02-创建 TLS CA证书及密钥
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创建 TLS CA证书及密钥
kubernetes
系统的各组件需要使用 TLS
证书对通信进行加密,本文档使用 CloudFlare
的 PKI 工具集 cfssl 来生成 Certificate Authority (CA) 和其它证书;
生成的 CA 证书和秘钥文件如下:
- ca-key.pem
- ca.pem
- kubernetes-key.pem
- kubernetes.pem
- kube-proxy.pem
- kube-proxy-key.pem
- admin.pem
- admin-key.pem
使用证书的组件如下:
- etcd:使用 ca.pem、kubernetes-key.pem、kubernetes.pem;
- kube-apiserver:使用 ca.pem、kubernetes-key.pem、kubernetes.pem;
- kubelet:使用 ca.pem;
- kube-proxy:使用 ca.pem、kube-proxy-key.pem、kube-proxy.pem;
- kubectl:使用 ca.pem、admin-key.pem、admin.pem;
kube-controller
、kube-scheduler
当前需要和 kube-apiserver
部署在同一台机器上且使用非安全端口通信,可以不使用证书。
安装 CFSSL
使用二进制源码包安装
# wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
# chmod +x cfssl_linux-amd64
# mv cfssl_linux-amd64 /usr/bin/cfssl
# wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
# chmod +x cfssljson_linux-amd64
# mv cfssljson_linux-amd64 /usr/bin/cfssljson
# wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
# chmod +x cfssl-certinfo_linux-amd64
# mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo
在/usr/bin
目录下得到以cfssl开头的几个命令
创建 CA (Certificate Authority)
创建 CA 配置文件
# mkdir /root/ssl
# cd /root/ssl
# cfssl print-defaults config > config.json
# cfssl print-defaults csr > csr.json
# cat ca-config.json
{
"signing": {
"default": {
"expiry": "8760h"
},
"profiles": {
"kubernetes": {
"usages": [
"signing",
"key encipherment",
"server auth",
"client auth"
],
"expiry": "8760h"
}
}
}
}
字段说明
ca-config.json
:可以定义多个 profiles,分别指定不同的过期时间、使用场景等参数;后续在签名证书时使用某个 profile;signing
:表示该证书可用于签名其它证书;生成的 ca.pem 证书中CA=TRUE
;server auth
:表示client可以用该 CA 对server提供的证书进行验证;client auth
:表示server可以用该CA对client提供的证书进行验证;
创建 CA 证书签名请求
# cat ca-csr.json
{
"CN": "kubernetes",
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "BeiJing",
"L": "BeiJing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
- "CN":
Common Name
,kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求的用户名 (User Name);浏览器使用该字段验证网站是否合法; - "O":
Organization
,kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求用户所属的组 (Group);
生成 CA 证书和私钥
# cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
# ls ca*
ca-config.json ca.csr ca-csr.json ca-key.pem ca.pem
创建 kubernetes 证书
创建 kubernetes 证书签名请求
# cat kubernetes-csr.json
{
"CN": "kubernetes",
"hosts": [
"127.0.0.1",
"192.168.1.121",
"192.168.1.122",
"192.168.1.123",
"10.254.0.1",
"kubernetes",
"kubernetes.default",
"kubernetes.default.svc",
"kubernetes.default.svc.cluster",
"kubernetes.default.svc.cluster.local"
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "BeiJing",
"L": "BeiJing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
- 如果 hosts 字段不为空则需要指定授权使用该证书的 IP 或域名列表,由于该证书后续被
etcd
集群和kubernetes master
集群使用,所以上面分别指定了etcd
集群、kubernetes master
集群的主机 IP 和kubernetes
服务的服务 IP(一般是kue-apiserver
指定的service-cluster-ip-range
网段的第一个IP,如 10.254.0.1。
生成 kubernetes 证书和私钥
# cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes
# ls kuberntes*
kubernetes.csr kubernetes-csr.json kubernetes-key.pem kubernetes.pem
或者直接在命令行上指定相关参数:
# echo '{"CN":"kubernetes","hosts":[""],"key":{"algo":"rsa","size":2048}}' | cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes -hostname="127.0.0.1,172.20.0.112,172.20.0.113,172.20.0.114,172.20.0.115,kubernetes,kubernetes.default" - | cfssljson -bare kubernetes
创建 admin 证书
创建 admin 证书签名请求
# cat admin-csr.json
{
"CN": "admin",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "BeiJing",
"L": "BeiJing",
"O": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
- 后续
kube-apiserver
使用RBAC
对客户端(如kubelet
、kube-proxy
、Pod
)请求进行授权; kube-apiserver
预定义了一些RBAC
使用的RoleBindings
,如cluster-admin
将 Groupsystem:masters
与 Rolecluster-admin
绑定,该 Role 授予了调用kube-apiserver
的所有 API的权限;- OU 指定该证书的 Group 为
system:masters
,kubelet
使用该证书访问kube-apiserver
时 ,由于证书被 CA 签名,所以认证通过,同时由于证书用户组为经过预授权的system:masters
,所以被授予访问所有 API 的权限;
生成 admin 证书和私钥
# cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
# ls admin*
admin.csr admin-csr.json admin-key.pem admin.pem
创建 kube-proxy 证书
创建 kube-proxy 证书签名请求
# cat kube-proxy-csr.json
{
"CN": "system:kube-proxy",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"ST": "BeiJing",
"L": "BeiJing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
- CN 指定该证书的 User 为
system:kube-proxy
; kube-apiserver
预定义的 RoleBindingcluster-admin
将Usersystem:kube-proxy
与 Rolesystem:node-proxier
绑定,该 Role 授予了调用kube-apiserver
Proxy 相关 API 的权限;
生成 kube-proxy 客户端证书和私钥
# cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
# ls kube-proxy*
kube-proxy.csr kube-proxy-csr.json kube-proxy-key.pem kube-proxy.pem
校验证书
以 kubernetes 证书为例
使用 opsnssl
命令
# openssl x509 -noout -text -in kubernetes.pem
...
Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
Issuer: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=Kubernetes
Validity
Not Before: Apr 5 05:36:00 2017 GMT
Not After : Apr 5 05:36:00 2018 GMT
Subject: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=kubernetes
...
X509v3 extensions:
X509v3 Key Usage: critical
Digital Signature, Key Encipherment
X509v3 Extended Key Usage:
TLS Web Server Authentication, TLS Web Client Authentication
X509v3 Basic Constraints: critical
CA:FALSE
X509v3 Subject Key Identifier:
DD:52:04:43:10:13:A9:29:24:17:3A:0E:D7:14:DB:36:F8:6C:E0:E0
X509v3 Authority Key Identifier:
keyid:44:04:3B:60:BD:69:78:14:68:AF:A0:41:13:F6:17:07:13:63:58:CD
X509v3 Subject Alternative Name:
DNS:kubernetes, DNS:kubernetes.default, DNS:kubernetes.default.svc, DNS:kubernetes.default.svc.cluster, DNS:kubernetes.default.svc.cluster.local, IP Address:127.0.0.1, IP Address:192.168.1.121, IP Address:192.168.1.122, IP Address:192.168.1.123, IP Address:10.254.0.1
...
- 确认
Issuer
字段的内容和ca-csr.json
一致; - 确认
Subject
字段的内容和kubernetes-csr.json
一致; - 确认
X509v3 Subject Alternative Name
字段的内容和kubernetes-csr.json
一致; - 确认
X509v3 Key Usage、Extended Key Usage
字段的内容和ca-config.json
中kubernetes
profile 一致;
使用 cfssl-certinfo
命令
# cfssl-certinfo -cert kubernetes.pem
...
{
"subject": {
"common_name": "kubernetes",
"country": "CN",
"organization": "k8s",
"organizational_unit": "System",
"locality": "BeiJing",
"province": "BeiJing",
"names": [
"CN",
"BeiJing",
"BeiJing",
"k8s",
"System",
"kubernetes"
]
},
"issuer": {
"common_name": "Kubernetes",
"country": "CN",
"organization": "k8s",
"organizational_unit": "System",
"locality": "BeiJing",
"province": "BeiJing",
"names": [
"CN",
"BeiJing",
"BeiJing",
"k8s",
"System",
"Kubernetes"
]
},
"serial_number": "174360492872423263473151971632292895707129022309",
"sans": [
"kubernetes",
"kubernetes.default",
"kubernetes.default.svc",
"kubernetes.default.svc.cluster",
"kubernetes.default.svc.cluster.local",
"127.0.0.1",
"10.64.3.7",
"10.254.0.1"
],
"not_before": "2017-04-05T05:36:00Z",
"not_after": "2018-04-05T05:36:00Z",
"sigalg": "SHA256WithRSA",
...
分发证书
将生成的证书和秘钥文件(后缀名为.pem
)拷贝到所有机器的 /etc/kubernetes/ssl
目录下后续
使用;
# mkdir -p /etc/kubernetes/ssl
# cp *.pem /etc/kubernetes/ssl
# scp *.pem xxxx:/etc/kubernetes/ssl
参考
- Generate self-signed certificates
- Setting up a Certificate Authority and Creating TLS Certificates
- Client Certificates V/s Server Certificates
- 数字证书及 CA 的扫盲介绍
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