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Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略，這一篇就夠了
作者：容器碼頭 2020-05-14 16:35:21
云計(jì)算 目前許多組織都在采用Kubernetes來(lái)運(yùn)行他們的應(yīng)用程序。以至于有些人將Kubernetes稱(chēng)為新的數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)。因此，組織開(kāi)始將Kubernetes(通?？s寫(xiě)為k8s)視為關(guān)鍵任務(wù)平臺(tái)，它需要包括網(wǎng)絡(luò)安全在內(nèi)的成熟業(yè)務(wù)流程。
目前許多組織都在采用Kubernetes來(lái)運(yùn)行他們的應(yīng)用程序。以至于有些人將Kubernetes稱(chēng)為新的數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)。因此，組織開(kāi)始將Kubernetes(通?？s寫(xiě)為k8s)視為關(guān)鍵任務(wù)平臺(tái)，它需要包括網(wǎng)絡(luò)安全在內(nèi)的成熟業(yè)務(wù)流程。
負(fù)責(zé)保護(hù)這個(gè)新平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)安全團(tuán)隊(duì)可能發(fā)現(xiàn)它出奇的不同。例如，默認(rèn)的Kubernetes策略是允許任何連接。
本文提供了一些關(guān)于Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略工作原理的簡(jiǎn)介，它們?nèi)绾闻c傳統(tǒng)防火墻策略進(jìn)行比較以及一些可以幫助你保護(hù)Kubernetes應(yīng)用程序的陷阱和最佳實(shí)踐。
Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略
Kubernetes提供了一種稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)策略的機(jī)制，可用于對(duì)部署在平臺(tái)上的應(yīng)用程序?qū)嵤┑?層分隔。網(wǎng)絡(luò)策略缺乏現(xiàn)代防火墻的高級(jí)功能，如第7層控制和威脅檢測(cè)，但是它們確實(shí)提供了基本的網(wǎng)絡(luò)安全，這是一個(gè)很好的起點(diǎn)。
網(wǎng)絡(luò)策略控制Pod的通信
Kubernetes的工作負(fù)載在pod中運(yùn)行，pod由一個(gè)或多個(gè)部署在一起的容器組成。Kubernetes為每個(gè)pod分配一個(gè)IP地址，這個(gè)地址可以從其他所有pod路由，甚至可以跨底層服務(wù)器。Kubernets網(wǎng)絡(luò)策略指定pod組的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，類(lèi)似于云服務(wù)中的安全組用于控制對(duì)虛擬機(jī)實(shí)例的訪(fǎng)問(wèn)。
編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)策略
與其他Kubernetes資源一樣，網(wǎng)絡(luò)策略可以使用一種稱(chēng)為YAML的語(yǔ)言定義。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，它允許從負(fù)載均衡到postgres的訪(fǎng)問(wèn)。
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.postgres
- namespace: default
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- ingress:
- - from:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: balance
- policyTypes:
- - Ingress
為了編寫(xiě)你自己的網(wǎng)絡(luò)策略，你需要對(duì)yaml有基本的了解。Yaml基于縮進(jìn)(使用的是空格，而不是tab)。縮進(jìn)項(xiàng)屬于其上方最接近的縮進(jìn)項(xiàng)。連字符(破折號(hào))開(kāi)始一個(gè)新的列表項(xiàng)。所有其他項(xiàng)都是映射條目。你可以在網(wǎng)上找到大量關(guān)于yaml的信息。
編寫(xiě)完策略的YAML文件后，使用kubectl創(chuàng)建策略：
- kubectl create -f policy.yaml
網(wǎng)絡(luò)策略定義
網(wǎng)絡(luò)策略定義由四個(gè)元素組成：
podSelector：將受此策略約束的pod(策略目標(biāo))。必填
policyType：指定哪些類(lèi)型的策略包含在這個(gè)策略中，ingress或egress。該項(xiàng)是可選的，但建議總是明確的指定它?？蛇x
ingress：允許傳入目標(biāo)pod的流量。可選
egress：允許從目標(biāo)pod傳出的流量?？蛇x
下面這個(gè)例子是從Kubernetes官網(wǎng)上改編的(將“role”改為了“app”)，它指定了四個(gè)元素：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: test-network-policy
- namespace: default
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: db
- policyTypes:
- - Ingress
- - Egress
- ingress:
- - from:
- - ipBlock:
- cidr: 172.17.0.0/16
- except:
- - 172.17.1.0/24
- - namespaceSelector:
- matchLabels:
- project: myproject
- - podSelector:
- matchLabels:
- role: frontend
- ports:
- - protocol: TCP
- port: 6379
- egress:
- - to:
- - ipBlock:
- cidr: 10.0.0.0/24
- ports:
