02-创建 TLS CA证书及密钥

本文档记录自己的学习历程!

创建 TLS CA证书及密钥

kubernetes 系统的各组件需要使用 TLS 证书对通信进行加密,本文档使用 CloudFlare 的 PKI 工具集 cfssl 来生成 Certificate Authority (CA) 和其它证书;

生成的 CA 证书和秘钥文件如下:

  • ca-key.pem
  • ca.pem
  • kubernetes-key.pem
  • kubernetes.pem
  • kube-proxy.pem
  • kube-proxy-key.pem
  • admin.pem
  • admin-key.pem

使用证书的组件如下:

  • etcd:使用 ca.pem、kubernetes-key.pem、kubernetes.pem;
  • kube-apiserver:使用 ca.pem、kubernetes-key.pem、kubernetes.pem;
  • kubelet:使用 ca.pem;
  • kube-proxy:使用 ca.pem、kube-proxy-key.pem、kube-proxy.pem;
  • kubectl:使用 ca.pem、admin-key.pem、admin.pem;

kube-controllerkube-scheduler 当前需要和 kube-apiserver 部署在同一台机器上且使用非安全端口通信,可以不使用证书。

安装 CFSSL

使用二进制源码包安装

# wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
# chmod +x cfssl_linux-amd64
# mv cfssl_linux-amd64 /usr/bin/cfssl

# wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
# chmod +x cfssljson_linux-amd64
# mv cfssljson_linux-amd64 /usr/bin/cfssljson

# wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
# chmod +x cfssl-certinfo_linux-amd64
# mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

/usr/bin目录下得到以cfssl开头的几个命令

创建 CA (Certificate Authority)

创建 CA 配置文件

# mkdir /root/ssl
# cd /root/ssl
# cfssl print-defaults config > config.json
# cfssl print-defaults csr > csr.json
# cat ca-config.json
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "8760h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
        "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ],
        "expiry": "8760h"
      }
    }
  }
}

字段说明

  • ca-config.json:可以定义多个 profiles,分别指定不同的过期时间、使用场景等参数;后续在签名证书时使用某个 profile;
  • signing:表示该证书可用于签名其它证书;生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE
  • server auth:表示client可以用该 CA 对server提供的证书进行验证;
  • client auth:表示server可以用该CA对client提供的证书进行验证;

创建 CA 证书签名请求

# cat ca-csr.json
{
  "CN": "kubernetes",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
  • "CN":Common Name,kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求的用户名 (User Name);浏览器使用该字段验证网站是否合法;
  • "O":Organization,kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求用户所属的组 (Group);

生成 CA 证书和私钥

# cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
# ls ca*
ca-config.json  ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem

创建 kubernetes 证书

创建 kubernetes 证书签名请求

# cat kubernetes-csr.json
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "127.0.0.1",
      "192.168.1.121",
      "192.168.1.122",
      "192.168.1.123",
      "10.254.0.1",
      "kubernetes",
      "kubernetes.default",
      "kubernetes.default.svc",
      "kubernetes.default.svc.cluster",
      "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "ST": "BeiJing",
            "L": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
  • 如果 hosts 字段不为空则需要指定授权使用该证书的 IP 或域名列表,由于该证书后续被 etcd 集群和 kubernetes master 集群使用,所以上面分别指定了 etcd 集群、kubernetes master 集群的主机 IP 和 kubernetes 服务的服务 IP(一般是 kue-apiserver 指定的 service-cluster-ip-range 网段的第一个IP,如 10.254.0.1。

生成 kubernetes 证书和私钥

# cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes
# ls kuberntes*
kubernetes.csr  kubernetes-csr.json  kubernetes-key.pem  kubernetes.pem

或者直接在命令行上指定相关参数:

# echo '{"CN":"kubernetes","hosts":[""],"key":{"algo":"rsa","size":2048}}' | cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes -hostname="127.0.0.1,172.20.0.112,172.20.0.113,172.20.0.114,172.20.0.115,kubernetes,kubernetes.default" - | cfssljson -bare kubernetes

创建 admin 证书

创建 admin 证书签名请求

# cat admin-csr.json
{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
  • 后续 kube-apiserver 使用 RBAC 对客户端(如 kubeletkube-proxyPod)请求进行授权;
  • kube-apiserver 预定义了一些 RBAC 使用的 RoleBindings,如 cluster-admin 将 Group system:masters 与 Role cluster-admin 绑定,该 Role 授予了调用kube-apiserver所有 API的权限;
  • OU 指定该证书的 Group 为 system:masterskubelet 使用该证书访问 kube-apiserver 时 ,由于证书被 CA 签名,所以认证通过,同时由于证书用户组为经过预授权的 system:masters,所以被授予访问所有 API 的权限;

生成 admin 证书和私钥

# cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
# ls admin*
admin.csr  admin-csr.json  admin-key.pem  admin.pem

创建 kube-proxy 证书

创建 kube-proxy 证书签名请求

# cat kube-proxy-csr.json
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
  • CN 指定该证书的 User 为 system:kube-proxy
  • kube-apiserver 预定义的 RoleBinding cluster-admin 将User system:kube-proxy 与 Role system:node-proxier 绑定,该 Role 授予了调用 kube-apiserver Proxy 相关 API 的权限;

生成 kube-proxy 客户端证书和私钥

# cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes  kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
# ls kube-proxy*
kube-proxy.csr  kube-proxy-csr.json  kube-proxy-key.pem  kube-proxy.pem

