author:魏静崎
2025年7月20日
K8s学习
来源：学习b站薪享宏福Kubernetes课程
安全机制说明
Kubernetes 作为一个分布式集群的管理工具，保证集群的安全性是其一个重要的任务。API Server 是集群内部各个组件通信的中介，也是外部控制的入口。所以 Kubernetes 的安全机制基本就是围绕保护 API Server 来设计的。
认证
类型
HTTP Token 认证：通过一个 Token 来识别合法用户
HTTP Token 的认证是用一个很长的特殊编码方式的并且难以被模仿的字符串 - Token 来表达客户的一种方式。Token 是一个很长的很复杂的字符串，每一个 Token 对应一个用户名存储在 API Server 能访问的文件中。当客户端发起 API 调用请求时，需要在 HTTP Header 里放入 Token。
HTTP Base 认证：通过 用户名+密码 的方式认证
用户名+：+密码 用 BASE64 算法进行编码后的字符串放在 HTTP Request 中的 Heather Authorization 域里发送给服务端，服务端收到后进行编码，获取用户名及密码。
最严格的 HTTPS 证书认证：基于 CA 根证书签名的客户端身份认证方式
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需要认证的节点
Kubenetes 组件对 API Server 的访问：kubectl、Controller Manager、Scheduler、kubelet、kube-proxy
Kubernetes 管理的 Pod 对容器的访问：Pod（dashborad 也是以 Pod 形式运行）
ApiServer需要认证的类型
组件
无需加密，基于Kubeadm部署与ApiServer处于同一台机器，通过127.0.0.1非安全地址访问即可
Controller Manager、Scheduler
需要加密
证书手动颁发
kube-proxy、kubectl
自动颁发
kubelet
Pod：随时可能创建消亡、签发证书代价太大
SA
证书签发模式
手动签发：通过 k8s 集群的跟 CA 进行签发 HTTPS 证书
自动签发：kubelet 首次访问 API Server 时，使用 token 做认证，通过后，Controller Manager 会为 kubelet 生成一个证书，以后的访问都是用证书做认证了
kubeconfig
kubeconfig 文件包含集群参数（CA证书、API Server地址），客户端参数（上面生成的证书和私钥），集群 context 信息（集群名称、用户名）。Kubenetes 组件通过启动时指定不同的 kubeconfig 文件可以切换到不同的集群
ServiceAccount
Pod 中的容器访问 API Server。因为 Pod 的创建、销毁是动态的，所以要为它手动生成证书就不可行了。 Kubenetes 使用了 Service Account 解决 Pod 访问 API Server 的认证问题
SA的组成
Kubernetes 设计了一种资源对象叫做 Secret，分为两类，一种是用于 ServiceAccount 的 service-account-token， 另一种是用于保存用户自定义保密信息的 Opaque [əʊˈpeɪk] 。ServiceAccount 中用到包含三个部分：Token、ca.crt、namespace 。
token 是使用 API Server 私钥签名的 JWT。用于访问 API Server 时，Server 端认证
ca.crt，根证书。用于 Client 端验证 API Server 发送的证书
namespace, 标识这个 service-account-token 的作用域名空间
注：默认情况下，每个 namespace 都会有一个 ServiceAccount，如果 Pod 在创建时没有指 ServiceAccount，就会使用 Pod 所属的 namespace 的 ServiceAccount
鉴权
类型
上面认证过程，只是确认通信的双方都确认了对方是可信的，可以相互通信。而鉴权是确定请求方有哪些资源的权限。API Server 目前支持以下几种授权策略 （通过 API Server 的启动参数 “–authorization-mode” 设置）
AlwaysDeny：表示拒绝所有的请求，一般用于测试
AlwaysAllow：允许接收所有请求，如果集群不需要授权流程，则可以采用该策略
ABAC（Attribute-Based Access Control）：基于属性的访问控制，表示使用用户配置的授权规则对用户请求进行匹配和控制
Webhook：通过调用外部 REST 服务对用户进行授权
RBAC（Role-Based Access Control）：基于角色的访问控制，现行默认规则
RBAC - 特性优势
RBAC（Role-Based Access Control）基于角色的访问控制，在 Kubernetes 1.5 中引入，现行版本成为默认标准。相对其它访问控制方式，拥有以下优势：
对集群中的资源和非资源均拥有完整的覆盖
整个 RBAC 完全由几个 API 对象完成，同其它 API 对象一样，可以用 kubectl 或 API 进行操作
可以在运行时进行调整，无需重启 API Server
RBAC - 资源对象
RBAC 引入了 4 个新的顶级资源对象：Role、ClusterRole、RoleBinding、ClusterRoleBinding，4 种对象类型均可以通过 kubectl 与 API 操作
Role和RoleBinding是namespace级别，RoleBinding和ClusterRoleBinding集群级别
Role
在 RBAC API 中，Role 表示一组规则权限，权限只会增加(累加权限)，不存在一个资源一开始就有很多权限而通过 RBAC 对其进行减少的操作；Role 可以定义在一个 namespace 中，如果想要跨 namespace 则可以创建 ClusterRole
