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02-创建 TLS CA证书及密钥

2018-01-29 20:03 330 查看

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-controller

、

kube-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

在

/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

kubelet

、

kube-proxy

、

Pod

)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

的所有 API的权限；

OU 指定该证书的 Group 为

system:masters

，

kubelet

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.json

中

kubernetes

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

Generate self-signed certificates

Setting up a Certificate Authority and Creating TLS Certificates

Client Certificates V/s Server Certificates

数字证书及 CA 的扫盲介绍

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创建 admin 证书

创建 kube-proxy 证书

校验证书

使用
opsnssl
命令

使用
cfssl-certinfo
命令

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