 secret 对象，随后就可以按照常规方式使用 secret 对象了。最后将加密后的文件直接推送至版本控制系统即可，而不用担心敏感信息被泄漏。

1.1 原理

Sealed Secrets 加解密的原理简单来说就是：安装的时候 controller 会生成一对用于加密的 key，加密时在客户端 kubeseal 的帮助下，将包含敏感信息的 kubernets secrets 内容加密转变为一个包含有加密信息的 Kubernetes SealedSecrets 对象；解密时在 controller 的帮助下将 Kubernetes SealedSecrets 对象内的内容进行解密，然后生成常规的 kubernetes secret 对象。

下面分加解密两部分（encryption 和 decryption）来介绍 Sealed Secrerts 的工作原理。

1.2 加密（encryption）

kubeseal 使用位于 cluster controller 生成的 public key 来加密，将 secrets 对象的内容加密转变成 SealedSecrets 对象。public key 和 private key 在安装 controller 的时候，以 secret（如下的 sealed-secrets-key217vf）的形成存放，可以在安装 controller 所在的 ns 下面查看。

$ kubectl -n kube-system get secret | grep sealed-secret
sealed-secrets-controller-token-qv2n5            kubernetes.io/service-account-token   3      6d4h
sealed-secrets-key2l7vf                          kubernetes.io/tls                     2      6d4h

1.3 解密（decryption）

当将加密后生成的 SealedSecrets 对象进行部署时（kubectl apply/create），controller 会先拿 private key 进行解密，然后再生成与 SealedSecrets 同名的 Secret 对象，而此时的 Secret 对象保存的是经过 base64 编码后的信息，随后可以像正常使用 secret 一样使用这些信息。

SealedSecrets 和 Secret 两者的关系与 Deployment 和 Pod 之间的关系类似。

1.4 安装

Sealed Secrets 有两部分组成：

安装于集群侧的 controller
客户端工具 kubeseal

所以安装也分两步，安装 controller 和 kubeseal。可以先安装 controller，执行如下命令即可：

$ kubectl apply -f https://github.com/bitnami-labs/sealed-secrets/releases/download/v0.14.1/controller.yaml

随后查看 kube-system ns 下面的 controller pod：

$ kubectl -n kube-system get pods | grep seal
sealed-secrets-controller-64b74f67b-4wtj7   1/1     Running   0          153m

接着安装客户端工具 kubeseal。这个可以根据自己的 OS 来选用不同的安装方式，以 MacOs 为例：

$ brew install kubeseal

通过查看 kubeseal 的版本来确定是否安装成功：

$ kubeseal --version
kubeseal version: v0.14.1

此时，两部分均安装成功，下面可以使用了。

1.5 使用

选择一个包含有需要加密的 secret 的文件，内容如下：

apiVersion: v1
data:
  username: eGlhb21hZ2U=
  password: cGFzc3cwcmQ=
  token: MWU0ZGdyNWZncmgzcmZmZ3JodG9ubmhyaHI=
kind: Secret
metadata:
  name: seal-test-secret
  namespace: test
type: Opaque

