详解 k8s 中的 RBAC

时间：2023-02-01 13:57:57

Kubernetes 主要通过 API Server 对外提供服务，对于这样的系统来说，如果不加以安全限制，那么可能导致请求被滥用，甚至导致整个集群崩塌。

Kubernetes 中提供了良好的多租户认证管理机制，RBAC正式其中重要的一个，今天我们来详细聊聊 K8s 中的 RBAC。

K8s 中的权限管理

详解 k8s 中的 RBAC

Kubernetes 主要通过 API Server 对外提供服务，Kubernetes 对于访问 API 的用户提供了相应的安全控制：认证和授权。认证解决用户是谁的问题，授权解决用户能做什么的问题。只有通过合理的权限控制，才能够保证整个集群系统的安全可靠。

下图是 API 访问需要经过的三个步骤，它们分别是：认证、授权和准入。

详解 k8s 中的 RBAC

我们核心关注在鉴权部分，Kubernetes 提供了以下 4 种鉴权模式：

  • Node：一种特殊的授权模块，基于 Node 上运行的 Pod 为 Kubelet 授权
  • ABAC：基于属性的访问控制
  • RBAC：基于角色的访问控制
  • Webhook：HTTP 请求回调，通过一个 WEB 应用鉴定是否有权限进行某项操作

我们现在深入讨论的就是RBAC模式。


Rbac 基础

RBAC就是一个权限控制模型，这个模型是经过时间沉淀之后，相当通用、成熟且被大众接受认可的一个模型。我的理解是RBAC和数学公式是一个道理，数学题可以套用数学公式，而权限系统也可以套用RBAC权限模型。

RBAC（Role-Based Access Control）权限模型的概念，即：基于角色的权限控制。通过角色关联用户，角色关联权限的方式间接赋予用户权限。

按照小白（我）的逻辑呢，权限嘛，只要给用户分配权限就好咯，何必多此一举，中间加一个角色，把权限倒个手。

其实之所以在中间加一层角色，是为了增加安全性和效率，而且后续扩展上也会提升不少。

打个比方，比如多个用户拥有相同的权限，在分配的时候就要分别为这几个用户指定相同的权限，修改时也要为这几个用户的权限进行一一修改。有了角色后，只需要为该角色制定好权限后，将相同权限的用户都指定为同一个角色即可，便于权限管理。对于批量的用户权限调整，只需调整用户关联的角色权限，无需对每一个用户都进行权限调整，既大幅提升权限调整的效率，又降低了漏调权限的概率。


k8s 中的RBAC

RBAC 鉴权机制使用 rbac.authorization.k8s.io API 组来驱动鉴权决定， 允许你通过 Kubernetes API 动态配置策略。

要启用 RBAC，在启动 API 服务器时将 --authorization-mode 参数设置为一个逗号分隔的列表并确保其中包含 RBAC。

核心元素

掌握K8s 中的RBAC，首先我们要了解会涉及到的基本概念和元素

  • Rule：规则，一组属于不同 API Group 的操作集合；
  • Role：角色，用于定义一组对 Kubernetes API 对象操作的一组规则，范围限定在 namespace；
  • ClusterRole：集群角色，该角色不受 namespace 的限制；
  • Subject：对象，也就是规则作用的对象；
  • RoleBinding：将角色和对象进行绑定，范围限定在 namespace；
  • ClusterRoleBinding：将集群角色和对象进行绑定，不受 namespace 限制；


详解 k8s 中的 RBAC


Role 与 ClusterRole

在 RBAC API 中，一个角色包含了一套表示一组权限的规则。权限以纯粹的累加形式累积（没有” 否定” 的规则）。角色可以由命名空间（namespace）内的 Role 对象定义，而整个 Kubernetes 集群范围内有效的角色则通过 ClusterRole 对象实现。

一个 Role 对象只能用于授予对某一单一命名空间中资源的访问权限。以下示例描述了”default” 命名空间中的一个 Role 对象的定义，用于授予对 pod 的读访问权限：

kind: RoleapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata:
  namespace: default
  name: pod-readerrules:- apiGroups: [""] # 空字符串"" 表明使用 core API group
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

ClusterRole 对象可以授予与 Role 对象相同的权限，但由于它们属于集群范围对象， 也可以使用它们授予对以下几种资源的访问权限：

· 集群范围资源（例如节点，即 node）

· 非资源类型 endpoint（例如”/healthz”）

· 跨所有命名空间的命名空间范围资源（例如 pod，需要运行命令 kubectl get pods --all-namespaces 来查询集群中所有的 pod）

下面示例中的 ClusterRole 定义可用于授予用户对某一特定命名空间，或者所有命名空间中的 secret（取决于其 绑定 方式）的读访问权限：

kind: ClusterRoleapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata:
  # 鉴于 ClusterRole 是集群范围对象，所以这里不需要定义 "namespace" 字段
  name: secret-readerrules:- apiGroups: [""]
  resources: ["secrets"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

