安全网关

Ingress 流量控制任务描述了如何配置入口网关以向外部公开 HTTP 服务。此任务描述如何使用 TLS 或 mTLS 公开安全的 HTTPS 服务。

准备工作

  • 参考安装指南部署 Istio。

  • 部署 httpbin 示例:

    Zip
    $ kubectl apply -f @samples/httpbin/httpbin.yaml@
    
  • 对于 macOS 用户,请验证您是否使用通过 LibreSSL 库编译的 curl

    $ curl --version | grep LibreSSL
    curl 7.54.0 (x86_64-apple-darwin17.0) libcurl/7.54.0 LibreSSL/2.0.20 zlib/1.2.11 nghttp2/1.24.0
    

    如果上述命令输出的是如图所示的 LibreSSL 版本,则 curl 命令应按照此任务中的说明正确运行。否则,请尝试使用 curl 的其他实现,例如在 Linux 机器上。

生成客户端和服务器证书和密钥

对于此任务,您可以使用自己喜欢的工具来生成证书和密钥。下面的命令使用 openssl

  1. 创建用于服务签名的根证书和私钥:

    $ mkdir example_certs1
    $ openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -subj '/O=example Inc./CN=example.com' -keyout example_certs1/example.com.key -out example_certs1/example.com.crt
    
  2. httpbin.example.com 创建证书和私钥:

    $ openssl req -out example_certs1/httpbin.example.com.csr -newkey rsa:2048 -nodes -keyout example_certs1/httpbin.example.com.key -subj "/CN=httpbin.example.com/O=httpbin organization"
    $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -CA example_certs1/example.com.crt -CAkey example_certs1/example.com.key -set_serial 0 -in example_certs1/httpbin.example.com.csr -out example_certs1/httpbin.example.com.crt
    
  3. 创建第二组相同类型的证书和密钥:

    $ mkdir example_certs2
    $ openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -subj '/O=example Inc./CN=example.com' -keyout example_certs2/example.com.key -out example_certs2/example.com.crt
    $ openssl req -out example_certs2/httpbin.example.com.csr -newkey rsa:2048 -nodes -keyout example_certs2/httpbin.example.com.key -subj "/CN=httpbin.example.com/O=httpbin organization"
    $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -CA example_certs2/example.com.crt -CAkey example_certs2/example.com.key -set_serial 0 -in example_certs2/httpbin.example.com.csr -out example_certs2/httpbin.example.com.crt
    
  4. helloworld.example.com 生成证书和私钥:

    $ openssl req -out example_certs1/helloworld.example.com.csr -newkey rsa:2048 -nodes -keyout example_certs1/helloworld.example.com.key -subj "/CN=helloworld.example.com/O=helloworld organization"
    $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -CA example_certs1/example.com.crt -CAkey example_certs1/example.com.key -set_serial 1 -in example_certs1/helloworld.example.com.csr -out example_certs1/helloworld.example.com.crt
    
  5. 生成客户端证书和私钥:

    $ openssl req -out example_certs1/client.example.com.csr -newkey rsa:2048 -nodes -keyout example_certs1/client.example.com.key -subj "/CN=client.example.com/O=client organization"
    $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -CA example_certs1/example.com.crt -CAkey example_certs1/example.com.key -set_serial 1 -in example_certs1/client.example.com.csr -out example_certs1/client.example.com.crt
    

配置单机 TLS 入口网关

  1. 为 Ingress Gateway 创建 Secret:

    $ kubectl create -n istio-system secret tls httpbin-credential \
      --key=example_certs1/httpbin.example.com.key \
      --cert=example_certs1/httpbin.example.com.crt
    
  2. 配置入口网关:

首先,使用 servers: 为 443 端口定义一个网关,并将 credentialName 的值设置为 httpbin-credential。该值与 Secret 的名称相同。TLS 模式的值应为 SIMPLE

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: mygateway
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway # use istio default ingress gateway
  servers:
  - port:
      number: 443
      name: https
      protocol: HTTPS
    tls:
      mode: SIMPLE
      credentialName: httpbin-credential # must be the same as secret
    hosts:
    - httpbin.example.com
EOF

接下来,通过定义相应的虚拟服务来配置网关的入口流量路由:

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: httpbin
spec:
  hosts:
  - "httpbin.example.com"
  gateways:
  - mygateway
  http:
  - match:
    - uri:
        prefix: /status
    - uri:
        prefix: /delay
    route:
    - destination:
        port:
          number: 8000
        host: httpbin
EOF

最后,按照这些说明设置访问网关的 INGRESS_HOSTSECURE_INGRESS_PORT 变量。

  1. httpbin 服务发送 HTTPS 请求:

    $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
      --cacert example_certs1/example.com.crt "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
    ...
    HTTP/2 418
    ...
        -=[ teapot ]=-
    