将上述内容写入一个 yaml 文件，比如 test-secret.yaml，然后执行如下命令加密：

$ kubeseal < test-secret.yaml > test-seal-secret.yaml

可以查看 test-seal-secret.yaml 文件的内容：

{
  "kind": "SealedSecret",
  "apiVersion": "bitnami.com/v1alpha1",
  "metadata": {
    "name": "seal-test-secret",
    "namespace": "test",
    "creationTimestamp": null
  },
  "spec": {
    "template": {
      "metadata": {
        "name": "seal-test-secret",
        "namespace": "test",
        "creationTimestamp": null
      },
      "type": "Opaque"
    },
    "encryptedData": {
      "password": "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",
      "token": "AgBRi4NZunaJtHyP5aAoWmGtEXBipbFIb/n4ep8wdg+eka5xbDeLZwNCLofbUL+u0pP/CHSJeWl62mVPJhZdOKE+Su0b8a78im0+xsochaMQf0AI1GGL/Fo08HI8paP8k404gwAtonocIFSis3YooU0nyVD+lYH+k09FGABI+RmVLc2XkuIr96TTL4xsdSM5L0Ks2SFQKcQ42JfFWtNdXz6lr/IODsZop0/xAk6ffbsGGmCUjwusUU3Wp0MR25ntYT8ySuO6W7xkfGozEFzztteBJs28SHLf5HUi6BbYVnsZibrFF3BZP5aNnBg2TIgo3+dbX6EPHM904By3Z9XTBxsQfH6p1VoyUf0EGKZnUnJFezFtN9m2tyKbV/Z/5vCh9kVp6Yn/BE/AwGAH7kqqjPtHTnZiq+Xy1UwV4/eHkxGAvSAR3Z6wTQCt/rwqGrQi2eGpIcyjxTwlPYaVjfx3L+1tnBR966lGLnhwX0I6b6whXAm3hRb1AhYFnuyF/CoG/PEmQsMU5GfkroQkb5LL+UeCYKbjvMvgCe2hFxfh3dcGJ9E3dad9W0rSKrPd5t/dR1kDtItHau36+G9PSVyqRD1yt0MS2vLLUQu7t2RhiIPrl20fkbnum9JAfmLlgliHIiQPHASL32CXB6EzsgqRX6w8TmWNOSvlR7LU8JZtd4Gmiw9wGBh7JEGodkaH6lc5ndQluykC18RUXtuLft+S4dnQCApHX6FoIGZjug==",
      "username": "AgCgBQc/fhGqB0YBGfXzhybC6YXJeLkOZyi7Z7Y+HjfnYSg4Q/Zh8Kn7UEbq9CwEl+CtagARjKmLfhIcAqFWS8+h8j4A2xNq7gzLnv+eCo0vFDPTddDVvdb6ixmRvF5rzD1gZ2vxWzlWVqk7x0wt8wCE90S0yu40j+JOaqH35Ir3kb4NgTMXk6Yqlidw06r3P2cqbZ0jBleOFf5eRfiu0ZquU5PJ/J7t9Pecx9S8mlitTtFPlvpVprNPB+XPSz2uwcwNW9i5OBUgR3PXsOjILLog8SiWYyk7bHaWnJtZ+JVEi9isy4EiwyrDY5kHRK2kB9Nnf6a9zz2krP7W+w9a3qXJkv8GP9D2+FN9Pj+2WP4r0hz7JL0i5q9bcc5HgBKP946u87z2lEjv2ioUAghaG/zwol3q+tKv0i6pPe0guGRCdpMlXa1Z1deOBJvxJXanTrIwi7dVc/bCsRGMRyYwD6hWhe1JjxgBjc/YbbBj8JJVdHrc2tGYFBU9qG2Kv3cAZMRrMXvKUkTK8JiMVzN0/DHEtdNv1PW4U3hlAqt5b62WahyzdHNVqHycwe+Ogz0BfTdohlxftv5qQYx0SEynXaIY+WltRnCnYrY1Kg1/DmsWYCGy++TO+6cEEwISPe/FM1peidsXVf5S3DCUQWE6aMK/6XDzukZoTjor/8JPkHc56Pk1Paty0yrP+YdL5R5m3IERzHoD"
    }
  }
}

可以看到内容已经得到了加密，接下来就需要创建 SealedSecret 对象了：

$ kubectl -n test apply -f test-seal-secret.yaml

接着查看 SealedSecret 和 secret：

$ kubectl -n test get SealedSecret,secret
sealedsecret.bitnami.com/seal-test-secret   4s
secret/seal-test-secret      Opaque       3      3s

在如下的 Deployment 中以环境变量的形式引用上述生成的 secret：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: devops
  name: devops
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: devops
  template:
    metadata:
      labels:
        app: devops
    spec:
      restartPolicy: Always
      containers:
      - name: devops
        image: dllhb/devopsday:v0.6
        imagePullPolicy: Always
        envFrom:
          - secretRef:
              name: test-secret
        ports:
        - containerPort: 9999
          name: http
          protocol: TCP

使用下面命令部署：

$ kubectl -n test apply -f test-deploy.yaml
deployment.apps/devops created

查看 pod 状态，并查看环境变量（secret 是以环境变量的形式注入 pod 内的）：

$ kubectl -n test get pods
devops-b48df6659-gmjtr    1/1     Running   0          21s
$ kubectl -n test exec -it devops-b48df6659-gmjtr sh
env | grep -E "username|password|token"
username=xiaomage
token=1e4dgr5fgrh3rffgrhtonnhrhr
password=passw0rd

说明 secret 注入成功。其他的 secret 类型，比如 tls、dockerconfigjson 等都可以用上面的方式进行使用。

最后就可以将包含 secret 信息且经过加密的文件 test-seal-secret.yaml 推送至版本管理系统，比如 GitHub。

二、Helm Secrets

Helm Secrets 是 Helm 的一个插件，用来对于 Helm Chart 中的敏感信息进行加密。

2.1 原理

Helm Secrets Plugin 可以使用多种加密方式来对敏感信息进行加解密（本文介绍 sops）。加密时使用helm secrets enc 命令对需要加密的文件内容进行加密；解密时helm secrets使用dec将加密内容进行解密，并添加在 values.yaml 文件中，后续的使用直接取用 values.yaml 文件中的值即可。