RoleBinding 与 ClusterRoleBinding

角色绑定将一个角色中定义的各种权限授予一个或者一组用户。角色绑定包含了一组相关主体（即 subject, 包括用户 ——User、用户组 ——Group、或者服务账户 ——Service Account）以及对被授予角色的引用。在命名空间中可以通过 RoleBinding 对象授予权限，而集群范围的权限授予则通过 ClusterRoleBinding 对象完成。

RoleBinding 可以引用在同一命名空间内定义的 Role 对象。下面示例中定义的 RoleBinding 对象在”default” 命名空间中将”pod-reader” 角色授予用户”jane”。这一授权将允许用户”jane” 从”default” 命名空间中读取 pod。

以下角色绑定定义将允许用户 "jane" 从 "default" 命名空间中读取 pod。

kind: RoleBindingapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata:
  name: read-pods
  namespace: defaultsubjects:- kind: User
  name: jane
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.ioroleRef:
  kind: Role
  name: pod-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

RoleBinding 对象也可以引用一个 ClusterRole 对象用于在 RoleBinding 所在的命名空间内授予用户对所引用的 ClusterRole 中 定义的命名空间资源的访问权限。这一点允许管理员在整个集群范围内首先定义一组通用的角色，然后再在不同的命名空间中复用这些角色。

例如，尽管下面示例中的 RoleBinding 引用的是一个 ClusterRole 对象，但是用户”dave”（即角色绑定主体）还是只能读取”development” 命名空间中的 secret（即 RoleBinding 所在的命名空间）。

# 以下角色绑定允许用户 "dave" 读取 "development" 命名空间中的 secret。kind: RoleBindingapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata:
  name: read-secrets
  namespace: development # 这里表明仅授权读取 "development" 命名空间中的资源。subjects:- kind: User
  name: dave
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.ioroleRef:
  kind: ClusterRole
  name: secret-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

最后，可以使用ClusterRoleBinding在集群级别和所有命名空间中授予权限。下面示例中所定义的ClusterRoleBinding允许在用户组”manager” 中的任何用户都可以读取集群中任何命名空间中的 secret。

以下 ClusterRoleBinding 对象允许在用户组 "manager" 中的任何用户都可以读取集群中任何命名空间中的 secret。

kind: ClusterRoleBindingapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata:
  name: read-secrets-globalsubjects:- kind: Group
  name: manager
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.ioroleRef:
  kind: ClusterRole
  name: secret-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

与资源绑定

大多数资源由代表其名字的字符串表示，例如”pods”，就像它们出现在相关 API endpoint 的 URL 中一样。然而，有一些 Kubernetes API 还 包含了” 子资源”，比如 pod 的 logs。在 Kubernetes 中，pod logs endpoint 的 URL 格式为：

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

在这种情况下，”pods” 是命名空间资源，而”log” 是 pods 的子资源。为了在 RBAC 角色中表示出这一点，我们需要使用斜线来划分资源 与子资源。如果需要角色绑定主体读取 pods 以及 pod log，您需要定义以下角色：

kind: RoleapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata:
  namespace: default
  name: pod-and-pod-logs-readerrules:- apiGroups: [""]
  resources: ["pods", "pods/log"]
  verbs: ["get", "list"]

通过resourceNames列表，角色可以针对不同种类的请求根据资源名引用资源实例。当指定了resourceNames列表时，不同动作 种类的请求的权限，如使用”get”、”delete”、”update” 以及”patch” 等动词的请求，将被限定到资源列表中所包含的资源实例上。例如，如果需要限定一个角色绑定主体只能”get” 或者”update” 一个 configmap 时，您可以定义以下角色：

kind: RoleapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1metadata:
  namespace: default
  name: configmap-updaterrules:- apiGroups: [""]
  resources: ["configmap"]
  resourceNames: ["my-configmap"]
  verbs: ["update", "get"]

值得注意的是，如果设置了resourceNames，则请求所使用的动词不能是 list、watch、create 或者 deletecollection。由于资源名不会出现在 create、list、watch 和 deletecollection 等 API 请求的 URL 中，所以这些请求动词不会被设置了resourceNames的规则所允许，因为规则中的resourceNames 部分不会匹配这些请求。

对主体的引用

RoleBinding 或者 ClusterRoleBinding 可绑定角色到某 主体（Subject） 上。主体可以是组，用户或者服务账户。

Kubernetes 用字符串来表示用户名。用户名可以是普通的用户名，像 "alice"；或者是邮件风格的名称，如 "bob@example.com"， 或者是以字符串形式表达的数字 ID。你作为 Kubernetes 管理员负责配置身份认证模块， 以便后者能够生成你所期望的格式的用户名。

关于HummerRisk

HummerRisk 是开源的云原生安全平台，以非侵入的方式解决云原生的安全和治理问题，核心能力包括混合云的安全治理和K8S容器云安全检测。

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详解 k8s 中的 RBAC





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