如何保护Kubernetes的机密信息

时间：2021-07-14 03:04:01

现如今开发的大多数应用程序，或多或少都会用到一些敏感信息，用于执行某些业务逻辑。比如使用用户名密码去连接数据库，或者使用秘钥连接第三方服务。在代码中直接使用这些密码或者秘钥是最直接的方式，但同时也带来了很大的安全问题，如何保证密码、秘钥不被泄露。

如何保护Kubernetes的机密信息

如果你的应用程序已经被容器化，且使用Kubernetes(k8s)，那情况会好很多。Kubernetes提供了一个原生资源，称为“Secret”，可用于管理和存储敏感信息。敏感信息被编码为未加密的Base64格式，并被存储在Secret对象中。Secret可以作为环境变量被注入到Pod内部的容器中，也可以作为数据卷挂载到容器内部。

为了保证敏感信息的安全性，Secret对象应该被加密，并且应该使用Kubernetes RBAC机制对访问进行控制。如果你正在使用AWS公有云来托管Kubernetes集群，则可以利用AWS密钥管理服务(KMS)对静态数据进行加密。

Kubernetes的清单文件通常被提交到代码仓库中以进行版本控制。但是你可能不希望将敏感信息以纯文本或Base64编码字符串的形式提交到Git代码仓库中。我们都应该知道为什么，这不安全!但是，你在Kubernetes集群之外将敏感数据保存在何处，以确保它们是安全的?

有很多方法可以解决这个问题。下面列出了其中几个：

选项1：加密纯文本敏感数据，然后再提交到Git代码仓库中

  • 使用对称或非对称算法加密纯文本敏感数据。
  • 使用Kubernetes Custom Resource Definition(CRD)创建自定义的Secret对象，以使用加密的文本数据。
  • 创建一个自定义Kubernetes控制器，该控制器读取自定义Secret对象中的加密信息，并在运行时解密，并创建一个原生的Secret对象。

使用这种方法，你可以将加密的数据提交到Git代码仓库中。而且它没有风险，因为数据是加密的，只能用你的私钥解密。但是你把私钥放在哪里?

如何存储加密密钥和管理整个加解密过程，可以使用Bitnami的Sealed Secrets。

选择2：使用第三方服务来存储敏感数据

  • 你可以将敏感数据存储到第三方服务中，如AWS Secrets Manager或HashiCorp Vault。
  • 创建自定义Kubernetes控制器，基于配置从这些服务中获取机密信息，并在运行时创建Kubernetes Secret对象。

External Secrets项目可以帮助你实现选项2。

你还可以增强应用程序逻辑，以便在应用程序启动时从第三方服务读取机密信息，但这里的整体思想是将机密信息管理与应用程序业务逻辑分离开来，并利用Kubernetes的功能来进行相同的管理。

快速概览Sealed Secrets

在Sealed Secret开源项目中，你可以将你的Secret加密为一个SealedSecret，这样就可以安全地存储，甚至可以存储到公共存储库中。SealedSecret只能由运行在目标集群中的控制器解密，其他人，甚至包括原始作者，都无法从SealedSecret获得原始的Secret。

Sealed Secrets由两部分组成：

  • 服务器端的控制器
  • 客户端工具：kubeseal

kubeseal使用非对称加密来加密数据，然后只有服务端的控制器才能解密数据。

这些加密数据被编码在SealedSecret资源中，你可以将其视为创建Secret的配方。

下面是如何使用Sealed Secrets来管理Secret的具体步骤。

1、安装kubeseal，这是一个客户端工具，可以帮助你创建SealedSecret

  1. > wget https://github.com/bitnami-labs/sealed-secrets/releases/download/v0.15.0/kubeseal-linux-amd64 -O kubeseal  
  2. > sudo install -m 755 kubeseal /usr/local/bin/kubeseal 

2、安装服务器端控制器，为SealedSecret创建Custom Resource Definition(CRD)

  1. > kubectl apply -f https://github.com/bitnami-labs/sealed-secrets/releases/download/v0.15.0/controller.yaml 
  2.  
  3. rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/sealed-secrets-service-proxier created 
  4. role.rbac.authorization.k8s.io/sealed-secrets-key-admin created 
  5. clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/secrets-unsealer created 
  6. deployment.apps/sealed-secrets-controller created 
  7. customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/sealedsecrets.bitnami.com created 
  8. service/sealed-secrets-controller created 
  9. clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/sealed-secrets-controller created 
  10. serviceaccount/sealed-secrets-controller created 
  11. role.rbac.authorization.k8s.io/sealed-secrets-service-proxier created 
  12. rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/sealed-secrets-controller created 