2.2 加密

使用helm secerts enc 对位于helm_vars目录下的secrets文件加密时，helm secrets plugin会使用 public key 对内容进行加密（可看下文以 sops 为例讲述的 demo）。

2.3 解密

使用helm secrets install/upgrade命令对应用程序进行安装或更新的过程中，需要指定经过加密后的 secret 文件（-f 指定，通常位于 helm_vars 目录下），helm secrets plugin 会选择 private key 对加密的数据进行解密，解密后的数据在 values.yaml 文件中可找到，在 helm chart 的 template 目录下的 secret 文件只需要引用相关的值即可（.Values.xxx）。

2.4 安装

安装的前提条件：

helm(>2.3)
sops

sops 是一个加密文件的编辑器，支持 YAML、JSON、ENV、INI 和二进制格式，并使用 AWS KMS、GCP KMS、Azure Key Vault 和 PGP 进行加密。

PGP（Pretty Good Privacy）是一种常用的加密方式。在 1990s（1991 年）由 Phil Zimmermann 所开发，现在归属于 Symantec 公司，它是商业软件，需要付费才能使用。而 GPG（GNU Privacy Guard）是一种基于 Open PGP 标准的加密方式。它是开源且免费的。所以本文的演示将使用 GPG 的方式。

由于sops采用非对称加密，所以需要先生成一对key。使用gpg --full-generate-key并输入必要的参数即可生成 key，如下：

$ gpg --full-generate-key
gpg (GnuPG) 2.2.12; Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

Please select what kind of key you want:
   (1) RSA and RSA (default)
   (2) DSA and Elgamal
   (3) DSA (sign only)
   (4) RSA (sign only)
Your selection? 1
RSA keys may be between 1024 and 4096 bits long.
What keysize do you want? (3072) 4096
Requested keysize is 4096 bits
Please specify how long the key should be valid.
         0 = key does not expire
      <n>  = key expires in n days
      <n>w = key expires in n weeks
      <n>m = key expires in n months
      <n>y = key expires in n years
Key is valid for? (0) 1y
Key expires at Sat Jan  8 12:12:10 2022 UTC
Is this correct? (y/N) y

GnuPG needs to construct a user ID to identify your key.

Real name: xiaomage
Email address: devops@xiaomage.com
Comment: gpg key generation
You selected this USER-ID:
    "xiaomage (gpg key generation) <devops@xiaomage.com>"

Change (N)ame, (C)omment, (E)mail or (O)kay/(Q)uit? O
We need to generate a lot of random bytes. It is a good idea to perform
some other action (type on the keyboard, move the mouse, utilize the
disks) during the prime generation; this gives the random number
generator a better chance to gain enough entropy.
We need to generate a lot of random bytes. It is a good idea to perform
some other action (type on the keyboard, move the mouse, utilize the
disks) during the prime generation; this gives the random number
generator a better chance to gain enough entropy.
gpg: key 8BA2C5716B5C007F marked as ultimately trusted

gpg: revocation certificate stored as '/root/.gnupg/openpgp-revocs.d/BCEB5797691E6C95E33A465D8BA2C5716B5C007F.rev'
public and secret key created and signed.

pub   rsa4096 2021-01-08 [SC] [expires: 2022-01-08]
      BCEB5797691E6C95E33A465D8BA2C5716B5C007F
uid                      xiaomage (gpg key generation) <devops@xiaomage.com>
sub   rsa4096 2021-01-08 [E] [expires: 2022-01-08]

可以查看生成的private key和public key：

private key 查看

gpg -K(gpg --list-secret-keys)

/root/.gnupg/pubring.kbx
------------------------
sec   rsa4096 2021-01-08 [SC] [expires: 2022-01-08]
      BCEB5797691E6C95E33A465D8BA2C5716B5C007F
uid           [ultimate] xiaomage (gpg key generation) <devops@xiaomage.com>
ssb   rsa4096 2021-01-08 [E] [expires: 2022-01-08]

public key 查看

gpg -k(gpg --list-keys)
gpg: checking the trustdb
gpg: marginals needed: 3  completes needed: 1  trust model: pgp
gpg: depth: 0  valid:   2  signed:   0  trust: 0-, 0q, 0n, 0m, 0f, 2u
gpg: next trustdb check due at 2022-01-08
/root/.gnupg/pubring.kbx
------------------------
pub   rsa4096 2021-01-08 [SC] [expires: 2022-01-08]
      BCEB5797691E6C95E33A465D8BA2C5716B5C007F
uid           [ultimate] xiaomage (gpg key generation) <devops@xiaomage.com>
sub   rsa4096 2021-01-08 [E] [expires: 2022-01-08]

