如何优雅保护 Kubernetes 中的 Secrets

来源 | 进击云原生

现如今开发的大多数应用程序，或多或少都会用到一些敏感信息，用于执行某些业务逻辑。比如使用用户名密码去连接数据库，或者使用秘钥连接第三方服务。在代码中直接使用这些密码或者秘钥是最直接的方式，但同时也带来了很大的安全问题，如何保证密码、秘钥不被泄露。

如果你的应用程序已经被容器化，且使用Kubernetes（k8s），那情况会好很多。Kubernetes提供了一个原生资源，称为“Secret”，可用于管理和存储敏感信息。敏感信息被编码为未加密的Base64格式，并被存储在Secret对象中。Secret可以作为环境变量被注入到Pod内部的容器中，也可以作为数据卷挂载到容器内部。

为了保证敏感信息的安全性，Secret对象应该被加密，并且应该使用Kubernetes RBAC机制对访问进行控制。如果你正在使用AWS公有云来托管Kubernetes集群，则可以利用AWS密钥管理服务（KMS）对静态数据进行加密。

Kubernetes的清单文件通常被提交到代码仓库中以进行版本控制。但是你可能不希望将敏感信息以纯文本或Base64编码字符串的形式提交到Git代码仓库中。我们都应该知道为什么，这不安全！但是，你在Kubernetes集群之外将敏感数据保存在何处，以确保它们是安全的？

有很多方法可以解决这个问题。下面列出了其中几个：

选项1：加密纯文本敏感数据，然后再提交到Git代码仓库中

使用对称或非对称算法加密纯文本敏感数据。
使用Kubernetes Custom Resource Definition（CRD）创建自定义的Secret对象，以使用加密的文本数据。
创建一个自定义Kubernetes控制器，该控制器读取自定义Secret对象中的加密信息，并在运行时解密，并创建一个原生的Secret对象。

使用这种方法，你可以将加密的数据提交到Git代码仓库中。而且它没有风险，因为数据是加密的，只能用你的私钥解密。但是你把私钥放在哪里？

如何存储加密密钥和管理整个加解密过程，可以使用Bitnami的Sealed Secrets[1]。

选择2：使用第三方服务来存储敏感数据

你可以将敏感数据存储到第三方服务中，如AWS Secrets Manager或HashiCorp Vault。
创建自定义Kubernetes控制器，基于配置从这些服务中获取机密信息，并在运行时创建Kubernetes Secret对象。

External Secrets[2]项目可以帮助你实现选项2。

你还可以增强应用程序逻辑，以便在应用程序启动时从第三方服务读取机密信息，但这里的整体思想是将机密信息管理与应用程序业务逻辑分离开来，并利用Kubernetes的功能来进行相同的管理。

快速概览Sealed Secrets

在Sealed Secret开源项目中，你可以将你的Secret加密为一个SealedSecret，这样就可以安全地存储，甚至可以存储到公共存储库中。SealedSecret只能由运行在目标集群中的控制器解密，其他人，甚至包括原始作者，都无法从SealedSecret获得原始的Secret。

Sealed Secrets由两部分组成：

服务器端的控制器
客户端工具：kubeseal

kubeseal使用非对称加密来加密数据，然后只有服务端的控制器才能解密数据。

这些加密数据被编码在SealedSecret资源中，你可以将其视为创建Secret的配方。

下面是如何使用Sealed Secrets来管理Secret的具体步骤。

1、安装kubeseal，这是一个客户端工具，可以帮助你创建SealedSecret

> wget https://github.com/bitnami-labs/sealed-secrets/releases/download/v0.15.0/kubeseal-linux-amd64 -O kubeseal> sudo install -m 755 kubeseal /usr/local/bin/kubeseal