3、验证sealed-secret controller Pod是否运行

  1. > kubectl get pods -n kube-system -l name=sealed-secrets-controller 
  2.  
  3. NAME                                         READY   STATUS RESTARTS   AGE 
  4. sealed-secrets-controller-7c766b885b-d5r2r   1/1     Running   0          7m39s 

如果你查看Pod的日志，你将看到控制器为自己创建的一对秘钥，这对秘钥将被用于加解密过程。

  1. > kubectl logs sealed-secrets-controller-7c766b885b-d5r2r -n kube-system 
  2.  
  3. controller version: v0.15.0 
  4. 2021/05/01 20:13:34 Starting sealed-secrets controller version: v0.15.0 
  5. 2021/05/01 20:13:34 Searching for existing private keys 
  6. 2021/05/01 20:13:35 New key written to kube-system/sealed-secrets-keymt6dg 
  7. 2021/05/01 20:13:35 Certificate is  
  8. -----BEGIN CERTIFICATE----- 
  9. MIIErjCCApagAwIBAgIRAJqYfaZsali26I8pvBXoFGYwDQYJKoZIhvcNAQELBQAw 
  10. ADAeFw0yMTA1MDEyMDEzMzVaFw0zMTA0MjkyMDEzMzVaMAAwggIiMA0GCSqGSIb3 
  11. DQEBAQUAA4ICDwAwggIKAoICAQDp/yO5PY8ACHBDuguhtfpOwlbScK9hZorJloyx 
  12. ixVCc57j1zMSX0pSVcrk1Yuyf6sYvBQtDi16kM70z6y/ODiz+9g87K/jY7B0UAoi 
  13. mpzM/T0tWJiG9ixyNMZhHoNREauokSlbERq3Jl8ZNTfmxHWhLH7DhkJ7MdpQfMpK 
  14. a3XHcSZyz1mXFqv+OSCCwllWCRHmHgp/vqudAv8+NYm0gnAxKt2fjlv/ObX8J1RI 
  15. CtLnlsCpp/9SyVcSTeYYaqjUsI7fTUZ7tkTE/bdQHwf3xe4DhUty7xLqMF1OPSPw 
  16. EetL8fGO0VqoSQFKQ0Bf78+8vhAA2cwkuqB6vQQm9pT3yC5niSCUo+jwFcfyknjr 
  17. yx8DINbq6K9B40EXh8X7w4I6zwYpyT0GoNU54wW0ki8pHRm7EnFeBOkUvNspzmKn 
  18. t/EZEDVq74Kkl/BRNRvKHYlwudSoJuvvX6JM8DVvRp0lMPnXnG3RLSmCP3gEFQBZ 
  19. DhbnkwO+6ADX9Q4vyqelWoHWdVGVULDlMDhSzvEhFFgPcZXzWTShH81vfl8M6lpT 
  20. U0ysZkA6i3A29XEJpPj35yWPBDWmKF5fLM3ChMt/NSJEeoJN1RboPDAgVUTxEW59 
  21. q+Tq09/zlYD7Ch8PNc3IWNXjFNXmCAAOw9Z1VBbD8p6LrC5JvBtPoWYqufWVXQD9 
  22. KDe+6wIDAQABoyMwITAOBgNVHQ8BAf8EBAMCAAEwDwYDVR0TAQH/BAUwAwEB/zAN 
  23. BgkqhkiG9w0BAQsFAAOCAgEAvu//VzDREYZPPIW1maTxo9C/nHEEuOP0rQU3zVQr 
  24. bBYf8N0b5wpCllESCgi0JDJJXrE8KrjfdtawjoBrBlHOdWHF+fIot2KbrC/i37em 
  25. /ulMAgiiJzrKM/ExJuCuH60fsSIx4wrg46tQpU8jHFWq7nGnsaE+UN3QPjuvQ+qo 
  26. KKDSBLDxLx+q9vBfaXElblh4okUI8Pr4UEEJrYiPzPM6nA9EPpy53N3si4jyDJJb 
  27. 2IsCUa2bW6iBhpyZOQQUPn22ziWRQ/sYYNmtP/gX0rwtk+Rr8TTdzPYGZcYfMQ6O 
  28. TFq4Zo2/TnpCL/CUr2DiSuF2qdWGGvbQOENYq2FNuDI4zeljElcZHXA8nhpbNSJs 
  29. 7VNqqz5ZTFCKyL0Gn6SawGT7EdwBT2AD3F33Qd/7bXG/On7KdVw6FKHbZOR2RcoS 
  30. YFQv7Xr8g/4atQjxDa7R5+zkxd5unsvpFhYM1UfNJc4cjJ7SmfCCHoPGiwZ0OgqB 
  31. 6SvUVU64QmMMJ/jYAJkYMOakSHaRITHAvvBjpAMKxSjjb7qZD5FnpXLhRY9lNiY6 
  32. MnnQRxJskCw+R6geIAHTMzAofMfc1haIEr+3oMFZfyh1LFFsz3B4hMxXYKrWYDje 
  33. +96bhAY9X7L0UfREjmw8HCeZneEuBJjX9z/PyIeMdhViLh9uO/MAL1MBxdBVA55+ 
  34. LW8= 
  35. -----END CERTIFICATE----- 
  36.  
  37. 2021/05/01 20:13:35 HTTP server serving on :8080 