在用 sops 加密数据之前，先创建一个.sops.yaml文件，写一个加密的规则，比如只加密 key 是 username 和 password 的敏感信息，而且需要指定 gpg 的 fingerprint。

cat << EOF > .sops.yaml
creation_rules:
  - encrypted_regex: '^(username|password)$'
    pgp: 'B1C77B2CCF5575FAF0DA6B882CA51446C98C9D85'
EOF

接着，将下面的敏感信息写入一个yaml文件：

cat << EOF > secrets.yaml
username: xiaomage
password: passw0rd
EOF

现在就可以用 sops 来加密数据了：

$ sops -e secrets.yaml
username: ENC[AES256_GCM,data:s6pInMY3eGM=,iv:5Q7JsntVoKjseD3ApWcgmYeedmGXj2A1/PyGCNFHGdE=,tag:vInq3NBLxvVWXsoVUD46Rw==,type:str]
password: ENC[AES256_GCM,data:Ua7de2w6Jgw=,iv:qYIjTW1D0dh20NA8FGu4XEGI16kvYGAWIk4iu3r/Gdg=,tag:b33tpsP1vCgqlpyCEDP88Q==,type:str]
sops:
    kms: []
    gcp_kms: []
    azure_kv: []
    hc_vault: []
    lastmodified: '2021-02-06T12:08:57Z'
    mac: ENC[AES256_GCM,data:QHHDRSO2PyJt0/OA67ex0R39gEjWEnwg0MSnBac8QtLNh3ncY+9D8IZw/WqVnbcaiPta2Pem96yJZTZP4pum9ZX446iRKldsAXNqS4+tmlfowpMWI+1DgOa1QCkhSDH9U/2URA1dzyn3cZLPFzb5Ai6YUEQ93sRjlPI+kHXl16c=,iv:jhFM/uJSeChikUv777qgYVDFCHQhQeXlUSjiHx5X8Ow=,tag:6QTo5CsXQoqr0fK1B947ug==,type:str]
    pgp:
    -   created_at: '2021-02-06T12:08:51Z'
        enc: |
            -----BEGIN PGP MESSAGE-----

            hQIMA/AYjF0OZ4PLAQ/+LRc5vgpRhOez8q9up8t+3OVM5QdnMwSYiuwLvjfInqqk
            K19jUfUhwXDGGtSMlTotYlTWqWCiSm7sYeqFB0/Lx9lCZY5BhCrVnK7u7m8azpWU
            osCQNmJehflqqnBmn82nblOGnDjM/FYkcnz4+NHUPNyYV5tWjzw9s8i/WhDeuNrf
            IPnGKRCGJunWlHDP3yWMo7bnCNU/TmuRiSpf7lQLsp/U71M5t1X8RajatO7DPecq
            caq3VZ+Ynx0Qcgyt+aHugZw5Sw9oFOT4WVqwLlC/NKvrjtY8pCQ1HtY5/agLHrDw
            Hn2Phz1aQ+l4EAarphXCiYAFw/LHD2tisbQoApXe5tud9CjiyMu/14qhQalLgQxA
            yGcMmhEH7Ke4bubaA0ZPo8hBXAkxfdeicSzB/e1IkUP4LtlQiwPldDcDShB6MROH
            sK3RpELhSaNdfQZxqDVN0CgjRS0/AjboWejjrLQHD1hVcUDAU2WTyfvIaSxKpHIx
            ONo5sTvzYOjU/BRTLn0EujRP414xadOtt+4gEQDrGacYAokuiK2ev0dinHo32EWY
            j/vsb0o3whNRpBEGMZTUrl9HSkt58FQZsmu5JnL3ZYKiujHFoQS/aOcxD0slUxhC
            PoCnce6PgmB78RHOLHaXkTrORc+6oMpCGN8/K1hjXE+eH/kk4jv8yVLwmbg9XjLS
            XgFTcQYs6nVTSoWVea62kRN4qlC/XTJ6D91HXRX5UyB3qrZ3k+w9TOlM9quYYI/B
            E0FqbFVSKT3ekPQqF91a7tV01FIxpfr4Mvzy2+8xsXiAQtDm52PSlk9eovkAMqU=
            =nafU
            -----END PGP MESSAGE-----
        fp: B1C77B2CCF5575FAF0DA6B882CA51446C98C9D85
    encrypted_regex: ^(username|password)$
    version: 3.6.1

