如何進行k8s的認證和授權

如何進行k8s的認證和授權，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

一、概述

Kubernetes只負責管理Service賬戶，不管理普通用戶的賬戶。Kubernetes沒有代表普通用戶帳戶的對象。 普通用戶信息無法通過API添加到集群。普通用戶由外部獨立服務管理。K8s通過authentication插件來實現用戶認證。K8s本身不管理用戶，也不會提供token。

二、k8s支持的認證類型

K8s支持X509 Client證書、token、basic auth認證等。

X509 Client證書：
      啟動API Server時通過--client-ca-file=SOMEFILE選項提供給API Server。
靜態token文件：
     1）啟動API Server時通過--token-auth-file=SOMEFILE選項提供給API Server。
      token文件是csv文件，包含如下內容：
          token,user,uid,"group1,group2,group3"
     2）通過在http header中提供token信息以完成認證
        Authorization: Bearer 31ada4fd-adec-460c-809a-9e56ceb75269
            31ada4fd-adec-460c-809a-9e56ceb75269為具體的token值。
Bootstrap Token
    相比于靜態token而言，此類token可動態管理。
basic auth：
     1）需要將包含password、username、uid、group等信息的csv文件通過--basic-auth-file=SOMEFILE選項提供給API Server，在API Server啟動時加載。
     2） 需要在http的header中填寫Authorization頭，其中包含“USER：PASSWORD”的Base64編碼后的字符串。
OpenID Connect Token：
    采用OAuth3令牌響應的id_token（而不是access_token）作為承載令牌。
    需要首先向身份提供商進行身份驗證。然后采用身份提供商給你的id_token訪問K8s。在Header中添加：Authorization: Bearer XXXXXXX
    要使用該認證方式，需要配置API Server：
          --oidc-issuer-url  身份提供商的URL，如：https://accounts.google.com，必選
          --oidc-client-id  客戶端標識，如：kubernetes  ，必選
          其他可選參數參見：https://kubernetes.io/docs/reference/access-authn-authz/authentication/#openid-connect-tokens

    身份提供商需要支持OpenID Connect規范。
  webhook Token認證： 
      集群中需要配置如下兩個參數：
      --authentication-token-webhook-config-file   用于配置remote service（負責認證）的文件
      --authentication-token-webhook-cache-ttl   用于配置身份認證結果的緩存時間，默認2分鐘
      webhook采用kubeconfig文件格式進行配置，文件中clusters是指remote service，而users是指API服務器webhook，如下示例：

        當客戶端需要認證攜帶的token時，authentication webhook向remote service POSTs一個 JSON格式的authentication.k8s.io/v1beta1 TokenReview對象，如下示例：

   remote service需要解析上述json，并對token進行校驗，然后通過response填寫校驗結果，成功的response如下示例，且http code必須是2XX：

 失敗的response如下示例：

Authenticating Proxy：
    API服務器可以根據header values配置來識別users ，如X-Remote-User。
    在API Service啟動時進行相關配置，指明http的header中哪些key代表用戶名、哪些代表用戶的group等，如下示例：
     --requestheader-username-headers=X-Remote-User
     --requestheader-group-headers=X-Remote-Group
     --requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra-
    如果發送請求如下：
GET / HTTP/1.1
X-Remote-User: fido
X-Remote-Group: dogs
X-Remote-Group: dachshunds
X-Remote-Extra-Acme.com%2Fproject: some-project
X-Remote-Extra-Scopes: openid
X-Remote-Extra-Scopes: profile
    將產生如下用戶信息：
name: fido
groups:
- dogs
- dachshunds
extra:
  acme.com/project:
  - some-project
  scopes:
  - openid
  - profile

    為了防止header欺騙，Authenticating Proxy需要在檢查請求header之前，向API服務器提交有效的客戶端證書，以針對指定的CA進行驗證。
    
    –requestheader-client-ca-file  必選， PEM-encoded的證書包。在為用戶名檢查請求header之前，必須根據指定文件中的證書頒發機構呈現和驗證有效的客戶端證書。

  –requestheader-allowed-names 可選，（common names）通用名稱（cn）List。如果設置，則在檢查請求header用戶名之前，必須提交List中指定（common names）通用名中有效的客戶端證書。

 CA證書生成腳本：  

openssl genrsa -out ssl/ca-key.pem 2048
openssl req -x509 -new -nodes -key ssl/ca-key.pem -days 10 -out ssl/ca.pem -subj "/CN=kube-ca"

openssl genrsa -out ssl/key.pem 2048
openssl req -new -key ssl/key.pem -out ssl/csr.pem -subj "/CN=kube-ca" -config ssl/req.cnf
openssl x509 -req -in ssl/csr.pem -CA ssl/ca.pem -CAkey ssl/ca-key.pem -CAcreateserial -out ssl/cert.pem -days 10 -extensions v3_req -extfile ssl/req.cnf

