插入 CA 证书

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本任务介绍了系统管理员如何通过根证书、签名证书和密钥来配置 Istio 证书授权（CA）。

默认情况下，Istio CA 会生成一个自签名的根证书和密钥，并使用它们来签署工作负载证书。为了保护根 CA 密钥，您应该使用在安全机器上离线运行的根 CA，并使用根 CA 向运行在每个集群上的 Istio CA 签发中间证书。Istio CA 可以使用管理员指定的证书和密钥来签署工作负载证书，并将管理员指定的根证书作为信任根分配给工作负载。

下图展示了在包含两个集群的网格中推荐的 CA 层次结构。

本任务介绍如何生成和插入 Istio CA 的证书和密钥。这些步骤可以重复进行，为每个集群中运行的 Istio CA 提供证书和密钥。

在集群中插入证书和密钥

在 Istio 安装包的顶层目录下，创建一个目录来存放证书和密钥：
```
$ mkdir -p certs
$ pushd certs
```
生成根证书和密钥：
```
$ make -f ../tools/certs/Makefile.selfsigned.mk root-ca
```
将会生成以下文件：
- root-cert.pem：生成的根证书
- root-key.pem：生成的根密钥
- root-ca.conf：生成根证书的 openssl 配置
- root-cert.csr：为根证书生成的 CSR
对于每个集群，为 Istio CA 生成一个中间证书和密钥。以下是集群 cluster1 的例子：
```
$ make -f ../tools/certs/Makefile.selfsigned.mk cluster1-cacerts
```
运行以上命令，将会在名为 cluster1 的目录下生成以下文件：
- ca-cert.pem：生成的中间证书
- ca-key.pem：生成的中间密钥
- cert-chain.pem：istiod 使用的生成的证书链
- root-cert.pem：根证书
您可以使用一个您选择的字符串来替换 cluster1。例如，使用 cluster2-cacerts 参数，您可以在一个名为 cluster2 的目录中创建证书和密钥。
如果您正在离线机器上进行此操作，请将生成的目录复制到可以访问集群的机器上。

在每个集群中，创建一个私密 cacerts，包括所有输入文件 ca-cert.pem， ca-key.pem，root-cert.pem 和 cert-chain.pem。例如，在 cluster1 集群上：

$ kubectl create namespace istio-system
$ kubectl create secret generic cacerts -n istio-system \
      --from-file=cluster1/ca-cert.pem \
      --from-file=cluster1/ca-key.pem \
      --from-file=cluster1/root-cert.pem \
      --from-file=cluster1/cert-chain.pem

返回 Istio 安装的顶层目录：
```
$ popd
```

部署 Istio

使用 demo 配置文件部署 Istio。
Istio 的 CA 将会从私密安装文件中读取证书和密钥。
```
$ istioctl install --set profile=demo
```

部署示例服务

部署 httpbin 和 sleep 示例服务。

$ kubectl create ns foo
$ kubectl apply -f <(istioctl kube-inject -f samples/httpbin/httpbin.yaml) -n foo
$ kubectl apply -f <(istioctl kube-inject -f samples/sleep/sleep.yaml) -n foo

为 foo 命名空间中的工作负载部署一个策略，使其只接受相互的 TLS 流量。

$ kubectl apply -n foo -f - <<EOF
apiVersion: security.istio.io/v1
kind: PeerAuthentication
metadata:
  name: "default"
spec:
  mtls:
    mode: STRICT
EOF

验证证书

本节中，验证工作负载证书是否已通过插入到 CA 中的证书签署。验证的前提要求机器上安装有 openssl。

在检索 httpbin 的证书链之前，请等待 20 秒使mTLS策略生效。由于本例中使用的 CA 证书是自签的，所以可以预料 openssl 命令返回 verify error:num=19:self signed certificate in certificate chain。
```
$ sleep 20; kubectl exec "$(kubectl get pod -l app=sleep -n foo -o jsonpath={.items..metadata.name})" -c istio-proxy -n foo -- openssl s_client -showcerts -connect httpbin.foo:8000 > httpbin-proxy-cert.txt
```

解析证书链上的证书。

$ sed -n '/-----BEGIN CERTIFICATE-----/{:start /-----END CERTIFICATE-----/!{N;b start};/.*/p}' httpbin-proxy-cert.txt > certs.pem
$ awk 'BEGIN {counter=0;} /BEGIN CERT/{counter++} { print > "proxy-cert-" counter ".pem"}' < certs.pem

确认根证书与管理员指定的证书是否相同：

$ openssl x509 -in certs/cluster1/root-cert.pem -text -noout > /tmp/root-cert.crt.txt
$ openssl x509 -in ./proxy-cert-3.pem -text -noout > /tmp/pod-root-cert.crt.txt
$ diff -s /tmp/root-cert.crt.txt /tmp/pod-root-cert.crt.txt
Files /tmp/root-cert.crt.txt and /tmp/pod-root-cert.crt.txt are identical

验证 CA 证书与管理员指定的证书是否相同：

$ openssl x509 -in certs/cluster1/ca-cert.pem -text -noout > /tmp/ca-cert.crt.txt
$ openssl x509 -in ./proxy-cert-2.pem -text -noout > /tmp/pod-cert-chain-ca.crt.txt
$ diff -s /tmp/ca-cert.crt.txt /tmp/pod-cert-chain-ca.crt.txt
Files /tmp/ca-cert.crt.txt and /tmp/pod-cert-chain-ca.crt.txt are identical

验证从根证书到工作负载证书的证书链：

$ openssl verify -CAfile <(cat certs/cluster1/ca-cert.pem certs/cluster1/root-cert.pem) ./proxy-cert-1.pem
./proxy-cert-1.pem: OK

清理

从本地磁盘中删除证书、密钥和中间文件：
```
$ rm -rf certs
```

删除 Secret cacerts：

$ kubectl delete secret cacerts -n istio-system

从 foo 命名空间中删除身份验证策略：

$ kubectl delete peerauthentication -n foo default

删除示例应用 sleep 和 httpbin：

$ kubectl delete -f samples/sleep/sleep.yaml -n foo
$ kubectl delete -f samples/httpbin/httpbin.yaml -n foo

从集群中卸载 Istio：
```
$ istioctl uninstall --purge -y
```
从集群中删除命名空间 foo 和 istio-system：
```
$ kubectl delete ns foo istio-system
```