可以看到 username 和 password 的值都被加密了。接下来就是使用这些加密内容了。

2.5 安装使用 Helm Secrets plugin

执行以下命令安装 helm-secrets plugin：

$ helm plugin install https://github.com/zendesk/helm-secrets

首先，创建一个演示用的 helm chart，并在根目录下创建一个名为helm_vars的目录，用来存放用来加密的 secret，如下所示：

$ tree
.
└── devsecops
    ├── Chart.yaml
    ├── charts
    ├── helm_vars
    │   ├── secrets.yaml
    │   ├── tls.crt
    │   └── tls.key
    ├── templates
    │   ├── NOTES.txt
    │   ├── _helpers.tpl
    │   ├── deployment.yaml
    │   ├── hpa.yaml
    │   ├── ingress.yaml
    │   ├── secrets.yaml
    │   ├── service.yaml
    │   ├── serviceaccount.yaml
    │   └── tests
    │       └── test-connection.yaml
    └── values.yaml

将需要加密的信息写入secrets.yaml文件里面，比如：

cat << EOF > secrets.yaml
secret_data:
  username: xiaomage
  password: passw0rd
EOF

使用 helm secrets 来加密上述文件：

$ helm secrets enc secrets.test.yaml
Encrypting secrets.test.yaml
Encrypted secrets.test.yaml

查看加密后的文件内容：

secret_data:
    username: ENC[AES256_GCM,data:O/1pyNsL3Gc=,iv:HZ0MrGWaBxM37cIkp/JdsA5gRzw6aJFfBR19rno3h5I=,tag:2SiMs46lonnwECc8RHfT/Q==,type:str]
    password: ENC[AES256_GCM,data:l15XlhZ4CsM=,iv:TMbV6+Rh2wGpMlHi7zJsHWM6IxMK2hBuMKsD82p8LiY=,tag:N4Kbftl//B1U2R9Khsduzg==,type:str]
sops:
    kms: []
    gcp_kms: []
    azure_kv: []
    hc_vault: []
    lastmodified: '2021-02-07T06:19:15Z'
    mac: ENC[AES256_GCM,data:dSXjEbKyBXVtqqSqshGXKUwDJcMVZrDf2GxFj0Oor3FDnNeS+bTY4Yubv1J0XlzU6yxO0Y87NzVN84unkF/Ph95JJV2opk6a0VTtaxKYOFUVneyY5WQ2glHEntX+aEq1lJkW1Sd34i/tvWeSABemIX4M2xcIOdIaCHgzk//vi9w=,iv:febius/ashzpdfKStJnQYVG/3FrVaYw102q87P9+egQ=,tag:/MUXrxhhOk6F8MS5wi7cLQ==,type:str]
    pgp:
    -   created_at: '2021-02-07T06:19:08Z'
        enc: |
            -----BEGIN PGP MESSAGE-----

            hQIMA7Oc9Dk1ccccARAAk7l23omTBRThnP7YC5AHdqzEO8Lapxc8ycWg5tsbM8eE
            JaRFn4u3/+dQdpL6xlHv1wu0kmrZUgG8P41WmNDIKb2GtAlHQk+bjjV2IU0lCEj7
            9UZXuAyhxHtVjHMBnzjppFh+6L0nH2K5AGaJWATwhO9M6CqmdCFnWJx7vAPfVQZF
            Li9zqHK/YsbwgEWKs0bVvJ1btB7u4J5olKagYaZhaFaLzwjbtXmEqDUpfmPkooNr
            7kPSVe8IMv/+MUaJY6uYNTBGWGrije4bY4A+hA/dUj4yN0gqqd796oc9GuN1MJSO
            cAAoiTW2Vrw3OdyP7PIJVuxlS9gXnxtBOjo+p/Ij91ELq+DnC+6bGS9UIeF+Y1RD
            h4siwx7I7hzk9tp+tXmsfdJit+usK6raPzYkcBgZVF8woKZsp2/qxloYyIFJ0sbK
            MO67+dcAg+AX0M0/u33t1BAMTt/LJ1V2ZQUl+yzjRSKfZ2bCmd/skkE3VZx2ls44
            LMngWZG7EzE39Onw9PB3ukXD7W+X+BThc2AJzVotrpDWbSI2/anoM9TMJjYfBjyU
            xBuTuoviT5ENdm14bGomww9G+Ean3dyC2vWoHhY2KfuPlSxZ6mDIDm5zAPkZZl5A
            QHjtaPT5qymPCpqy2X3yvK76zyJhfWYFIHguOy3JlDxiONC9DH1M6OVWoC69pPzS
            XgEtII9fTeLXFU5Jy9gJa5nNKEQY87OkSXl3TFAiQ9OmgDbuUHZuvQzlecsKwR2s
            mS7P7Z3Bb+eRakQ41Gzw4B7wmOrm2w0t4guVJDNIP/gQB0XBO1XZj4RsbMKn070=
            =yQ2R
            -----END PGP MESSAGE-----
        fp: B1C77B2CCF5575FAF0DA6B882CA51446C98C9D85
    encrypted_regex: ^(data|username|password|.dockerconfigjson|token|token1|key|crt)$
    version: 3.6.1

