如何使用 Kubernetes 令牌对用户进行认证

简介

Kubernetes 作为一个强大的容器编排平台，依赖于一个强大的认证和授权系统来确保对集群资源的安全访问。该系统的核心是 Kubernetes 令牌，它是认证用户和服务账户的主要机制。在本教程中，我们将探讨 Kubernetes 令牌的基本原理，包括其用途、类型以及在 Kubernetes 认证和授权中的使用。

Skills Graph

Kubernetes 令牌基础

Kubernetes 作为一个强大的容器编排平台，依赖于一个强大的认证和授权系统来确保对集群资源的安全访问。该系统的核心是 Kubernetes 令牌，它是认证用户和服务账户的主要机制。

在本节中，我们将探讨 Kubernetes 令牌的基本原理，包括其用途、类型以及在 Kubernetes 认证和授权中的使用。

理解 Kubernetes 令牌

Kubernetes 令牌是一种加密凭证，用于在与 Kubernetes API 服务器交互时认证用户和服务账户。这些令牌由 Kubernetes 控制平面生成和管理，用于验证发出 API 请求的实体（用户或服务账户）的身份。

Kubernetes 令牌主要有两种类型：

1. 服务账户令牌：这些令牌与 Kubernetes 服务账户相关联，服务账户是由 Kubernetes 系统自动创建和管理的特殊用户账户。Pod 和其他 Kubernetes 资源使用服务账户令牌代表服务账户与 API 服务器进行交互。

2. 持有者令牌：这些令牌用于认证与特定 Kubernetes 服务账户无关的单个用户或其他实体（如外部系统）。持有者令牌通常通过外部认证机制（如 OAuth 2.0 或 OIDC）获得。

Kubernetes 令牌基于 JSON Web 令牌（JWT）标准，该标准允许各方之间以 JSON 对象的形式安全地传输信息。Kubernetes 令牌包含有关实体身份的信息以及任何相关的权限或声明。

Kubernetes 令牌的用例

Kubernetes 令牌在各种场景中用于促进对 Kubernetes API 和集群资源的安全访问。一些常见的用例包括：

1. Pod 与 API 服务器通信：在 Kubernetes 集群中运行的 Pod 使用服务账户令牌来认证和授权它们与 Kubernetes API 服务器的交互，使它们能够执行诸如创建、修改或检索资源等操作。

2. 用户认证：单个用户在与 Kubernetes API 交互时可以使用持有者令牌进行自我认证，从而根据分配的权限执行管理或用户级任务。

3. 外部系统集成：Kubernetes 令牌可用于将外部系统（如持续集成/持续部署（CI/CD）管道或监控工具）与 Kubernetes API 集成，使它们能够代表集成系统执行授权操作。

4. 自动化和脚本编写：Kubernetes 令牌可用于脚本和自动化工具中，以促进对 Kubernetes API 的安全、编程式访问，实现诸如集群管理、资源供应和部署自动化等任务。

通过理解 Kubernetes 令牌的基本原理，你可以有效地利用这种强大的认证和授权机制来保护你的 Kubernetes 集群，并确保只有授权实体才能访问和与你的集群资源进行交互。

生成 Kubernetes 令牌

根据具体的用例和需求，Kubernetes 提供了多种生成和管理令牌的方法。在本节中，我们将探讨生成 Kubernetes 令牌的不同方法，包括使用 kubectl 命令行工具以及直接与 Kubernetes API 进行交互。

生成服务账户令牌

当创建新的服务账户时，Kubernetes 控制平面会自动生成和管理服务账户令牌。你可以使用 kubectl 命令查看服务账户及其关联令牌的详细信息：

kubectl get serviceaccount default -o yaml

这将显示默认服务账户的详细信息，包括生成的令牌。要使用此令牌进行认证，你可以复制 token 字段的值并将其包含在 API 请求中。

或者，你可以使用以下命令创建新的服务账户并为其生成令牌：

## 创建新的服务账户
kubectl create serviceaccount my-service-account

## 获取新服务账户的令牌
kubectl get secret $(kubectl get serviceaccount my-service-account -o jsonpath='{.secrets[0].name}') -o jsonpath='{.data.token}' | base64 --decode

然后，生成的令牌可用于代表 my-service-account 服务账户对 Kubernetes API 进行认证。

生成持有者令牌

除了服务账户令牌外，Kubernetes 还支持使用持有者令牌进行用户认证。持有者令牌可以通过各种外部认证机制（如 OAuth 2.0 或 OIDC）获得。

要生成持有者令牌，你可以使用带有 --token 标志的 kubectl 命令行工具：

kubectl --token= pods < your-bearer-token > get

将 <your-bearer-token> 替换为你从认证提供方获得的实际持有者令牌。

或者，你可以直接使用 Kubernetes API 生成持有者令牌。这种方法通常用于更复杂的集成场景，在这些场景中，你需要以编程方式管理令牌的生成和使用。

通过了解生成 Kubernetes 令牌的不同方法，你可以在 Kubernetes 集群中有效地管理认证和授权，确保只有授权实体才能访问和与集群资源进行交互。

保护 Kubernetes 令牌安全

Kubernetes 令牌是认证和授权对集群资源进行访问的主要机制。因此，在其整个生命周期中确保这些令牌的安全至关重要。在本节中，我们将探讨保护 Kubernetes 令牌安全的最佳实践和技术。

令牌存储与传输

Kubernetes 令牌，无论是服务账户令牌还是持有者令牌，都应被视为敏感信息并谨慎处理。在存储或传输 Kubernetes 令牌时，请考虑以下准则：

1. 安全存储：将 Kubernetes 令牌安全地存储，例如存储在秘密管理系统或可信的键值存储中。避免以明文形式存储令牌或存储在版本控制系统中。
2. 安全传输：在传输 Kubernetes 令牌时，确保通过安全通道（如 HTTPS 或专用网络）发送。避免通过不安全通道（如 HTTP 或公共网络）发送令牌。
3. 令牌轮换：定期轮换 Kubernetes 令牌，以限制受损或过期令牌的暴露风险。这可以通过生成新令牌并撤销旧令牌来完成。

Kubernetes 令牌轮换

Kubernetes 提供了用于轮换服务账户令牌和持有者令牌的机制。要轮换服务账户令牌，可以删除与该服务账户关联的现有密钥，新令牌将自动生成。

## 删除与服务账户关联的密钥

对于持有者令牌，你需要从认证提供方获取新令牌，并相应地更新你的应用程序。

保护 Kubernetes API 访问安全

除了保护令牌本身的安全外，保护对 Kubernetes API 的访问也很重要。这可以通过以下措施实现：

1. 基于角色的访问控制（RBAC）：实施 RBAC 策略，为用户和服务账户授予最低限度的必要权限，限制他们执行未经授权操作的能力。
2. 网络策略：使用 Kubernetes 网络策略来控制进出集群的网络流量，限制对 API 服务器的访问。
3. API 服务器认证和授权：配置 Kubernetes API 服务器以使用强大的认证和授权机制，如客户端证书、OIDC 或基于 webhook 的认证。

通过遵循这些保护 Kubernetes 令牌安全的最佳实践，你可以增强 Kubernetes 集群的整体安全性，并保护关键资源免受未经授权的访问。

总结

Kubernetes 令牌是 Kubernetes 认证和授权系统的关键组成部分，可实现对集群资源的安全访问。通过了解不同类型的令牌、如何生成它们以及保护它们的最佳实践，你可以有效地管理和控制对 Kubernetes 环境的访问。本教程全面概述了 Kubernetes 令牌的基本原理，使你能够在 Kubernetes 部署中实施强大的认证和授权机制。