Kubernetes 中的基于令牌的认证详解及配置指南

在 Kubernetes 中，安全认证是非常重要和必要的。令牌是 Kubernetes 中的主要认证方式之一，可以用于用户身份验证和 API 访问控制。在本文中，我们将深入探讨 Kubernetes 中基于令牌的认证，并提供配置指南和示例代码。

令牌的作用

在 Kubernetes 中，令牌是用于用户身份验证和 API 访问控制的主要方式。令牌是一种用于身份验证的凭证，它由 Kubernetes API Server 颁发，并用于用户访问 Kubernetes API Server 的安全令牌。

Kubernetes 中有两种令牌类型，分别是：

  • 用户令牌
  • 服务账户令牌

用户令牌是由 Kubernetes API Server 在 Kubernetes 集群中使用的，用于用户身份验证和 API 访问控制。它们是在 Kubernetes 环境中的用户使用的。

服务账户令牌用于 Kubernetes 服务中，用于在 Kubernetes 集群中对服务进行身份验证和 API 访问控制。它们是在 Kubernetes 部件中使用的。

Kubernetes 中的基于令牌的认证

在 Kubernetes 中，基于令牌的认证需要进行以下步骤：

  1. 通过 API Server 请求令牌
  2. 认证 API Server 颁发的令牌
  3. 对 API Server 进行 API 调用

通过 API Server 请求令牌

在 Kubernetes 中，用户需要通过 kubectl 命令请求一个令牌，并将其用于身份验证和 API 访问控制。

例如，通过下面的命令来请求一个用户令牌：

在上面的命令中，使用 kubectl -n kube-system get secret 命令来列出所有的 secrets，并通过 grep 命令过滤出 service-controller-token，最后使用 awk 命令来获取 secret 名称。

认证 API Server 颁发的令牌

在 Kubernetes 中，令牌是由 API Server 颁发的，因此需要进行认证，防止攻击者获取令牌并访问 Kubernetes API。

通常情况下，Kubernetes 使用 TLS for authentication（TLS 验证）来保证令牌的安全性。认证过程如下：

  1. 客户端通过 HTTPS 连接到 API Server。
  2. API Server 返回证书。
  3. 客户端从本地信任的 CA 中验证证书。
  4. 客户端将要发出的 API 调用中包含的令牌。
  5. API Server 验证令牌是否有效。

对 API Server 进行 API 调用

在 Kubernetes 中，进行 API 访问需要先进行身份验证，并获取有效的令牌。然后，通过使用 Authorization: Bearer <token> 头部来将令牌包含在 API 调用中。

例如，使用 curl 工具执行以下操作即可在 Kubernetes 中进行 API 访问：

配置指南

在 Kubernetes 中，需要配置 API Server 以启用令牌身份验证。以下是一些配置指南：

  1. 创建并分发令牌
  2. 配置 API Server 以使用令牌认证

创建并分发令牌

在 Kubernetes 中，可以使用 kube-admin 工具创建、查看和分发用户和服务账户令牌。

例如，使用以下命令创建新用户令牌并将其写入文件：

在上面的示例中，使用 kubectl create sa 命令创建了一个名为 my-user 的用户，然后使用 kubectl get secret 命令以 JSON 格式显示 secret 并使用 grep 命令获取 secret 名称，最后使用 base64 命令解码 token 并将其写入文件。

配置 API Server 以使用令牌认证

在 Kubernetes 中，需要通过以下方式配置 API Server 以使用令牌认证：

  1. 启用令牌认证
  2. 配置 API Server 颁发的令牌
  3. 配置用户和服务账户访问策略

启用令牌认证

在 Kubernetes 中，需要在 API Server 的配置文件中启用令牌认证。Kubernetes 首先使用 TLS 来建立安全连接，然后接受身份验证令牌。