需要注意的是，此时只是加密了需要加密的内容，但是这些内容该怎么用呢？其实也比较简单，就是：正常用。举例来说，在 helm chart 中，正常用 secret 的方式如下：

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: test
  labels:
    app: devsecops
type: Opaque
data:
  {{- range $key, $value := .Values.secret_data}}
  {{ $key }} : {{ $value | b64enc | quote}}
  {{- end}}

而上面循环中引用的值.Values.secret_data就是来自于上面helm_vars目录下的加密文件。

怎么做到的呢？简单点说，就是执行 helm 的相关命令（install 或者 upgrade）时，会利用 sops 的 private key 将 helm\_vars 目录下的加密内容解密，并且“存放在”values.yaml 文件中，接下来的就和正常的 helm chart 使用是一样的了。在 chart中的 deployment.yaml 文件中引用 secret：

......
      containers:
        - name: {{ .Chart.Name }}
          image: "{{ .Values.image.repository }}:{{ .Values.image.tag | default .Chart.AppVersion }}"
          imagePullPolicy: {{ .Values.image.pullPolicy }}
          envFrom:
            - secretRef:
                name: test
......

接下来可以使用下面命令将前文的 chart 进行安装：

$ helm secrets install test . --namespace test -f helm_vars/secrets.yaml -f values.yaml

需要注意的是，在上面的命令中，必须指定helm_vars/secrets.yaml文件。
接着查看生成的pod、secret：

$ kubectl -n test get pods,secret
pod/test-devsecops-7876ffc8b7-967xr   1/1     Running   0          6s
secret/test      Opaque             2      8s

由于上面的 secret 是以环境变量的形式注入到 pod 里面的，可以查看进行验证：

$ kubectl -n test exec -it test-devsecops-7876ffc8b7-967xr sh
$ env | grep -E 'username|password'
username=xiaomage
password=passw0rd

可以看到 secret 解密成功，并成功注入 pod。

最后就可以将加密后的文件上传至源码管理系统了（比如用 git push 至 GitHub)。

三、Kamus

Kamus 是一款开源的采用零信任的 secret 加解密方式为 Kubernetes 应用程序安全处理 secrets 的工具。Kamus 提供两种方式来对 Kubernetes secrets 进行加密，即

使用 init container：将 secrets 加密后存储为 Kubernetes configmap，然后在应用程序的部署中添加一个 init container，通过 init container 将 configmap 中的加密数据解密至指定文件，应用程序再从此文件读取解密后的 secret 信息。
使用 KamusSecret：创建一个 KamusSecret 对象（充分利用了 Kubernetes 的扩展机制），此对象包含了加密之后的数据，在此对象创建的过程中，会创建一个同名的 secret 对象，secret 中的数据是经过 base64 编码之后的数据，可以被 Kubernetes 其他对象引用。

3.1 原理

Kamus 同样是使用客户端工具 kamus-cli 对于需要加密的数据进行加密（区别于 Sealed Secrets 的是，Kamus 的数据需要单独逐一加密，而不是全部存放在 secret 文件里面一次性加密，下面会看到），下面依旧以加解密的方式分别阐述。

3.2 加密

用 kamus-cli 对需要加密的数据逐一加密时，位于集群上的 controller 会选择 public key 并使用 kamus encryptor 对数据进行加密，随后将加密内容保存在 configmap 中（以 init container 的方式使用）或者 KamusSecret 中（以 secret 的方式使用）。

3.3 解密

当将加密后的内容进行部署时（kubectl apply/create），位于集群上的 controller 会选择 private key，并使用 kamus decryptor 对于数据进行解密，如果是使用 KamusSecret 存储的数据，则 controller 会将生成一个与 KamusSecret 对象同名的 Secret 对象，此 Secret 中存放由经过 base64 编码后的信息；如果是使用 configmap 的形式，则此 configmap 会以 volume 的形式挂载到 pod 内，随后在 pod 中使用 init container 来调用 kamus-decryptor 的 api 将加密信息解密，并存放到指定的文件中，随后 pod 内的应用程序可以通过读取此文件内容来获取敏感信息。