三、K8s雙向認證

k8s雙向認證時，客戶端證書的O={group}，CN={username}
webhook方式下，k8s收到客戶端證書解析group和username，與webhook插件進行交互對用戶及權限進行認證
客戶端kubeconfig只需要在users下配置客戶端證書和私鑰文件：
    client-certificate
    client-key
    embed-certs=true

注：接入CISM時填寫group和username、選擇CA根證書文件，VNFM服務端自動生成客戶端證書和秘鑰文件，動態修改kubeconfig配置文件
或直接選擇客戶端證書，這種場景下需要事先確定VNFM使用的用戶名和對應的group，先制作客戶端證書，建議采用這種方式。界面上不需要用戶填寫group和username

webhook token認證：
    從webhook的組件獲取token
    在header中帶給k8s
    k8s和webhook通訊對token進行認證
    webhook返回認證結果（用戶名、組、額外信息）
    
    服務端開啟--authentication-token-webhook-config-file和--authentication-token-webhook-cache-ttl
# Kubernetes API version
apiVersion: v1
# kind of the API object
kind: Config
# clusters refers to the remote service.
clusters:
  - name: name-of-remote-authn-service
    cluster:
      certificate-authority: /path/to/ca.pem         # CA for verifying the remote service.
      server: https://authn.example.com/authenticate # URL of remote service to query. Must use 'https'.

# users refers to the API server's webhook configuration.
users:
  - name: name-of-api-server
    user:
      client-certificate: /path/to/cert.pem # cert for the webhook plugin to use
      client-key: /path/to/key.pem          # key matching the cert

# kubeconfig files require a context. Provide one for the API server.
current-context: webhook
contexts:
- context:
    cluster: name-of-remote-authn-service
    user: name-of-api-sever
  name: webhook

webhook授權：
    服務端開啟--authorization-webhook-config-file
# Kubernetes API version
apiVersion: v1
# kind of the API object
kind: Config
# clusters refers to the remote service.
clusters:
  - name: name-of-remote-authz-service
    cluster:
      # CA for verifying the remote service.
      certificate-authority: /path/to/ca.pem
      # URL of remote service to query. Must use 'https'. May not include parameters.
      server: https://authz.example.com/authorize

# users refers to the API Server's webhook configuration.
users:
  - name: name-of-api-server
    user:
      client-certificate: /path/to/cert.pem # cert for the webhook plugin to use
      client-key: /path/to/key.pem          # key matching the cert

# kubeconfig files require a context. Provide one for the API Server.
current-context: webhook
contexts:
- context:
    cluster: name-of-remote-authz-service
    user: name-of-api-server
  name: webhook

雙向認證和token可以并存，如下：

user 定義用于向 kubernetes 集群進行身份驗證的客戶端憑據。

可用憑證有 client-certificate、client-key、token 和 username/password以及embed-certs。
username/password 和 token 是二者只能選擇一個，但 client-certificate 和 client-key 可以分別與它們組合。

可以使用 kubectl config set-credentials 添加或者修改 user 條目。

--embed-certs=true：將 ca.pem 和 admin.pem 證書內容嵌入到生成的 kubectl.kubeconfig 文件中(不加時，寫入的是證書文件路徑)；

helm方式訪問k8s時，如果要支持token，需要在kubeconfig中設置token，如果token動態獲取，則需要定時修改kubeconfig文件。

kubeconfig例子：
apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
    certificate-authority: fake-ca-file
    server: https://1.2.3.4
  name: development
- cluster:
    insecure-skip-tls-verify: true
    server: https://5.6.7.8
  name: scratch
contexts:
- context:
    cluster: development
    namespace: frontend
    user: developer
  name: dev-frontend
- context:
    cluster: development
    namespace: storage
    user: developer
  name: dev-storage
- context:
    cluster: scratch
    namespace: default
    user: experimenter
  name: exp-scratch
current-context: ""
kind: Config
preferences: {}
users:
- name: developer
  user:
    client-certificate: fake-cert-file
    client-key: fake-key-file
- name: experimenter
  user:
    password: some-password
    username: exp

其中certificate-authority、client-certificate、client-key是證書和秘鑰文件的路徑，如果使用BASE64加密后的數據，則需要采用下面的代替：
certificate-authority-data, client-certificate-data, client-key-data

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