例如，如下是 APIServer 的配置文件：

在上面的示例中，users 列表中指定了令牌文件。

配置 API Server 颁发的令牌

在 Kubernetes 中，需要配置 API Server 颁发哪些令牌。例如，可以使用以下命令创建一个新的服务账户，并为其颁发一个令牌：

在上面的示例中，使用 kubectl create serviceaccount 命令创建了一个名为 my-svc-acct 的服务账户，并使用 kubectl get secret 命令以 JSON 格式显示 secret 和 grep 以获取 secret 名称，最后使用 base64 命令解码 token 并将其写入文件。

配置用户和服务账户访问策略

在 Kubernetes 中，可以使用 kubectl 工具以 YAML 或 JSON 格式为用户和服务账户定义访问策略。例如，以下是一个 Kubernetes 集群中的示例：

在上面的示例中，使用 kind 为 Role，为 deployments 和 replicasets 定义了一系列 verbs。

示例代码

下面是一个 Go 代码示例，用于在 Kubernetes 中使用基于令牌的认证：

import (
    "flag"
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "net/http"
    "os"
    "path/filepath"
    "time"
)

var (
    kubeConfig     *string
    apiServer      *string
    tokenFile      *string
    token          []byte
    bearerToken    string
    transport      *http.Transport
    httpClient     *http.Client
)

func init() {
    kubeConfigPath := filepath.Join(os.Getenv("HOME"), ".kube", "config")
    kubeConfig = flag.String("kubeconfig", kubeConfigPath, "location of kubectl config file")
    apiServer = flag.String("apiServer", "", "location of the Kubernetes API server, takes precedence over kubeconfig")
    tokenFile = flag.String("tokenFile", "", "token file to use for authentication")
    bearerToken = "Bearer " + string(token)
    transport = &http.Transport{}
    httpClient.Transport = transport
    httpClient = &http.Client{
        Timeout: time.Second * 10,
    }
}

func main() {
    flag.Parse()

    if *apiServer == "" {
        // Get the API server from the Kubeconfig
        apiServer = getAPIServer(kubeConfig)
    }

    if *tokenFile != "" {
        // Read the token from the token file
        bs, err := ioutil.ReadFile(*tokenFile)
        if err != nil {
            fmt.Errorf("failed to read token file %v: %v", *tokenFile, err)
            os.Exit(1)
        }
        token = bs
    }

    url := fmt.Sprintf("%s/api/v1/namespaces?limit=500", *apiServer)
    req, err := http.NewRequest("GET", url, nil)
    if err != nil {
        fmt.Errorf("failed to create new request: %v", err)
        os.Exit(1)
    }
    req.Header.Set("Authorization", bearerToken)

    resp, err := httpClient.Do(req)
    if err != nil {
        fmt.Errorf("failed to fetch response: %v", err)
        os.Exit(1)
    }
    defer resp.Body.Close()

    bs, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)
    if err != nil {
        fmt.Errorf("failed to read response: %v", err)
        os.Exit(1)
    }

    fmt.Println(string(bs))
}

func getAPIServer(configFile *string) *string {
    f, err := os.Open(*configFile)
    if err != nil {
        panic("Could not open kubeconfig file")
    }
    defer f.Close()

    var data interface{}
    decoder := yaml.NewYAMLDecoder(f)
    err = decoder.Decode(&data)
    if err != nil {
        panic("Could not decode kubeconfig file")
    }

    // Get the API server
    if currentContext, ok := data.(map[interface{}]interface{})["current-context"].(string); ok {
        contexts := data.(map[interface{}]interface{})["contexts"].([]interface{})
        for i := range contexts {
            c := contexts[i].(map[interface{}]interface{})
            if c["name"] == currentContext {
                return c["context"].(map[interface{}]interface{})["cluster"].(string)
            }
        }
    }

    return nil
}

总结

Kubernetes 中的基于令牌的认证是保护 Kubernetes 环境安全的重要组成部分。在本文中，我们深入了解了 Kubernetes 中的令牌认证，并提供了配置指南和示例代码。我们希望这篇文章可以为你提供足够的深度和指导意义，以帮助你更好地理解 Kubernetes 中的基于令牌的认证方式。

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