Kubernetes安全之鉴权

Authorization

上面认证过程，只是确认通信的双方都确认了对方是可信的，可以相互通信。而鉴权是确定请求方有哪些资源的权限。API Server目前支持以下几种授权策略（通过API Server的启动参数“--authorization-mode”设置）

• AlwaysDeny：表示拒绝所有的请求，一般用于测试
• AlwaysAllow：允许接收所有请求，如果集群不需要授权流程，则可以采用该策略
• ABAC（Attribute-Based Access Control）：基于属性的访问控制，表示使用用户配置的授权规则对用户请求进行匹配和控制
• Webbook：通过调用外部REST服务对用户进行授权
• RBAC（Role-Based Access Control）：基于角色的访问控制，现行默认规则

RBAC授权模式

RBAC（Role-Based Access Control）基于角色的访问控制，在Kubernetes 1.5中引入，现行版本成为默认标准。相对其它访问控制方式，拥有以下优势：

• 对集群中的资源和非资源均拥有完整的覆盖
• 整个RBAC完全由几个API对象完成，同其它API对象一样，可以用kubectl或API进行操作
• 可以在运行时进行调整，无需重启API Server

Ⅰ、RBAC的API资源对象说明

RBAC引入了4个新的顶级资源对象：Role、ClusterRole、RoleBinding、ClusterRoleBinding，4种对象类型均可以通过kubectl与API操作

需要注意的是Kubenetes并不会提供用户管理，那么User、Group、ServiceAccount指定的用户又是从哪里来的呢？Kubenetes组件（kubectl、kube-proxy）或是其他自定义的用户在向CA申请证书时，需要提供一个证书请求文件

{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
      "algo": "rsa",
      "size": 2048
  },
  "names": [
    {
       "C": "CN",
       "ST": "HangZhou",
       "L": "XS",
       "O": "system:masters",
       "OU": "System"
     }
   ]
}

API Server会把客户端证书的CN字段作为User，把names.O字段作为Group

kubelet使用TLS Bootstaping认证时，API Server可以使用Bootstrap Tokens或者Token authenticationfile验证=token，无论哪一种，Kubenetes都会为token绑定一个默认的User和Group

Pod使用ServiceAccount认证时，service-account-token中的JWT会保存User信息

有了用户信息，再创建一对角色/角色绑定(集群角色/集群角色绑定)资源对象，就可以完成权限绑定了

Role and ClusterRole

在RBAC API中，Role表示一组规则权限，权限只会增加(累加权限)，不存在一个资源一开始就有很多权限而通过RBAC对其进行减少的操作；Role可以定义在一个namespace中，如果想要跨namespace则可以创建ClusterRole

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: default
  name: pod-reader
rules:
- apiGroups: [""] # "" indicates the core API group
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get","watch","list"]

ClusterRole具有与Role相同的权限角色控制能力，不同的是ClusterRole是集群级别的，ClusterRole可以用于:

• 集群级别的资源控制(例如node访问权限)
• 非资源型endpoints(例如/healthz访问)
• 所有命名空间资源控制(例如pods )

kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  # "namespace" omitted since ClusterRoles are not namespaced
  name: secret-reader 
rules: 
- apiGroups: [""]
  resources: ["secrets"]
  verbs: ["get","watch","list"]

RoleBinding and ClusterRoleBinding

RoloBinding可以将角色中定义的权限授予用户或用户组，RoleBinding包含一组权限列表(subjects)，权限列表中包含有不同形式的待授予权限资源类型(users, groups, or service accounts)；RoloBinding同样包含对被Bind的Role引用；RoleBinding适用于某个命名空间内授权，而ClusterRoleBinding适用于集群范围内的授权

将default命名空间的pod-reader Role授予jane用户，此后jane用户在default命名空间中将具有podreader的权限

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: read-pods
  namespace: default
subjects:
- kind: User
  name: jane
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: pod-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

RoleBinding同样可以引用ClusterRole来对当前namespace内用户、用户组或ServiceAccount进行授权，这种操作允许集群管理员在整个集群内定义一些通用的ClusterRole，然后在不同的namespace中使用RoleBinding来引用

例如，以下RoleBinding引用了一个ClusterRole，这个ClusterRole具有整个集群内对secrets的访问权限；但是其授权用户dave只能访问development空间中的secrets(因为RoleBinding定义在development命名空间)

