--- title: 管理集群中的 TLS 认证 content_type: task --- Kubernetes 提供 `certificates.k8s.io` API,可让你配置由你控制的证书颁发机构(CA) 签名的 TLS 证书。 你的工作负载可以使用这些 CA 和证书来建立信任。 `certificates.k8s.io` API使用的协议类似于 [ACME 草案](https://github.com/ietf-wg-acme/acme/)。 {{< note >}} 使用 `certificates.k8s.io` API 创建的证书由指定 [CA](#configuring-your-cluster-to-provide-signing) 颁发。 将集群配置为使用集群根目录 CA 可以达到这个目的,但是你永远不要依赖这一假定。 不要以为这些证书将针对群根目录 CA 进行验证。 {{< /note >}} ## {{% heading "prerequisites" %}} {{< include "task-tutorial-prereqs.md" >}} 你需要 `cfssl` 工具。 你可以从 [https://github.com/cloudflare/cfssl/releases](https://github.com/cloudflare/cfssl/releases) 下载 `cfssl`。 本文中某些步骤使用 `jq` 工具。如果你没有 `jq`,你可以通过操作系统的软件源安装, 或者从 [https://jqlang.github.io/jq/](https://jqlang.github.io/jq/) 获取。 ## 集群中的 TLS 信任 信任 Pod 中运行的应用程序所提供的[自定义 CA](#configuring-your-cluster-to-provide-signing) 通常需要一些额外的应用程序配置。 你需要将 CA 证书包添加到 TLS 客户端或服务器信任的 CA 证书列表中。 例如,你可以使用 Golang TLS 配置通过解析证书链并将解析的证书添加到 [`tls.Config`](https://pkg.go.dev/crypto/tls#Config) 结构中的 `RootCAs` 字段中。 {{< note >}} 即使自定义 CA 证书可能包含在文件系统中(在 ConfigMap `kube-root-ca.crt` 中), 除了验证内部 Kubernetes 端点之外,你不应将该证书颁发机构用于任何目的。 内部 Kubernetes 端点的一个示例是默认命名空间中名为 `kubernetes` 的服务。 如果你想为你的工作负载使用自定义证书颁发机构,你应该单独生成该 CA, 并使用你的 Pod 有读权限的 [ConfigMap](/zh-cn/docs/tasks/configure-pod-container/configure-pod-configmap) 分发该 CA 证书。 {{< /note >}} ## 请求证书 以下部分演示如何为通过 DNS 访问的 Kubernetes 服务创建 TLS 证书。 {{< note >}} 本教程使用 CFSSL:Cloudflare's PKI 和 TLS 工具包 [点击此处](https://blog.cloudflare.com/introducing-cfssl/)了解更多信息。 {{< /note >}} ## 创建证书签名请求 通过运行以下命令生成私钥和证书签名请求(或 CSR): ```shell cat < 其中 `192.0.2.24` 是服务的集群 IP,`my-svc.my-namespace.svc.cluster.local` 是服务的 DNS 名称,`10.0.34.2` 是 Pod 的 IP,而 `my-pod.my-namespace.pod.cluster.local` 是 Pod 的 DNS 名称。 你能看到的输出类似于: ``` 2022/02/01 11:45:32 [INFO] generate received request 2022/02/01 11:45:32 [INFO] received CSR 2022/02/01 11:45:32 [INFO] generating key: ecdsa-256 2022/02/01 11:45:32 [INFO] encoded CSR ``` 此命令生成两个文件;它生成包含 PEM 编码 [PKCS#10](https://tools.ietf.org/html/rfc2986) 证书请求的 `server.csr`, 以及 PEM 编码密钥的 `server-key.pem`,用于待生成的证书。 ## 创建证书签名请求(CSR)对象发送到 Kubernetes API 你可以使用以下命令创建 CSR 清单(YAML 格式),并发送到 API 服务器: ```shell cat < 请注意,在步骤 1 中创建的 `server.csr` 文件是 base64 编码并存储在 `.spec.request` 字段中的。你还要求提供 “digital signature(数字签名)”, “密钥加密(key encipherment)” 和 “服务器身份验证(server auth)” 密钥用途, 由 `example.com/serving` 示例签名程序签名的证书。 你也可以要求使用特定的 `signerName`。更多信息可参阅 [支持的签署者名称](/zh-cn/docs/reference/access-authn-authz/certificate-signing-requests/#signers)。 在 API server 中可以看到这些 CSR 处于 Pending 状态。执行下面的命令你将可以看到: ```shell kubectl describe csr my-svc.my-namespace ``` ```none Name: my-svc.my-namespace Labels: Annotations: CreationTimestamp: Tue, 01 Feb 2022 11:49:15 -0500 Requesting User: yourname@example.com Signer: example.com/serving Status: Pending Subject: Common Name: my-pod.my-namespace.pod.cluster.local Serial Number: Subject Alternative Names: DNS Names: my-pod.my-namespace.pod.cluster.local my-svc.my-namespace.svc.cluster.local IP Addresses: 192.0.2.24 10.0.34.2 Events: ``` ## 批准证书签名请求(CSR) {#get-the-certificate-signing-request-approved} [证书签名请求](/zh-cn/docs/reference/access-authn-authz/certificate-signing-requests/) 的批准或者是通过自动批准过程完成的,或由集群管理员一次性完成。 如果你被授权批准证书请求,你可以使用 `kubectl` 来手动完成此操作;例如: ```shell kubectl certificate approve my-svc.my-namespace ``` ```none certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/my-svc.my-namespace approved ``` 你现在应该能看到如下输出: ```shell kubectl get csr ``` ```none NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR REQUESTEDDURATION CONDITION my-svc.my-namespace 10m example.com/serving yourname@example.com Approved ``` 这意味着证书请求已被批准,并正在等待请求的签名者对其签名。 ## 签名证书签名请求(CSR) {#sign-the-certificate-signing-request} 接下来,你将扮演证书签署者的角色,颁发证书并将其上传到 API 服务器。 签名者通常会使用其 `signerName` 查看对象的 CertificateSigningRequest API, 检查它们是否已被批准,为这些请求签署证书,并使用已颁发的证书更新 API 对象状态。 ### 创建证书颁发机构 你需要授权在新证书上提供数字签名。 首先,通过运行以下命令创建签名证书: ```shell cat < 你应该看到类似于以下的输出: ```none 2022/02/01 11:50:39 [INFO] generating a new CA key and certificate from CSR 2022/02/01 11:50:39 [INFO] generate received request 2022/02/01 11:50:39 [INFO] received CSR 2022/02/01 11:50:39 [INFO] generating key: rsa-2048 2022/02/01 11:50:39 [INFO] encoded CSR 2022/02/01 11:50:39 [INFO] signed certificate with serial number 263983151013686720899716354349605500797834580472 ``` 这会产生一个证书颁发机构密钥文件(`ca-key.pem`)和证书(`ca.pem`)。 ### 颁发证书 {{% code_sample file="tls/server-signing-config.json" %}} 使用 `server-signing-config.json` 签名配置、证书颁发机构密钥文件和证书来签署证书请求: ```shell kubectl get csr my-svc.my-namespace -o jsonpath='{.spec.request}' | \ base64 --decode | \ cfssl sign -ca ca.pem -ca-key ca-key.pem -config server-signing-config.json - | \ cfssljson -bare ca-signed-server ``` 你应该看到类似于以下的输出: ``` 2022/02/01 11:52:26 [INFO] signed certificate with serial number 576048928624926584381415936700914530534472870337 ``` 这会生成一个签名的服务证书文件,`ca-signed-server.pem`。 ### 上传签名证书 最后,在 API 对象的状态中填充签名证书: ```shell kubectl get csr my-svc.my-namespace -o json | \ jq '.status.certificate = "'$(base64 ca-signed-server.pem | tr -d '\n')'"' | \ kubectl replace --raw /apis/certificates.k8s.io/v1/certificatesigningrequests/my-svc.my-namespace/status -f - ``` {{< note >}} 这使用命令行工具 [`jq`](https://jqlang.github.io/jq/) 在 `.status.certificate` 字段中填充 base64 编码的内容。 如果你没有 `jq` 工具,你还可以将 JSON 输出保存到文件中,手动填充此字段,然后上传结果文件。 {{< /note >}} 批准 CSR 并上传签名证书后,运行: ```shell kubectl get csr ``` 输入类似于: ```none NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR REQUESTEDDURATION CONDITION my-svc.my-namespace 20m example.com/serving yourname@example.com Approved,Issued ``` ## 下载证书并使用它 现在,作为请求用户,你可以通过运行以下命令下载颁发的证书并将其保存到 `server.crt` 文件中: CSR 被签署并获得批准后,你应该看到以下内容: ```shell kubectl get csr my-svc.my-namespace -o jsonpath='{.status.certificate}' \ | base64 --decode > server.crt ``` 现在你可以将 `server.crt` 和 `server-key.pem` 填充到 {{}} 中, 稍后你可以将其挂载到 Pod 中(例如,用于提供 HTTPS 的网络服务器)。 ```shell kubectl create secret tls server --cert server.crt --key server-key.pem ``` ```none secret/server created ``` 最后,你可以将 `ca.pem` 填充到 {{}} 并将其用作信任根来验证服务证书: ```shell kubectl create configmap example-serving-ca --from-file ca.crt=ca.pem ``` ```none configmap/example-serving-ca created ``` ## 批准证书签名请求(CSR) {#approving-certificate-signing-requests} Kubernetes 管理员(具有适当权限)可以使用 `kubectl certificate approve` 和 `kubectl certificate deny` 命令手动批准(或拒绝)证书签名请求(CSR)。 但是,如果你打算大量使用此 API,则可以考虑编写自动化的证书控制器。 {{< caution >}} 批准证书 CSR 的能力决定了在你的环境中谁信任谁。 不应广泛或轻率地授予批准 CSR 的能力。 在授予 `approve` 权限之前,你应该确保自己充分了解批准人的验证要求**和**颁发特定证书的后果。 {{< /caution >}} 无论上述机器或人使用 kubectl,“批准者”的作用是验证 CSR 满足如下两个要求: 1. CSR 的 subject 控制用于签署 CSR 的私钥。这解决了伪装成授权主体的第三方的威胁。 在上述示例中,此步骤将验证该 Pod 控制了用于生成 CSR 的私钥。 2. CSR 的 subject 被授权在请求的上下文中执行。 这点用于处理不期望的主体被加入集群的威胁。 在上述示例中,此步骤将是验证该 Pod 是否被允许加入到所请求的服务中。 当且仅当满足这两个要求时,审批者应该批准 CSR,否则拒绝 CSR。 有关证书批准和访问控制的更多信息, 请阅读[证书签名请求](/zh-cn/docs/reference/access-authn-authz/certificate-signing-requests/)参考页。 ## 给集群管理员的一个建议 本页面假设已经为 certificates API 配置了签名者。 Kubernetes 控制器管理器提供了一个签名者的默认实现。要启用它,请为控制器管理器设置 `--cluster-signing-cert-file` 和 `--cluster-signing-key-file` 参数, 使之取值为你的证书机构的密钥对的路径。