使用外部 Web 服务

HTTPS 流量的出口规则

在许多情况下,在 service mesh 中的微服务序并不是应用程序的全部, 有时,网格内部的微服务需要使用在服务网格外部的遗留系统提供的功能, 虽然我们希望逐步将这些系统迁移到服务网格中。 但是在迁移这些系统之前,必须让服务网格内的应用程序能访问它们。 还有其他情况,应用程序使用外部组织提供的 Web 服务,通常是通过万维网提供的服务。

在这篇博客文章中,我修改了Istio Bookinfo 示例应用程序让它可以从外部 Web 服务(Google Books APIs )获取图书详细信息。 我将展示如何使用 egress rule 在 Istio 中启用外部 HTTPS 流量。 最后,我解释了当前与 Istio 出口流量控制相关的问题。

Bookinfo 示例应用程序使用外部的 Web 服务扩展详细信息

初始设定

为了演示使用外部 Web 服务的场景,我首先使用安装了 Istio 的 Kubernetes 集群, 然后我部署Istio Bookinfo 示例应用程序, 此应用程序使用 details 微服务来获取书籍详细信息,例如页数和发布者, 原始 details 微服务提供书籍详细信息,无需咨询任何外部服务。

此博客文章中的示例命令与 Istio 0.2+ 一起使用,无论启用或不启用双向 TLS

此帖子的场景所需的 Bookinfo 配置文件显示自 Istio版本0.5

Bookinfo 配置文件位于 Istio 发行存档的 samples/bookinfo/platform/kube 目录中。

以下是原始Bookinfo示例应用程序中应用程序端到端体系结构的副本。

The Original Bookinfo Application
The Original Bookinfo Application

Bookinfo 详细信息版本 2

让我们添加一个新版本的 details 微服务,v2 ,从Google Books APIs中获取图书详细信息。

$ kubectl apply -f <(istioctl kube-inject -f @samples/bookinfo/platform/kube/bookinfo-details-v2.yaml@)

现在,应用程序的更新架构如下所示:

The Bookinfo Application with details V2
The Bookinfo Application with details V2

请注意,Google Book 服务位于 Istio 服务网格之外,其边界由虚线标记。

现在让我们使用以下 route rule 将指向 details 微服务的所有流量定向到 _details version v2_:

cat <<EOF | istioctl create -f -
apiVersion: config.istio.io/v1alpha2
kind: RouteRule
metadata:
  name: details-v2
  namespace: default
spec:
  destination:
    name: details
  route:
  - labels:
      version: v2
EOF

确定入口 IP 和端口之后,让我们访问应用程序的网页。

糟糕…页面显示 _Error fetching product details_,而不是书籍详细信息:

The Error Fetching Product Details Message
The Error Fetching Product Details Message

好消息是我们的应用程序没有崩溃, 通过良好的微服务设计,我们没有让故障扩散。 在我们的例子中,失败的 details 微服务不会导致 productpage 微服务失败, 尽管 details 微服务失败,仍然提供了应用程序的大多数功能, 我们有优雅的服务降级:正如您所看到的,评论和评级正确显示,应用程序仍然有用。

那可能出了什么问题? 啊……答案是我忘了启用从网格内部到外部服务的流量,在本例中是 Google Book Web服务。 默认情况下,Istio sidecar代理(Envoy proxies阻止到集群外目的地的所有流量, 要启用此类流量,我们必须定义出口规则

Google Book 网络服务的出口规则

不用担心,让我们定义出口规则并修复我们的应用程序:

cat <<EOF | istioctl create -f -
apiVersion: config.istio.io/v1alpha2
kind: EgressRule
metadata:
  name: googleapis
  namespace: default
spec:
  destination:
      service: "*.googleapis.com"
  ports:
      - port: 443
        protocol: https
EOF

现在访问应用程序的网页会显示书籍详细信息而不会出现错误:

Book Details Displayed Correctly
Book Details Displayed Correctly

请注意,我们的出口规则允许使用 HTTPS 协议在端口 443 上与任何与 *.googleapis.com 匹配的域进行流量传输, 让我们假设为了示例,我们的 Istio 服务网格中的应用程序必须访问 googleapis.com 的多个子域,例如 www.googleapis.com 以及 fcm.googleapis.com , 我们的规则允许流量到 www.googleapis.com 和 _fcm.googleapis.com_,因为它们都匹配 *.googleapis.com , 此通配符功能允许我们使用单个出口规则启用到多个域的流量。

我们可以查询我们的出口规则:

$ istioctl get egressrules
NAME        KIND                                NAMESPACE
googleapis  EgressRule.v1alpha2.config.istio.io default

我们可以删除我们的出口规则:

$ istioctl delete egressrule googleapis -n default
Deleted config: egressrule googleapis

并在输出中看到删除出口规则。

删除出口规则后访问网页会产生我们之前遇到的相同错误,即Error fetching product details, 正如我们所看到的,出口规则是动态定义,与许多其他 Istio 配置工件一样 , Istio 运算符可以动态决定它们允许微服务访问哪些域, 他们可以动态启用和禁用外部域的流量,而无需重新部署微服务。