2、安装服务器端控制器，为SealedSecret创建Custom Resource Definition（CRD）

> kubectl apply -f https://github.com/bitnami-labs/sealed-secrets/releases/download/v0.15.0/controller.yamlrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/sealed-secrets-service-proxier created
role.rbac.authorization.k8s.io/sealed-secrets-key-admin created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/secrets-unsealer created
deployment.apps/sealed-secrets-controller created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/sealedsecrets.bitnami.com created
service/sealed-secrets-controller created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/sealed-secrets-controller created
serviceaccount/sealed-secrets-controller created
role.rbac.authorization.k8s.io/sealed-secrets-service-proxier created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/sealed-secrets-controller created

3、验证sealed-secret controller Pod是否运行

> kubectl get pods -n kube-system -l name=sealed-secrets-controllerNAME                                         READY   STATUS RESTARTS   AGE
sealed-secrets-controller-7c766b885b-d5r2r   1/1     Running   0          7m39s

如果你查看Pod的日志，你将看到控制器为自己创建的一对秘钥，这对秘钥将被用于加解密过程。

> kubectl logs sealed-secrets-controller-7c766b885b-d5r2r -n kube-systemcontroller version: v0.15.0
2021/05/01 20:13:34 Starting sealed-secrets controller version: v0.15.0
2021/05/01 20:13:34 Searching for existing private keys
2021/05/01 20:13:35 New key written to kube-system/sealed-secrets-keymt6dg
2021/05/01 20:13:35 Certificate is 
-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----2021/05/01 20:13:35 HTTP server serving on :8080

运行以下命令查看公钥/私钥信息。

> kubectl get secret -n kube-system -l sealedsecrets.bitnami.com/sealed-secrets-key -o yaml

4、创建一个名为secrets.yaml的Secret清单文件

apiVersion: v1
data:DB_PWD: cGFzc3dvcmQ= //base64 encodedDB_USER: cm9vdA==    //base64 encoded
kind: Secret
metadata:name: db-secrets

现在让我们使用kubeseal命令，将secrets.yaml转变为SealedSecret资源清单文件。

> kubeseal --format=yaml < secret.yaml > sealed-secret.yaml> cat sealed-secret.yaml apiVersion: bitnami.com/v1alpha1
kind: SealedSecret
metadata:creationTimestamp: nullname: db-secretsnamespace: default
spec:encryptedData:DB_PWD: AgDaCRi27RV4/sVI2ok7JlqBSKT5+c7gGJog+...DB_USER: AgAZG67CrrOBnyKIKha7xhJulr+CQGPaE/PpsjvY8jJR0IDO2...template:metadata:creationTimestamp: nullname: db-secretsnamespace: default

在上面的步骤中，kubeseal从Kubernetes集群获取公钥并使用该公钥加密数据。

5、让我们使用SealedSecret资源清单文件，在Kubernetes中创建资源。

> kubectl apply -f sealed-secret.yaml

如果你再次检查控制器的日志，你将看到控制器拦截了请求，并解密来自SealedSecret的加密数据，数据被解密后，将创建Kubernetes的Secret对象。

> kubectl logs sealed-secrets-controller-7c766b885b-d5r2r -n kube-system2021/05/01 20:38:06 Updating default/db-secrets
2021/05/01 20:38:06 Event(v1.ObjectReference{Kind:"SealedSecret", Namespace:"default", Name:"db-secrets", UID:"fd89a7e7-c81a-4110-9de6-6b65195169d3", APIVersion:"bitnami.com/v1alpha1", ResourceVersion:"19365", FieldPath:""}): type: 'Normal' reason: 'Unsealed' SealedSecret unsealed successfully

一旦创建了Kubernetes Secret对象，就可以将它作为环境变量注入到容器中，或者作为数据卷挂载。

上面步骤4中创建的SealedSecret资源清单文件可以被提交到Git代码仓库中。secrets.yaml文件可以丢弃，因为它不再需要了。被存储在sealed-secret.yaml文件中的数据是安全的，它是被加密的，且只能由运行在Kubernetes集群中的Controller解密。

希望这篇文章能让你知道如何保护Kubernetes的机密信息。