运行以下命令查看公钥/私钥信息。

  1. > kubectl get secret -n kube-system -l sealedsecrets.bitnami.com/sealed-secrets-key -o yaml 

4、创建一个名为secrets.yaml的Secret清单文件

  1. apiVersion: v1 
  2. data: 
  3. DB_PWD: cGFzc3dvcmQ= //base64 encoded 
  4. DB_USER: cm9vdA==    //base64 encoded 
  5. kind: Secret 
  6. metadata: 
  7. name: db-secrets 

现在让我们使用kubeseal命令，将secrets.yaml转变为SealedSecret资源清单文件。

  1. > kubeseal --format=yaml < secret.yaml > sealed-secret.yaml 
  2.  
  3. > cat sealed-secret.yaml  
  4.  
  5. apiVersion: bitnami.com/v1alpha1 
  6. kind: SealedSecret 
  7. metadata: 
  8. creationTimestamp: null 
  9. name: db-secrets 
  10. namespace: default 
  11. spec: 
  12. encryptedData: 
  13. DB_PWD: AgDaCRi27RV4/sVI2ok7JlqBSKT5+c7gGJog+... 
  14. DB_USER: AgAZG67CrrOBnyKIKha7xhJulr+CQGPaE/PpsjvY8jJR0IDO2... 
  15. template: 
  16. metadata: 
  17.   creationTimestamp: null 
  18.   name: db-secrets 
  19.   namespace: default 

在上面的步骤中，kubeseal从Kubernetes集群获取公钥并使用该公钥加密数据。

5、让我们使用SealedSecret资源清单文件，在Kubernetes中创建资源。

  1. > kubectl apply -f sealed-secret.yaml 

如果你再次检查控制器的日志，你将看到控制器拦截了请求，并解密来自SealedSecret的加密数据，数据被解密后，将创建Kubernetes的Secret对象。

  1. > kubectl logs sealed-secrets-controller-7c766b885b-d5r2r -n kube-system  
  2. 2021/05/01 20:38:06 Updating default/db-secrets  
  3. 2021/05/01 20:38:06 Event(v1.ObjectReference{Kind:"SealedSecret", Namespace:"default", Name:"db-secrets", UID:"fd89a7e7-c81a-4110-9de6-6b65195169d3", APIVersion:"bitnami.com/v1alpha1", ResourceVersion:"19365", FieldPath:""}): type: 'Normal' reason: 'Unsealed' SealedSecret unsealed successfully 

一旦创建了Kubernetes Secret对象，就可以将它作为环境变量注入到容器中，或者作为数据卷挂载。

上面步骤4中创建的SealedSecret资源清单文件可以被提交到Git代码仓库中。secrets.yaml文件可以丢弃，因为它不再需要了。被存储在sealed-secret.yaml文件中的数据是安全的，它是被加密的，且只能由运行在k8s集群中的Controller解密。

希望这篇文章能让你知道如何保护Kubernetes的机密信息。

原文地址：http://dockone.io/article/2434462

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