校验证书

以 kubernetes 证书为例

使用 opsnssl 命令

# openssl x509  -noout -text -in  kubernetes.pem
...
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        Issuer: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=Kubernetes
        Validity
            Not Before: Apr  5 05:36:00 2017 GMT
            Not After : Apr  5 05:36:00 2018 GMT
        Subject: C=CN, ST=BeiJing, L=BeiJing, O=k8s, OU=System, CN=kubernetes
...
        X509v3 extensions:
            X509v3 Key Usage: critical
                Digital Signature, Key Encipherment
            X509v3 Extended Key Usage:
                TLS Web Server Authentication, TLS Web Client Authentication
            X509v3 Basic Constraints: critical
                CA:FALSE
            X509v3 Subject Key Identifier:
                DD:52:04:43:10:13:A9:29:24:17:3A:0E:D7:14:DB:36:F8:6C:E0:E0
            X509v3 Authority Key Identifier:
                keyid:44:04:3B:60:BD:69:78:14:68:AF:A0:41:13:F6:17:07:13:63:58:CD

            X509v3 Subject Alternative Name:
                DNS:kubernetes, DNS:kubernetes.default, DNS:kubernetes.default.svc, DNS:kubernetes.default.svc.cluster, DNS:kubernetes.default.svc.cluster.local, IP Address:127.0.0.1, IP Address:192.168.1.121, IP Address:192.168.1.122, IP Address:192.168.1.123, IP Address:10.254.0.1
...
  • 确认 Issuer 字段的内容和 ca-csr.json 一致;
  • 确认 Subject 字段的内容和 kubernetes-csr.json 一致;
  • 确认 X509v3 Subject Alternative Name 字段的内容和 kubernetes-csr.json 一致;
  • 确认 X509v3 Key Usage、Extended Key Usage 字段的内容和 ca-config.jsonkubernetes profile 一致;

使用 cfssl-certinfo 命令

# cfssl-certinfo -cert kubernetes.pem
...
{
  "subject": {
    "common_name": "kubernetes",
    "country": "CN",
    "organization": "k8s",
    "organizational_unit": "System",
    "locality": "BeiJing",
    "province": "BeiJing",
    "names": [
      "CN",
      "BeiJing",
      "BeiJing",
      "k8s",
      "System",
      "kubernetes"
    ]
  },
  "issuer": {
    "common_name": "Kubernetes",
    "country": "CN",
    "organization": "k8s",
    "organizational_unit": "System",
    "locality": "BeiJing",
    "province": "BeiJing",
    "names": [
      "CN",
      "BeiJing",
      "BeiJing",
      "k8s",
      "System",
      "Kubernetes"
    ]
  },
  "serial_number": "174360492872423263473151971632292895707129022309",
  "sans": [
    "kubernetes",
    "kubernetes.default",
    "kubernetes.default.svc",
    "kubernetes.default.svc.cluster",
    "kubernetes.default.svc.cluster.local",
    "127.0.0.1",
    "10.64.3.7",
    "10.254.0.1"
  ],
  "not_before": "2017-04-05T05:36:00Z",
  "not_after": "2018-04-05T05:36:00Z",
  "sigalg": "SHA256WithRSA",
...

分发证书

将生成的证书和秘钥文件(后缀名为.pem)拷贝到所有机器的 /etc/kubernetes/ssl 目录下后续使用;

# mkdir -p /etc/kubernetes/ssl
# cp *.pem /etc/kubernetes/ssl
# scp *.pem xxxx:/etc/kubernetes/ssl

参考

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏bboysoul

docker swarm 修改集群ip

事情是这样的,我在树梅派上运行着docker swarm的集群原来的ip是192.168.0.113,之后因为搬家,然后ip变成了192.168.11.113,...

1032
来自专栏技术博文

Fiddler 教程

阅读目录 Fiddler的基本介绍 Fiddler的工作原理 同类的其它工具 Fiddler如何捕获Firefox的会话 Fiddler如何捕获HTTPS会话 ...

3074
来自专栏从零学习云计算

kubernetes学习记录(13)——网上集群基于CA签名安全设置的两种方式对比

在《kubernetes学习记录(9)——集群基于CA签名的安全设置》一文中,我是照着《Kubernetes权威指南》以及一些博客做了基于CA签名的安全设置。但...

1840
来自专栏Youngxj

免费申请泛域名ssl全过程-要弄仔细(否则会拦截)

1685
来自专栏北京马哥教育

Linux基于OpenSSL实现私有CA构建

前言 随着互联网的迅猛发展,网络通信已经成为传递信息的主要途径。而通信时的数据传输大部分却是明 文传输的,在网络这个不安全的环境下,如果没有一套数据加密机制,就...

3087
来自专栏酷玩时刻

自动获取/更新HTTPS证书并实现Nginx代理WSS协议

如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上-----牛顿 有了轮子就会事半功倍,此篇文章就是站在巨人的肩膀上做一个简单的总结。

722
来自专栏deed博客

[转52pojie.cn]Navicat Premium v12.0.23.0 破解教程x86,x64通用

2525
来自专栏云计算教程系列

如何在Ubuntu 16.04中为Apache创建自签名SSL证书

TLS或传输层安全性及其前身SSL(代表安全套接字层)是用于将正常流量包装在受保护的加密包装中的Web协议。

900
来自专栏魏艾斯博客www.vpsss.net

宝塔 Linux 面板手动获取 Let’s Encrypt 免费证书教程

1833
来自专栏cs

计算机网络--子网划分+思科CiscroPacket使用

<h1>1.0概念</h1> <p> <p><b>子网划分</b>是通过借用IP地址的若干位主机位来充当子网地址从而将原网络划分为若干子网而实现的...

3659

扫码关注云+社区