• 博客
  • 如何在 Istio 中集成 SPIRE?

本文将带你一步一步在 Istio 中集成 SPIRE 身份认证。

  • 日期 :2022年6月30日
  • 分类 : Istio
  • 字数 :1691 字
  • 阅读大约需要 :8 分钟
点击查看目录
读者须知
SPIRE 支持是 Istio 1.14 的新特性,请确保安装 1.14 及以上版本的 Istio。

SPIRE 是 SPIFFE 规范的一个生产就绪的实现,它可以执行节点和工作负载证明,以便安全地将加密身份发给在异构环境中运行的工作负载。通过与 Envoy 的 SDS API 集成,SPIRE 可以被配置为 Istio 工作负载的加密身份来源。Istio 可以检测到 UNIX 域套接字的存在,该套接字在定义的套接字路径上实现了Envoy SDS API,允许 Envoy 直接从它那里进行通信和获取身份。

我在上一篇文章 中介绍了为什么 Istio 要使用 SPIRE 做身份认证,在这篇博客中我将为你介绍如何在 Istio 中集成 SPIRE。

安装 Istio

GitHub 上下载 Istio 安装包,解压后,建议使用 istioctl 安装 Istio。

istioctl install --set profile=demo

如果你安装了低于 1.14 版本的 Istio,请先升级 Istio。

安装 SPIRE

我们使用 Istio 提供的快速安装方式:

kubectl apply -f samples/security/spire/spire-quickstart.yaml

这将安装以下组件:

namespace/spire created
csidriver.storage.k8s.io/csi.spiffe.io created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/spiffeids.spiffeid.spiffe.io created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/k8s-workload-registrar-role-binding created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/k8s-workload-registrar-role created
configmap/k8s-workload-registrar created
serviceaccount/spire-server created
configmap/trust-bundle created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/spire-server-trust-role created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/spire-server-trust-role-binding created
configmap/spire-server created
statefulset.apps/spire-server created
service/spire-server created
serviceaccount/spire-agent created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/spire-agent-cluster-role created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/spire-agent-cluster-role-binding created
configmap/spire-agent created
daemonset.apps/spire-agent created

需要给打 patch,这是为了让所有 sidecar 和 Ingress 都可以共享 SPIRE agent 的 UNIX Domain Socket。

istioctl install --skip-confirmation -f - <<EOF
apiVersion: install.istio.io/v1alpha1
kind: IstioOperator
metadata:
  namespace: istio-system
spec:
  profile: default
  meshConfig:
    trustDomain: example.org
  values:
    global:
    # This is used to customize the sidecar template
    sidecarInjectorWebhook:
      templates:
        spire: |
          spec:
            containers:
            - name: istio-proxy
              volumeMounts:
              - name: workload-socket
                mountPath: /run/secrets/workload-spiffe-uds
                readOnly: true
            volumes:
              - name: workload-socket
                csi:
                  driver: "csi.spiffe.io"          
  components:
    ingressGateways:
      - name: istio-ingressgateway
        enabled: true
        label:
          istio: ingressgateway
        k8s:
          overlays:
            - apiVersion: apps/v1
              kind: Deployment
              name: istio-ingressgateway
              patches:
                - path: spec.template.spec.volumes.[name:workload-socket]
                  value:
                    name: workload-socket
                    csi:
                      driver: "csi.spiffe.io"
                - path: spec.template.spec.containers.[name:istio-proxy].volumeMounts.[name:workload-socket]
                  value:
                    name: workload-socket
                    mountPath: "/run/secrets/workload-spiffe-uds"
                    readOnly: true
EOF

安装好 Istio 和 SPIRE 后,我们就可以注册负载了。

自动注册 Kubernetes 负载

在快速安装 SPIRE 的时候,我们已经安装了 SPRIE Kubernetes Workload Registrar ,也就是说我们已经开启自动负载注册。现在检查一下 SPIRE 是否给负载颁发了身份证明。

kubectl exec -i -t spire-server-0 -n spire -c spire-server -- /bin/sh -c "bin/spire-server entry show -socketPath /run/spire/sockets/server.sock"

你将看到例如下面这样的结果:

# Node

Entry ID         : 3f17c8be-1379-4b7c-9a01-90805165d59f
SPIFFE ID        : spiffe://example.org/k8s-workload-registrar/demo-cluster/node/gke-jimmy-cluster-default-pool-d5041909-3atb
Parent ID        : spiffe://example.org/spire/server
Revision         : 0
TTL              : default
Selector         : k8s_psat:agent_node_uid:cbab5123-b32f-49d0-89f2-0a7e4d2b0edd
Selector         : k8s_psat:cluster:demo-cluster