ClusterRole
ClusterRole 具有与 Role 相同的权限角色控制能力，不同的是 ClusterRole 是集群级别的，ClusterRole 可以用于：
集群级别的资源控制( 例如 node 访问权限 )
非资源型 endpoints( 例如 /health 访问 )
所有命名空间资源控制(例如 pods )
RoleBinding + Role
RoloBinding 可以将角色中定义的权限授予用户或用户组，RoleBinding 包含一组权限列表(subjects)，权限列表中包含有不同形式的待授予权限资源类型(users, groups, or service accounts)；RoloBinding 同样包含对被 Bind 的 Role 引用；RoleBinding 适用于某个命名空间内授权，而 ClusterRoleBinding 适用于集群范围内的授权
RoleBinding + ClusterRole
RoleBinding 同样可以引用 ClusterRole 来对当前 namespace 内用户、用户组或 ServiceAccount 进行授权，这种操作允许集群管理员在整个集群内定义一些通用的 ClusterRole，然后在不同的 namespace 中使用 RoleBinding 来引用
ClusterRoleBinding
使用 ClusterRoleBinding 可以对整个集群中的所有命名空间资源权限进行授权；以下 ClusterRoleBinding 样例展示了授权 manager 组内所有用户在全部命名空间中对 secrets 进行访问
Resources
Kubernetes 集群内一些资源一般以其名称字符串来表示，这些字符串一般会在 API 的 URL 地址中出现；同时某些资源也会包含子资源，例如 logs 资源就属于 pods 的子资源，API 中 URL 样例如下
1 | GET /api/v1/namespaces/{namespace}/pods/{name}/log |
如果要在 RBAC 授权模型中控制这些子资源的访问权限，可以通过 / 分隔符来实现。
Subjects
RoleBinding 和 ClusterRoleBinding 可以将 Role 绑定到 Subjects；Subjects 可以是 groups、users 或者 service accounts。
Subjects 中 Users 使用字符串表示，它可以是一个普通的名字字符串，如 “alice”；也可以是 email 格式的邮箱地址，如 “wangyanglinux@163.com”；甚至是一组字符串形式的数字 ID 。但是 Users 的前缀 system: 是系统保留的，集群管理员应该确保普通用户不会使用这个前缀格式 。
Groups 书写格式与 Users 相同，都为一个字符串，并且没有特定的格式要求；同样 system: 前缀为系统保留 。
资源与角色类型的匹配
| 访问的资源 | 使用的角色类型 | 使用的绑定类型 | |
|---|---|---|---|
| 集群级别的资源(Nodes、 Pers1stentVolumes、 ……) | ClusterRole | ClusterRoleBinding | |
| 非资源型URL(/api、/healthz、 ……) | ClusterRole | ClusterRoleBinding | |
| 在任何命名空间中的资源（和跨所有命名空间的资源） | ClusterRole | ClusterRoleBinding | |
| 在具体命名空间中的资源（在多个命名空间中重用这个相 ClusterRole RoleBinding 同的ClusterRole) | ClusterRole | RoleBinding | |
| 在具体命名空间中的资源(Role必须在每个命名空间中定义好） | Role | RoleBinding |
常见的预定义角色
view ClusterRole
允许读取一个命名空间中的大多数资源， 除了Role、 RoleBinding和 Secret
editClusterRole
允许读取和修改 Secret。 但是，它也不允许查看或修改 Role 和 RoleBinding, 这是为了防止权限扩散。
adminClusterRole
一个命名空间中的资源的完全控制权是由 admin ClusterRole 赋予的。 有这个 ClusterRole 的主体可以读取和修改命名空间中的任何资源， 除了 ResourceQuota 和命名空间资源本身。 edit 和 adminClusterRole 之间的主要区别是能否在命名空间中查看和修改 Role 和 RoleBinding。
cluster-adminClusterRole
通过将 cluster-adminClusterRole 赋给主体， 主体可以获得 Kubernetes 集群完全控制的权限
准入控制
合法但无理的控制。
准入控制是API Server的插件集合，通过添加不同的插件，实现额外的准入控制规则。甚至于API Server的一些主要的功能都需要通过 Admission Controllers 实现，比如 ServiceAccount。
示例插件功能
NamespaceLifecycle： 防止在不存在的 namespace 上创建对象，防止删除系统预置 namespace，删除 namespace 时，连带删除它的所有资源对象
LimitRanger：确保请求的资源不会超过资源所在 Namespace 的 LimitRange 的限制
ServiceAccount： 实现了自动化添加 ServiceAccount
ResourceQuota：确保请求的资源不会超过资源的 ResourceQuota 限制
- 本文作者： 魏静崎
- 本文链接： https://slightwjq.github.io/2025/07/20/K8s学习-8 集群安全机制/
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