Istio 安全管理

Istio 提供了 RBAC 访问控制、双向 TLS 认证以及密钥管理等安全管理功能。

RBAC

Istio Role-Based Access Control (RBAC) 提供了 namespace、service 以及 method 级别的访问控制。其特性包括

  • 简单易用：提供基于角色的语意
  • 支持认证：提供服务 - 服务和用户 - 服务的认证
  • 灵活：提供角色和角色绑定的自定义属性

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开启 RBAC

通过 RbacConfig 来启用 RBAC，其中 mode 支持如下选项：

  • OFF: 停用 RBAC。
  • ON: 为网格中的所有服务启用 RBAC。
  • ON_WITH_INCLUSION: 只对 inclusion 字段中包含的命名空间和服务启用 RBAC。
  • ON_WITH_EXCLUSION: 对网格内的所有服务启用 RBAC，除 exclusion 字段中包含的命名空间和服务之外。

下面的例子为 default 命名空间开启 RBAC：

  1. apiVersion: "config.istio.io/v1alpha2"
  2. kind: RbacConfig
  3. metadata:
  4.   name: default
  5.   namespace: istio-system
  6. spec:
  7.   mode: ON_WITH_INCLUSION
  8.   inclusion:
  9.     namespaces: ["default"]

访问控制

Istio RBAC 提供了 ServiceRole 和 ServiceRoleBinding 两种资源对象，并以 CustomResourceDefinition (CRD) 的方式管理。

  • ServiceRole 定义了一个可访问特定资源（namespace 之内）的服务角色，并支持以前缀通配符和后缀通配符的形式匹配一组服务
  • ServiceRoleBinding 定义了赋予指定角色的绑定，即可以指定的角色和动作访问服务
  1. apiVersion: "rbac.istio.io/v1alpha1"
  2. kind: ServiceRole
  3. metadata:
  4.   name: products-viewer
  5.   namespace: default
  6. spec:
  7.   rules:
  8.   - services: ["products.default.svc.cluster.local"]
  9.     methods: ["GET", "HEAD"]
  11. ---
  12. apiVersion: "rbac.istio.io/v1alpha1"
  13. kind: ServiceRoleBinding
  14. metadata:
  15.   name: test-binding-products
  16.   namespace: default
  17. spec:
  18.   subjects:
  19.   - user: "service-account-a"
  20.   - user: "istio-ingress-service-account"
  21.     properties:
  22.     - request.auth.claims[email]: "a@foo.com"
  23.     roleRef:
  24.     kind: ServiceRole
  25.     name: "products-viewer"

双向 TLS

双向 TLS 为服务间通信提供了 TLS 认证，并提供管理系统自动管理密钥和证书的生成、分发、替换以及撤销。

安全管理 - 图2

实现原理

Istio Auth 由三部分组成：

  • 身份（Identity）：Istio 使用 Kubernetes service account 来识别服务的身份，格式为 spiffe://<*domain*>/ns/<*namespace*>/sa/<*serviceaccount*>
  • 通信安全：端到端 TLS 通信通过服务器端和客户端的 Envoy 容器完成
  • 证书管理：Istio CA (Certificate Authority) 负责为每个 service account 生成 SPIFEE 密钥和证书、分发到 Pod（通过 Secret Volume Mount 的形式）、定期轮转（Rotate）以及必要时撤销。对于 Kuberentes 之外的服务，CA 配合 Istio node agent 共同完成整个过程。

这样，一个容器使用证书的流程为

  • 首先，Istio CA 监听 Kubernetes API，并为 service account 生成 SPIFFE 密钥及证书，再以 secret 形式存储到 Kubernetes 中
  • 然后，Pod 创建时，Kubernetes API Server 将 secret 挂载到容器中
  • 最后，Pilot 生成一个访问控制的配置，定义哪些 service account 可以访问服务，并分发给 Envoy
  • 而当容器间通信时，Pod 双方的 Envoy 就会基于访问控制配置来作认证

最佳实践

  • 为不同团队创建不同 namespace 分别管理
  • 将 Istio CA 运行在单独的 namespace 中，并且仅授予管理员权限

参考文档