# Ingress gateway

Entry ID         : ffc76b2e-e602-4ad3-8069-993ffbf4440e
SPIFFE ID        : spiffe://example.org/ns/istio-system/sa/istio-ingressgateway-service-account
Parent ID        : spiffe://example.org/k8s-workload-registrar/demo-cluster/node/gke-jimmy-cluster-default-pool-d5041909-0ucb
Revision         : 1
TTL              : default
Selector         : k8s:node-name:gke-jimmy-cluster-default-pool-d5041909-0ucb
Selector         : k8s:ns:istio-system
Selector         : k8s:pod-uid:be32b10a-b5a4-4716-adaf-eab778f58c13
DNS name         : istio-ingressgateway-6989cbc776-87qb6
DNS name         : istio-ingressgateway.istio-system.svc

# SPIRE Server

Entry ID         : 54444848-95ec-4b4d-a7c5-902a4049c96a
SPIFFE ID        : spiffe://example.org/ns/spire/sa/spire-server
Parent ID        : spiffe://example.org/k8s-workload-registrar/demo-cluster/node/gke-jimmy-cluster-default-pool-d5041909-0ucb
Revision         : 1
TTL              : default
Selector         : k8s:node-name:gke-jimmy-cluster-default-pool-d5041909-0ucb
Selector         : k8s:ns:spire
Selector         : k8s:pod-uid:4917defc-9b5a-42d8-9b98-c0e0a48c0313
DNS name         : spire-server-0
DNS name         : spire-server.spire.svc

每个 node 的 parent ID 是 spiffe://example.org/ns/spire/sa/spire-server,而 spiffe://example.org/ns/spire/sa/spire-server 的 parent 是 spiffe://example.org/k8s-workload-registrar/demo-cluster/node/gke-jimmy-cluster-default-pool-d5041909-0ucb

也就是说工作负载的层级是这样的:

  1. SPIRE Server:spiffe://example.org/spire/server

  2. Kubernetes 节点:spiffe://example.org/k8s-workload-registrar/demo-cluster/node/

  3. 普通服务账户:spiffe://example.org/{namespace}/spire/sa/{service_acount}

SPIRE 通过标签选择器选择工作负载,为它们创建 SPIFFE ID。

工作负载的 SPIFEE ID 格式为 spiffe://<trust.domain>/ns/<namespace>/sa/<service-account>

部署应用

下面我们部署一个应用,然后检查下 SPIRE 为该应提供的身份。

使用下面的命令部署 Istio 提供的示例应用 sleep

istioctl kube-inject --filename samples/security/spire/sleep-spire.yaml | kubectl apply -f -

因为我们在安装 Istio 的时候打了补丁,做了 SPIRE 自动注入,然后所有 pod 都会共享 SPIRE Agent 中的 UNIX Domain Socket:/run/secrets/workload-spiffe-uds/socket。获取正在运行的 sleep pod 的 YAML,我们可以看到其中有 volume 配置如下:

  volumes:
    - name: workload-socket
      csi:
        driver: csi.spiffe.io

以及 volumeMounts 如下:

      volumeMounts:
        - name: workload-socket
          readOnly: true
          mountPath: /run/secrets/workload-spiffe-uds
        - name: workload-socket
          mountPath: /var/run/secrets/workload-spiffe-uds
        - name: workload-certs
          mountPath: /var/run/secrets/workload-spiffe-credentials
        - name: istiod-ca-cert

这都证实了 SPRIE Agent 与工作负载 pod 共享 UNIX Domain Socket。

我们再查询下 Kubernetes 集群中的 SPIRE 条目,你将可以看到 sleep 的条目已注册。

Entry ID         : bd4457af-c55c-4d8c-aee2-4d477a79b465
SPIFFE ID        : spiffe://example.org/ns/default/sa/sleep
Parent ID        : spiffe://example.org/k8s-workload-registrar/demo-cluster/node/gke-jimmy-cluster-default-pool-d5041909-3atb
Revision         : 1
TTL              : default
Selector         : k8s:node-name:gke-jimmy-cluster-default-pool-d5041909-3atb
Selector         : k8s:ns:default
Selector         : k8s:pod-uid:81f116ce-6538-4492-a78a-98b163b58310
DNS name         : sleep-9df96d88-tvl49
DNS name         : sleep.default.svc

再检查下 sleep 的 SVID。

istioctl proxy-config secret $SLEEP_POD -o json | jq -r \
'.dynamicActiveSecrets[0].secret.tlsCertificate.certificateChain.inlineBytes' | base64 --decode > chain.pem

上面这条命令获取 sleep pod 中 Envoy 的 secret 并解析其中的 TLS 证书,将其 base64 解码后保存到 chain.pem 文件中。

openssl x509 -in chain.pem -text | grep SPIRE

使用 OpenSSL 解析其中的发行商,将得到如下的结果。

Subject: C=US, O=SPIRE, CN=sleep-9df96d88-tvl49

SPIFFE 还支持联邦,你可以为 SPIRE Agent SDS 配置 bundle,还需要为 pod 增加注解 spiffe.io/federatesWith: "<trust.domain>",然后 Envoy 就会向 SPRIE Server 获取 bundle 了,详细步骤请参考 Istio 官方文档

以上就是在 Istio 中集成 SPIRE 的全过程。

参考