KamusSecret 和 Secret 两者的关系与 Deployment 和 Pod 之间的关系类似。

3.4 安装

kamus 的安装包括 controller 和客户端工具 kamus-cli。

安装 controller

$ helm repo add soluto https://charts.soluto.io
$ helm install kamus --namespace kamus soluto/kamus

检查 pod 状态：

$ kubectl -n kamus get pods
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kamus-controller-55d959895d-hdklf   1/1     Running   0          9m30s
kamus-decryptor-5974b6ff47-5pkbr    1/1     Running   0          7m34s
kamus-decryptor-5974b6ff47-c4jt4    1/1     Running   0          7m34s
kamus-encryptor-f75dd457-fwp8r      1/1     Running   0          9m28s
kamus-encryptor-f75dd457-p9rnx      1/1     Running   0          9m29s

安装客户端

$ npm install -g @soluto-asurion/kamus-cli

检查安装是否成功：

$ kamus-cli -V
0.3.0

3.5 使用

下面分别以init container和 KamusSecret 的方式来演示使用方式。

1）以init container的方式

首先需要加密 secret。kamus 加密 secret 时需要和一个 service account 关联起来，此 service account 会在后续的应用部署中使用，所以先创建一个 service account（本文所有 demo 均在 test ns 下）：

$ kubectl -n test create sa xiaomage

接着使用客户端工具 kamus-cli 来加密 secret（username 的值为 xiaomge，password 的值为 passw0rd）：

$ kamus-cli encrypt --secret xiaomage --service-account xiaomage --namespace test --kamus-url http://localhost:9999 --allow-insecure-url
[info  kamus-cli]: Encryption started...
[info  kamus-cli]: service account: xiaomage
[info  kamus-cli]: namespace: test
[warn  kamus-cli]: Auth options were not provided, will try to encrypt without authentication to kamus
[info  kamus-cli]: Successfully encrypted data to xiaomage service account in test namespace
[info  kamus-cli]: Encrypted data:
CxujUBK4jgdjt+wP5mXyDA==:+CoXRDJVtW3EZ2FpterVTA==

返回的CxujUBK4jgdjt+wP5mXyDA==:+CoXRDJVtW3EZ2FpterVTA== 就是 xiaomage 这个值经过加密后的值，用同样的方法，可以将 passw0rd 进行加密：

$ kamus-cli encrypt --secret passw0rd --service-account xiaomage --namespace test --kamus-url http://localhost:9999 --allow-insecure-url
[info  kamus-cli]: Encryption started...
[info  kamus-cli]: service account: xiaomage
[info  kamus-cli]: namespace: test
[warn  kamus-cli]: Auth options were not provided, will try to encrypt without authentication to kamus
[info  kamus-cli]: Successfully encrypted data to xiaomage service account in test namespace
[info  kamus-cli]: Encrypted data:
ChmNEPM8Nj7Huh1YwO5xOA==:r9MHhEyTIEaQ4hw837lA9w==

返回的ChmNEPM8Nj7Huh1YwO5xOA==:r9MHhEyTIEaQ4hw837lA9w== 就是 passw0rd 这个值经过加密后的值，将上述两个加密后的值放在 configmap 中：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: kamus-encrypted-secrets-cm
  namespace: test
data:
  username: CxujUBK4jgdjt+wP5mXyDA==:+CoXRDJVtW3EZ2FpterVTA==
  password: ChmNEPM8Nj7Huh1YwO5xOA==:r9MHhEyTIEaQ4hw837lA9w==

接下来，将上述 configmap 以 volume 的方式挂在到 pod 中，随后使用 init container 来解密数据，且将数据存放在一个 config.json 文件中：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  namespace: test
  name: kamus-pod
spec:
   serviceAccountName: xiaomage
   automountServiceAccountToken: true
   initContainers:
   - name: "kamus-init"
     image: "soluto/kamus-init-container:latest"
     imagePullPolicy: IfNotPresent
     env:
     - name: KAMUS_URL
       value: http://kamus-decryptor.kamus.svc.cluster.local/
     volumeMounts:
     - name: encrypted-secrets
       mountPath: /encrypted-secrets
     - name: decrypted-secrets
       mountPath: /decrypted-secrets
     args: ["-e","/encrypted-secrets","-d","/decrypted-secrets", "-n", "config.json"]
   containers:
   - name: kamus-test
     image: dllhb/devopsday:v0.6
     imagePullPolicy: IfNotPresent
     volumeMounts:
     - name: decrypted-secrets
       mountPath: /secrets
   volumes:
   - name: encrypted-secrets
     configMap:
       name: kamus-encrypted-secrets-cm
   - name: decrypted-secrets
     emptyDir:
       medium: Memory