Istio出口流量控制的问题

由 Istio 发起的 TLS

这个故事有一个警告, 在 HTTPS 中,所有 HTTP 详细信息(主机名,路径,标头等)都已加密,因此 Istio 无法知道加密请求的目标域, 那么,Istio 可以通过 SNI(_Server Name Indication_)字段来了解目标域, 但是,此功能尚未在 Istio 中实现, 因此,目前Istio无法基于目标域执行 HTTPS 请求的过滤。

为了允许 Istio 基于域执行出口请求的过滤,微服务必须发出 HTTP 请求, 然后,Istio 打开到目标的 HTTPS 连接(执行 TLS 发起), 根据微服务是在 Istio 服务网格内部还是外部运行,微服务的代码必须以不同方式编写或以不同方式配置, 这与最大化透明度的 Istio 设计目标相矛盾, 有时我们需要妥协……

下图显示了如何执行外部服务的 HTTPS 流量, 在顶部,Istio 服务网格外部的微服务

发送常规 HTTPS 请求,端到端加密, 在底部,Istio 服务网格内的相同微服务必须在 pod 内发送未加密的HTTP请求,这些请求被 sidecar Envoy 代理拦截 , sidecar 代理执行 TLS 发起,因此 pod 和外部服务之间的流量被加密。

HTTPS traffic to external services, from outside vs. from inside an Istio service mesh
HTTPS traffic to external services, from outside vs. from inside an Istio service mesh

以下是我们如何在Bookinfo details microservice code中使用Ruby net/http模块

uri = URI.parse('https://www.googleapis.com/books/v1/volumes?q=isbn:' + isbn)
http = Net::HTTP.new(uri.host, uri.port)
...
unless ENV['WITH_ISTIO'] === 'true' then
     http.use_ssl = true
end

请注意,默认的 HTTPS 端口 443 的取值是 URI.parse 通过对 URI (https://) 的解析得来的, 当在 Istio 服务网格内运行时,微服务必须向端口 “443” 发出 HTTP 请求,该端口是外部服务侦听的端口。

当定义 WITH_ISTIO 环境变量时,请求在没有 SSL(普通 HTTP )的情况下执行。

我们将 WITH_ISTIO 环境变量设置为 “true” details 的部署配置文件,

container部分:

env:
- name: WITH_ISTIO
  value: "true"

Istio 双向 TLS 的关系

请注意,在这种情况下,TLS 的源与 Istio 应用的 双向 TLS 无关, 无论 Istio 双向 TLS 是否启用,外部服务的 TLS 源都将起作用 , 保证服务网的服务到服务通信,并为每个服务提供强大的身份认证, 在 外部服务的情况下,我们有单向 TLS,这是用于保护 Web 浏览器和 Web 服务器之间通信的相同机制 , TLS 应用于与外部服务的通信,以验证外部服务器的身份并加密流量。

恶意微服务威胁

另一个问题是,出口规则不是一个安全方面的功能,它只是开放了到外部服务的通信功能。对基于 HTTP 的协议来说,这些规则是建立在域的基础之上的。Istio 不会检查请求的目标 IP 是否与 Host Header 相匹配。这意味着服务网格内的恶意微服务有能力对 Istio 进行欺骗,使之放行目标为恶意 IP 的流量。攻击方式就是在恶意请求中,将 Host Header 的值设置为 Egress 规则允许的域。

Istio 目前不支持保护出口流量,只能其他地方执行,例如通过防火墙或 Istio 外部的其他代理, 现在,我们正在努力在出口流量上启用混合器安全策略的应用,并防止上述攻击。

没有跟踪,遥测和没有 Mixer 检查

请注意,目前不能为出口流量收集跟踪和遥测信, 无法应用 Mixer, 我们正在努力在未来的 Istio 版本中解决这个问题。

未来的工作

在我的下一篇博客文章中,我将演示 TCP 流量的 Istio 出口规则,并将显示组合路由规则和出口规则的示例。

在 Istio,我们正在努力使 Istio 出口流量更加安全,特别是在启用出口流量的跟踪,遥测和 Mixer 检查时。

结论

在这篇博文中,我演示了 Istio 服务网格中的微服务如何通过 HTTPS 使用外部 Web 服务, 默认情况下,Istio 会阻止集群外主机的所有流量, 要启用此类流量,必须为服务网格创建出口规则, 可以通过 HTTPS 访问外部站点,但是微服务必须发出 HTTP 请求,而 Istio 将执行 TLS 发起, 目前,没有为出口流量启用跟踪,遥测和混合器检查, 出口规则目前不是安全功能,因此需要额外的机制来保护出口流量, 我们正在努力为将来版本中的出口流量启用日志记录/遥测和安全策略。

要了解有关 Istio 出口流量控制的更多信息,请参阅控制出口流量任务

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