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使用 Kubernetes CSR 自定义 CA 集成	演示如何使用自定义证书颁发机构（与 Kubernetes CSR API 集成）来提供 Istio 工作负载证书。	100	security certificate	/zh/docs/tasks/security/custom-ca-k8s/	istio/wg-security-maintainers	no	Experimental

{{< boilerplate experimental >}}

这个特性需要 Kubernetes 版本 >= 1.18。

此任务演示如何使用集成了 Kubernetes CSR API 的自定义证书颁发机构来制备工作负载证书，不同的工作负载可以获取不同的证书签名者签名的证书， 每个证书签名者本质上是一个不同的 CA。可以预期的是，如果工作负载的证书是同一个证书签名者颁发的， 则这些工作负载可以与 MTLS 通信，而不同签名者签名的工作负载则不能这样。这个特性利用了 Chiron，这是一个与 Istiod 关联的轻量级组件，使用 Kubernetes CSR API 签署证书。

在本例中，我们使用开源 cert-manager。Cert-manager 从 1.4 版本开始已增加了对 Kubernetes CertificateSigningRequests 实验性支持。

在 Kubernetes 集群中部署自定义 CA 控制器

1. 按照安装文档部署 cert-manager。

   {{< warning >}} 确保启用了 --feature-gates=ExperimentalCertificateSigningRequestControllers=true 特性门控。 {{< /warning >}}

   {{< text bash >}} $ helm repo add jetstack https://charts.jetstack.io $ helm repo update $ helm install cert-manager jetstack/cert-manager --namespace cert-manager --create-namespace --set featureGates="ExperimentalCertificateSigningRequestControllers=true" --set installCRDs=true {{< /text >}}

2. 为 cert-manager 创建三个自签名的集群签发器：istio-system、foo 和 bar。 注：也可以使用命名空间签发器和其他类型的签发器。

   {{< text bash >}} $ cat < ./selfsigned-issuer.yaml apiVersion: cert-manager.io/v1 kind: ClusterIssuer metadata: name: selfsigned-bar-issuer spec: selfSigned:

   apiVersion: cert-manager.io/v1 kind: Certificate metadata: name: bar-ca namespace: cert-manager spec: isCA: true commonName: bar secretName: bar-ca-selfsigned issuerRef: name: selfsigned-bar-issuer kind: ClusterIssuer group: cert-manager.io

   apiVersion: cert-manager.io/v1 kind: ClusterIssuer metadata: name: bar spec: ca: secretName: bar-ca-selfsigned

   apiVersion: cert-manager.io/v1 kind: ClusterIssuer metadata: name: selfsigned-foo-issuer spec: selfSigned:

   apiVersion: cert-manager.io/v1 kind: Certificate metadata: name: foo-ca namespace: cert-manager spec: isCA: true commonName: foo secretName: foo-ca-selfsigned issuerRef: name: selfsigned-foo-issuer kind: ClusterIssuer group: cert-manager.io

   apiVersion: cert-manager.io/v1 kind: ClusterIssuer metadata: name: foo spec: ca: secretName: foo-ca-selfsigned

   apiVersion: cert-manager.io/v1 kind: ClusterIssuer metadata: name: selfsigned-istio-issuer spec: selfSigned:

   apiVersion: cert-manager.io/v1 kind: Certificate metadata: name: istio-ca namespace: cert-manager spec: isCA: true commonName: istio-system secretName: istio-ca-selfsigned issuerRef: name: selfsigned-istio-issuer kind: ClusterIssuer group: cert-manager.io

   apiVersion: cert-manager.io/v1 kind: ClusterIssuer metadata: name: istio-system spec: ca: secretName: istio-ca-selfsigned EOF $ kubectl apply -f ./selfsigned-issuer.yaml {{< /text >}}

为每个集群创建验证秘钥

{{< text bash >}} $ kubectl get secret -n cert-manager -l controller.cert-manager.io/fao=true NAME TYPE DATA AGE bar-ca-selfsigned kubernetes.io/tls 3 3m36s foo-ca-selfsigned kubernetes.io/tls 3 3m36s istio-ca-selfsigned kubernetes.io/tls 3 3m38s {{< /text >}}

导出每个集群签发器的根证书

{{< text bash >}} export ISTIOCA=(kubectl get clusterissuers istio-system -o jsonpath='{.spec.ca.secretName}' | xargs kubectl get secret -n cert-manager -o jsonpath='{.data.ca.crt}' | base64 -d | sed 's/^/ /') export FOOCA=(kubectl get clusterissuers foo -o jsonpath='{.spec.ca.secretName}' | xargs kubectl get secret -n cert-manager -o jsonpath='{.data.ca.crt}' | base64 -d | sed 's/^/ /') export BARCA=(kubectl get clusterissuers bar -o jsonpath='{.spec.ca.secretName}' | xargs kubectl get secret -n cert-manager -o jsonpath='{.data.ca.crt}' | base64 -d | sed 's/^/ /') {{< /text >}}