需要注意的是，需要指定 kamus 的地址，即 decryptor 的地址，可根据自己的安装情况自行指定。

接下来，部署 configmap 和 pod 并查看：

$ kubectl -n test apply -f configmap.yaml
$ kubectl -n test apply -f kamus-deploy.yaml
$ kubectl -n test get pods,cm
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/kamus-pods              1/1     Running   0          4h3m

NAME                                   DATA   AGE
configmap/kamus-encrypted-secrets-cm   2      30s

进入 pod 查看解密后的数据：

$kubectl -n test exec -it kamus-deploy sh
$ cat /secrets/config.json
{
    "password":"passw0rd",
    "username":"username"
}

可以看到 secet 已经被解密到了 config.json文件中，应用程序只需要读取此文件即可获得 secret 的相关数据。

2）以 KamusSecret 的方式

kamus 对 Kubernetes 进行了扩展，有了自己支持的 KamusSecret 对象，将上述加密后的数据存放在 KamusSecret 中：

apiVersion: "soluto.com/v1alpha2"
kind: KamusSecret
metadata:
  name: kamus-test
  namespace: test
type: Opaque
stringData:
  username: CxujUBK4jgdjt+wP5mXyDA==:+CoXRDJVtW3EZ2FpterVTA==
  password: ChmNEPM8Nj7Huh1YwO5xOA==:r9MHhEyTIEaQ4hw837lA9w==
serviceAccount: xiaomage

创建 KamusSecret 对象：

$ kubectl -n test apply -f kamus-secrets.yaml

查看生成的 KamusSecret 和 Secret：

$ kubectl -n test get KamusSecret,secret
NAME                                AGE
kamussecret.soluto.com/kamus-test   60s

NAME                                TYPE                                  DATA   AGE
secret/kamus-test                   Opaque                                2      59s

可以看到 KamusSecret 生成了一个和自己同名的 secret，接着查看 secret 的内容：

apiVersion: v1
data:
  password: cGFzc3cwcmQ=
  username: eGlhb21hZ2U=

解码后为：

password: passw0rd
username: xiaomage

此时，可以像正常方式在 pod 中引用此 secret（像前文的 Sealed Secret 章节所演示的一样，再次不再赘述）。

最后就可以将加密后的文件上传至源码管理系统了（比如 git push 至 GitHub)。

写在最后

其实，安全处理 Kubernetes secret 的方式不仅仅上面的三种形式，还可以利用诸如 vault 等来管理应用程序部署中的敏感信息。但是不同的工具、不同的方式，其背后的思想和思路都差不太多。

总结起来，差不多有以下几个点：

充分利用 Kubernetes 的扩展能力，自定义一个 secret 对象用来存储加密后的数据（诸如 Sealed Secrets 的 SealedSecret 对象；Kamus 的 KamusSecret），让这些扩展的对象生成对应的 secret 对象，再正常使用 secret 对象。
利用外部的敏感信息管理工具（诸如 vault 或者其他云厂商提供的服务）。
sops 是一种使用方便的加密工具，也是上述工具实现加密的秘密武器。

没有一劳永逸的安全，只有永不止步的行动。任何改变都是重要的。

参考

https://github.com/bitnami-la...

https://github.com/Soluto/kamus

https://kamus.soluto.io/

https://blog.solutotlv.com/ca...

https://en.sokube.ch/post/lig...

https://github.com/mozilla/so...

来源：DevSecOps SIG
作者：小马哥

4月每周四晚8点，【冬哥有话说】DevOps之庖丁解牛，拆解DevOps的工具及具体实战。公众号留言“解牛”可获取地址

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0422《BoatHouse端到端流水线展示》

Kubernetes secrets 加密处理的几种方式 | IDCF

前言

一、Sealed Secrets

1.1 原理

1.2 加密（encryption）

1.3 解密（decryption）

1.4 安装

1.5 使用

二、Helm Secrets

2.1 原理

2.2 加密

2.3 解密

2.4 安装

2.5 安装使用 Helm Secrets plugin

三、Kamus

3.1 原理

3.2 加密

3.3 解密

3.4 安装

3.5 使用

写在最后

用户bPcN1SC

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