# This role binding allows "dave" to read secrets in the "development" namespace.
kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: read-secrets
  namespace: development # This only grants permissions within the "development" namespace.
subjects:
- kind: User
  name: dave
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: secret-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

使用ClusterRoleBinding可以对整个集群中的所有命名空间资源权限进行授权；以下ClusterRoleBinding样例展示了授权manager组内所有用户在全部命名空间中对secrets进行访问

# This cluster role binding allows anyone in the " manager" group to read secrets in any  namespace.
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: read-secrets-global
subjects:
- kind: Group
  name: manager
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: secret-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

Resources

Kubernetes集群内一些资源一般以其名称字符串来表示，这些字符串一般会在API的URL地址中出现；同时某些资源也会包含子资源，例如logs资源就属于pods的子资源，API中URL样例如下

GET /api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}/log

如果要在RBAC授权模型中控制这些子资源的访问权限，可以通过 / 分隔符来实现，以下是一个定义pods资资源logs访问权限的Role定义样例

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: default
  name: pod-and-pod-logs-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods/log"]
  verbs: ["get","list"]

to Subjects

RoleBinding和ClusterRoleBinding可以将Role绑定到Subjects；Subjects可以是groups、users或者service accounts

Subjects中Users使用字符串表示，它可以是一个普通的名字字符串，如“alice”；也可以是email格式的邮箱地址，如“[e-mail]”；甚至是一组字符串形式的数字ID。但是Users的前缀 system: 是系统保留的，集群管理员应该确保普通用户不会使用这个前缀格式

Groups书写格式与Users相同，都为一个字符串，并且没有特定的格式要求；同样 system: 前缀为系统保留

实践：创建一个用户只能管理dev空间

在集群中的一个节点创建一个普通用户devuser

useradd devuser
passwd devuser

此时登录devuser后执行kubectl get pod 时什么也看不到，包括default 命名空间下的，因此需要给devuser创建证书访问信息--config

在集群中创建一个命名空间供devuser用户使用

kubectl create namespace dev

编写证书生成文件的信息devuser-csr.json

{
  # 用户名
  "CN": "devuser",
   # 指定只能在kubernetes中哪个节点可以登录该用户
  "hosts": [], 
  "key": {
      "algo": "rsa",
      "size": 2048
  },
  "names": [
    {
       "C": "CN",
       "ST": "ChengDu",
       "L": "ChengDu",
       # 组名
       "O": "k8s", 
       "OU": "System"
     }
   ]
}

# 下载证书生成工具
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl-certinfo

# 这里首先进入/etc/kubernetes/pki目录下，目的是使用根证书签发devuser的客户端证书请求、证书私钥和证书，执行后生成devuser.csr和deruser-key.pem和deruser.pem三个文件
cfssl gencert -ca=ca.crt -ca-key=ca.key -profile=kubernetes /root/devuser-csr.json | cfssljson -bare devuser

# 设置集群参数
export KUBE_APISERVER="https://172.20.0.113:6443" # apiserver的访问地址

# 生成deruser.kubeconfig认证文件
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.crt \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=devuser.kubeconfig 

# 设置客户端认证参数（客户端认证信息）,追加到devuser.kubeconfig文件中
kubectl config set-credentials devuser \
--client-certificate=/etc/kubernetes/pki/devuser.pem \
--client-key=/etc/kubernetes/pki/devuser-key.pem  \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=devuser.kubeconfig

# 设置上下文参数（命名空间），追加到devuser.kubeconfig文件中
kubectl config set-context kubernetes \
--cluster=kubernetes \
--user=devuser \
--namespace=dev \
--kubeconfig=devuser.kubeconfig

# 将集群中默认用户admin绑定到dev命名空间下，这样admin就可以在该命名空间下为所欲为了
kubectl create rolebinding devuser-admin-binding --clusterrole=admin --user=devuser --namespace=dev

# 登录deruser用户后在/root/下创建.kube文件夹
mkdir .kube 

# 将面生成的devuser.kubeconfig文件拷贝到devuser用户的/root/.kube/下,并重命名为config
cp -f ./devuser.kubeconfig /home/devuser/.kube/config

# 给config文件权限
chown devuser:devuser /home/devuser/.kube/config

# 到这里devuser还不能访问集群中的信息，需要设置默认上下文，登录devuser用户执行：
kubectl config use-context kubernetes --kubeconfig=config