使用默认的证书签名者信息部署 Istio

1. 使用具有以下配置的 istioctl 在集群上部署 Istio，ISTIO_META_CERT_SIGNER 是工作负载所用的默认证书签名者。

   {{< text bash >}} $ cat < ./istio.yaml apiVersion: install.istio.io/v1alpha1 kind: IstioOperator spec: values: pilot: env: EXTERNAL_CA: ISTIOD_RA_KUBERNETES_API meshConfig: defaultConfig: proxyMetadata: ISTIO_META_CERT_SIGNER: istio-system caCertificates: - pem: | $ISTIOCA certSigners: - clusterissuers.cert-manager.io/istio-system - pem: | $FOOCA certSigners: - clusterissuers.cert-manager.io/foo - pem: | $BARCA certSigners: - clusterissuers.cert-manager.io/bar components: pilot: k8s: env: - name: CERT_SIGNER_DOMAIN value: clusterissuers.cert-manager.io - name: PILOT_CERT_PROVIDER value: k8s.io/clusterissuers.cert-manager.io/istio-system overlays: - kind: ClusterRole name: istiod-clusterrole-istio-system patches: - path: rules[-1] value: | apiGroups: - certificates.k8s.io resourceNames: - clusterissuers.cert-manager.io/foo - clusterissuers.cert-manager.io/bar - clusterissuers.cert-manager.io/istio-system resources: - signers verbs: - approve EOF $ istioctl install --skip-confirmation -f ./istio.yaml {{< /text >}}

2. 创建 bar 和 foo 命名空间。

   {{< text bash >}} $ kubectl create ns bar $ kubectl create ns foo {{< /text >}}

3. 在 bar 命名空间中部署 proxyconfig-bar.yaml，以便在 bar 命名空间中为工作负载定义证书签名者。

   {{< text bash >}} $ cat < ./proxyconfig-bar.yaml apiVersion: networking.istio.io/v1beta1 kind: ProxyConfig metadata: name: barpc namespace: bar spec: environmentVariables: ISTIO_META_CERT_SIGNER: bar EOF $ kubectl apply -f ./proxyconfig-bar.yaml {{< /text >}}

4. 在 foo 命名空间中部署 proxyconfig-foo.yaml，以便在 foo 命名空间中为工作负载定义证书签名者。

   {{< text bash >}} $ cat < ./proxyconfig-foo.yaml apiVersion: networking.istio.io/v1beta1 kind: ProxyConfig metadata: name: foopc namespace: foo spec: environmentVariables: ISTIO_META_CERT_SIGNER: foo EOF $ kubectl apply -f ./proxyconfig-foo.yaml {{< /text >}}

5. 在 foo 和 bar 命名空间中部署 httpbin 和 sleep 样例应用程序。

   {{< text bash >}} $ kubectl label ns foo istio-injection=enabled $ kubectl label ns bar istio-injection=enabled $ kubectl apply -f samples/httpbin/httpbin.yaml -n foo $ kubectl apply -f samples/sleep/sleep.yaml -n foo $ kubectl apply -f samples/httpbin/httpbin.yaml -n bar {{< /text >}}

验证相同命名空间内 httpbin 和 sleep 之间的网络连通性

在部署工作负载时，它们会发送具有相关签名者信息的 CSR 请求。Istiod 将这些 CSR 请求转发到自定义 CA 进行签名。 自定义 CA 将使用正确的集群签发器在证书上签名。foo 命名空间下的工作负载将使用 foo 集群签发器， 而 bar 命名空间下的工作负载将使用 bar 集群签发器。要验证它们已经被正确的集群签发器进行了真正的签名， 我们可以验证相同命名空间下的工作负载可以通信，而不同命名空间下的工作负载不能通信。

1. 将 SLEEP_POD_FOO 环境变量设置为 sleep Pod 的名称。

   {{< text bash >}} export SLEEP_POD_FOO=(kubectl get pod -n foo -l app=sleep -o jsonpath={.items..metadata.name}) {{< /text >}}

2. 检查 foo 命名空间中 sleep 和 httpbin 服务之间的网络连通性。

   {{< text bash >}} $ kubectl exec "$SLEEP_POD_FOO" -n foo -c sleep -- curl http://httpbin.foo:8000/html

   <html> <head> </head>

   Herman Melville - Moby-Dick

      <div>
        <p>
          Availing himself of the mild...
        </p>
      </div>
   

   {{< /text >}}

3. 检查 foo 命名空间中的 sleep 服务与 bar 命名空间中的 httpbin 服务之间的网络连通性。

   {{< text bash >}} $ kubectl exec "$SLEEP_POD_FOO" -n foo -c sleep -- curl http://httpbin.bar:8000/html upstream connect error or disconnect/reset before headers. reset reason: connection failure, transport failure reason: TLS error: 268435581:SSL routines:OPENSSL_internal:CERTIFICATE_VERIFY_FAILED {{< /text >}}

清理

• 移除 istio-system、foo 和 bar 命名空间：

  {{< text bash >}} $ kubectl delete ns foo $ kubectl delete ns bar $ istioctl uninstall --purge -y $ helm delete -n cert-manager cert-manager $ kubectl delete ns istio-system cert-manager $ unset ISTIOCA FOOCA BARCA $ rm -rf istio.yaml proxyconfig-foo.yaml proxyconfig-bar.yaml selfsigned-issuer.yaml {{< /text >}}

使用此特性的原因

• 自定义 CA 集成 - 通过在 Kubernetes CSR 请求中指定签名者名称，此特性允许 Istio 使用 Kubernetes CSR API 接口与自定义证书颁发机构集成。这确实需要自定义 CA 来实现一个 Kubernetes 控制器来观察 CertificateSigningRequest 和 Certificate 资源并对其采取行动。

• 更好的多租户 - 通过为不同工作负载指定不同的证书签名者，不同租户的工作负载所用的证书可以由不同的 CA 进行签名。