           _...._
         .'  _ _ `.
        | ."` ^ `". _,
        \_;`"---"`|//
          |       ;/
          \_     _/
            `"""`
    

    httpbin 服务将返回 418 I’m a Teapot 代码。

  2. 通过删除网关的 Secret 然后使用不同的证书和密钥重新创建它来更改网关的凭据:

    $ kubectl -n istio-system delete secret httpbin-credential
    $ kubectl create -n istio-system secret tls httpbin-credential \
      --key=example_certs2/httpbin.example.com.key \
      --cert=example_certs2/httpbin.example.com.crt
    
  3. 使用新的证书链和 curl 来访问 httpbin 服务:

    $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
      --cacert example_certs2/example.com.crt "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
    ...
    HTTP/2 418
    ...
        -=[ teapot ]=-
    
           _...._
         .'  _ _ `.
        | ."` ^ `". _,
        \_;`"---"`|//
          |       ;/
          \_     _/
            `"""`
    
  4. 如果您使用之前的证书链来访问 httpbin,则会失败:

    $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
      --cacert example_certs1/example.com.crt "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
    ...
    * TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Client hello (1):
    * TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Server hello (2):
    * TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Certificate (11):
    * TLSv1.2 (OUT), TLS alert, Server hello (2):
    * curl: (35) error:04FFF06A:rsa routines:CRYPTO_internal:block type is not 01
    

为多个主机配置 TLS 入口网关

您可以为多个主机(例如 httpbin.example.comhelloworld-v1.example.com)配置入口网关。入口网关配置有与每个主机相对应的唯一凭据。

  1. 通过删除并使用原始证书和密钥重新创建 Secret 来恢复上一个示例中的 httpbin 凭据:

    $ kubectl -n istio-system delete secret httpbin-credential
    $ kubectl create -n istio-system secret tls httpbin-credential \
      --key=example_certs1/httpbin.example.com.key \
      --cert=example_certs1/httpbin.example.com.crt
    
  2. 启动 helloworld-v1 示例:

    ZipZip
    $ kubectl apply -f @samples/helloworld/helloworld.yaml@ -l service=helloworld
    $ kubectl apply -f @samples/helloworld/helloworld.yaml@ -l version=v1
    
  3. 创建 helloworld-credential Secret:

    $ kubectl create -n istio-system secret tls helloworld-credential --key=helloworld-v1.example.com.key --cert=helloworld-v1.example.com.crt
    
  4. 使用 httpbin.example.comhelloworld.example.com 主机配置入口网关:

为 443 端口定义一个具有两个服务器部分的网关。将每个端口上的 credentialName 值分别设置为 httpbin-credentialhelloworld-credential。将 TLS 模式设置为 SIMPLE

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: mygateway
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway # use istio default ingress gateway
  servers:

  - port:
      number: 443
      name: https-httpbin
      protocol: HTTPS
    tls:
      mode: SIMPLE
      credentialName: httpbin-credential
    hosts:
    - httpbin.example.com
  - port:
      number: 443
      name: https-helloworld
      protocol: HTTPS
    tls:
      mode: SIMPLE
      credentialName: helloworld-credential
    hosts:
    - helloworld.example.com
EOF

通过定义相应的虚拟服务来配置网关的流量路由。

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: helloworld
spec:
  hosts:
  - helloworld.example.com
  gateways:
  - mygateway
  http:
  - match:
    - uri:
        exact: /hello
    route:
    - destination:
        host: helloworld
        port:
          number: 5000
EOF
  1. helloworld.example.com 发送 HTTPS 请求:

    $ curl -v -HHost:helloworld.example.com --resolve "helloworld.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
      --cacert example_certs1/example.com.crt "https://helloworld.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/hello"
    ...
    HTTP/2 200
    ...
    
  2. httpbin.example.com 发送一个 HTTPS 请求,仍然返回一个茶壶:

    $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
      --cacert example_certs1/example.com.crt "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
    ...
        -=[ teapot ]=-
    
           _...._
         .'  _ _ `.
        | ."` ^ `". _,
        \_;`"---"`|//
          |       ;/
          \_     _/
            `"""`
    

配置双向 TLS 入口网关

您可以扩展网关的定义以支持双向 TLS

  1. 通过删除其 Secret 并创建一个新的来更改入口网关的凭据。服务器使用 CA 证书来验证其客户端,我们必须使用名称 cacert 来持有 CA 证书。

    $ kubectl -n istio-system delete secret httpbin-credential
    $ kubectl create -n istio-system secret generic httpbin-credential \
      --from-file=tls.key=example_certs1/httpbin.example.com.key \
      --from-file=tls.crt=example_certs1/httpbin.example.com.crt \
      --from-file=ca.crt=example_certs1/example.com.crt
    
  2. 配置入口网关:

更改网关的定义以将 TLS 模式设置为 MUTUAL

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: mygateway
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway # use istio default ingress gateway
  servers:
  - port:
      number: 443
      name: https
      protocol: HTTPS
    tls:
      mode: MUTUAL
      credentialName: httpbin-credential # must be the same as secret
    hosts:
    - httpbin.example.com
EOF
  1. 尝试使用之前的方法发送 HTTPS 请求,看看它是如何失败的:

    $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
    --cacert example_certs1/example.com.crt "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
    * TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Client hello (1):
    * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Server hello (2):
    * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Encrypted Extensions (8):
    * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Request CERT (13):
    * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Certificate (11):
    * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, CERT verify (15):
    * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Finished (20):
    * TLSv1.3 (OUT), TLS change cipher, Change cipher spec (1):
    * TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Certificate (11):
    * TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Finished (20):
    * TLSv1.3 (IN), TLS alert, unknown (628):
    * OpenSSL SSL_read: error:1409445C:SSL routines:ssl3_read_bytes:tlsv13 alert certificate required, errno 0
    
  2. 将客户端证书和私钥传递给 curl 并重新发送请求。将带有 --cert 标志的客户证书和带有 --key 标志的私钥传递给 curl

    $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
      --cacert example_certs1/example.com.crt --cert example_certs1/client.example.com.crt --key example_certs1/client.example.com.key \
      "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
    ...
        -=[ teapot ]=-
    
           _...._
         .'  _ _ `.
        | ."` ^ `". _,
        \_;`"---"`|//
          |       ;/
          \_     _/
            `"""`
    

更多信息

密钥格式

Istio 支持读取几种不同的 Secret 格式,以支持与各种工具的集成,例如 cert-manager

  • 带有 tls.keytls.crt 的 TLS Secret,如上所述。对于双向 TLS,ca.crt 可以作为密钥。
  • 带有 keycert 键的通用 Secret。对于双向 TLS,cacert 可以作为密钥。
  • 带有 keycert 键的通用 Secret。对于双向 TLS,名为 <secret>-cacert 的带有 cacert 键的通用 Secret。例如,httpbin-credentialkeycerthttpbin-credential-cacertcacert
  • cacert 键值可以是一个 CA 捆绑包,由串联的各个 CA 证书组成。

SNI 路由

HTTPS Gateway 将在转发请求之前对其配置的主机执行 SNI 匹配,这可能会导致某些请求失败。有关详细信息,请参阅配置 SNI 路由

问题排查

  • 检查 INGRESS_HOSTSECURE_INGRESS_PORT 环境变量的值。根据以下命令的输出,确保它们具有有效值:

    $ kubectl get svc -n istio-system
    $ echo "INGRESS_HOST=$INGRESS_HOST, SECURE_INGRESS_PORT=$SECURE_INGRESS_PORT"
    
  • 确保 INGRESS_HOST 的值是一个 IP 地址。在某些云平台(例如 AWS)中,您可能会得到一个域名而不是 IP 地址。 此任务需要一个 IP 地 址,因此您需要使用类似以下的命令进行转换:

    $ nslookup ab52747ba608744d8afd530ffd975cbf-330887905.us-east-1.elb.amazonaws.com
    $ export INGRESS_HOST=3.225.207.109
    
  • 检查网关控制器的日志以获取错误消息:

    $ kubectl logs -n istio-system <gateway-service-pod>
    
  • 如果使用 macOS,请验证您使用的是使用 LibreSSL curl 库编译的,如准备工作部分中所述。

  • 验证已在 istio-system 命名空间中成功创建 Secret:

    $ kubectl -n istio-system get secrets
    

    httpbin-credentialhelloworld-credential 应当显示在 Secret 列表中。

  • 检查日志以验证入口网关代理已将密钥/证书对推送到入口网关:

    $ kubectl logs -n istio-system <gateway-service-pod>
    

    日志应显示 httpbin-credential Secret 已添加。如果使用双向 TLS,那么 httpbin-credential-cacert Secret 也应该出现。验证日志显示网关代理接收到来自入口网关的 SDS 请求,资源的名称是 httpbin-credential,并且入口网关获得了密钥/证书对。如果使用双向 TLS,日志应显示密钥/证书已发送到入口网关,网关代理收到带有 httpbin-credential-cacert 资源名称的 SDS 请求,并且入口网关获得了根证书。

清理

  1. 删除网关配置和路由:
$ kubectl delete gateway mygateway
$ kubectl delete virtualservice httpbin helloworld
  1. 删除 Secret、证书和密钥:

    $ kubectl delete -n istio-system secret httpbin-credential helloworld-credential
    $ rm -rf ./example_certs1 ./example_certs2
    
  2. 关闭 httpbinhelloworld 服务:

    $ kubectl delete -f samples/httpbin/httpbin.yaml
    $ kubectl delete deployment helloworld-v1
    $ kubectl delete service helloworld
    
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