- - protocol: TCP
- port: 5978
注意，你不必包含所有四個(gè)元素。podSelector是必填的，其余三個(gè)是可選的。
如果你忽略了policyType，則推斷如下：
- 策略總是被認(rèn)為指定了一個(gè)ingress定義。如果你沒(méi)有明確的定義它，它將被視為“不允許流量“。
- egress將由是否存在egress元素誘導(dǎo)。
為了避免錯(cuò)誤，建議總是顯式的指定policyType。
如果沒(méi)有提供ingress或egress的定義，并且根據(jù)上面的邏輯假定它們存在，策略將認(rèn)為它們是“不允許流量”。
默認(rèn)策略是允許
當(dāng)沒(méi)有定義任何策略時(shí)，Kubernetes允許所有通信。所有pod都可以相互自由通信。從安全角度來(lái)看，這聽(tīng)起來(lái)可能有悖常理，但請(qǐng)記住，Kubernetes是由希望應(yīng)用程序進(jìn)行通信的開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)的。網(wǎng)絡(luò)策略是作為后來(lái)的增強(qiáng)功能添加的。
命名空間
命名空間是Kubernetes的多租戶(hù)機(jī)制，旨在將命名空間環(huán)境相互隔離，但是，命名空間的通信在默認(rèn)情況下仍然是被允許的。
與大多數(shù)Kubernetes實(shí)體一樣，網(wǎng)絡(luò)策略也位于特定的命名空間中。元數(shù)據(jù)頭部告訴Kubernetes策略屬于哪個(gè)命名空間：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: test-network-policy
- namespace: my-namespace
- spec:
- ...
如果你沒(méi)有明確指定元數(shù)據(jù)的命名空間，它將應(yīng)用于kubectl提供的命名空間(默認(rèn)是namespace=default)。
- kubectl apply -n my-namespace -f namespace.yaml
建議顯式指定命名空間，除非你正在編寫(xiě)的策略要統(tǒng)一應(yīng)用在多個(gè)命名空間中。
策略中的podSelector元素將從策略所屬的命名空間中選擇pod(它不能從另一個(gè)命名空間選擇pod)。
ingress和egress元素中的podSelector也會(huì)選擇相同命名空間中的pod,除非你將它們和namespaceSelector一起使用。
策略命名約定
策略的名稱(chēng)在命名空間中是唯一的。一個(gè)命名空間中不能有兩個(gè)同名的策略，但是不同的命名空間可以有同名的策略。當(dāng)你想要在多個(gè)命名空間重復(fù)應(yīng)用某個(gè)策略時(shí)，這非常方便。
我喜歡的策略命名方法之一是將命名空間與pod組合起來(lái)，例如：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.postgres
- namespace: default
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- ingress:
- - from:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: admin
- policyTypes:
- - Ingress
標(biāo)簽
Kubernetes對(duì)象，如pod和namespace，可以附加用戶(hù)自定義標(biāo)簽。Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略依賴(lài)于標(biāo)簽來(lái)選擇它們應(yīng)用于的pod：
- podSelector:
- matchLabels:
- role: db
或者它們應(yīng)用于的命名空間。下面的例子中選擇匹配標(biāo)簽的命名空間中的所有pod：
- namespaceSelector:
- matchLabels:
- project: myproject
需要注意的一點(diǎn)是：如果你使用namespaceSelector，請(qǐng)確保所選擇的命名空間確實(shí)具有所使用的標(biāo)簽。請(qǐng)記住，像default和kube-system這樣的內(nèi)置命名空間沒(méi)有現(xiàn)成的標(biāo)簽。你可以像這樣給命名空間添加一個(gè)標(biāo)簽：
- kubectl label namespace default namespace=default
元數(shù)據(jù)中的namespace是命名空間的實(shí)際名稱(chēng)，而不是標(biāo)簽：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: test-network-policy
- namespace: default
- spec:
- ...
源和終點(diǎn)
防火墻策略由具有源和終點(diǎn)的規(guī)則組成。Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略是為目標(biāo)(應(yīng)用策略的一組pod)定義的，然后為目標(biāo)指定傳入或傳出流量。再次使用相同的例子，你可以看到策略目標(biāo)——默認(rèn)命名空間中所有具有標(biāo)簽為“db:app”的pod:
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: test-network-policy
- namespace: default
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: db
- policyTypes:
- - Ingress
- - Egress
- ingress:
- - from:
- - ipBlock:
- cidr: 172.17.0.0/16
- except:
- - 172.17.1.0/24
- - namespaceSelector:
- matchLabels:
- project: myproject
- - podSelector:
- matchLabels:
- role: frontend
- ports:
- - protocol: TCP
- port: 6379
- egress:
- - to:
- - ipBlock:
- cidr: 10.0.0.0/24
- ports:
- - protocol: TCP
- port: 5978
該策略中的ingress項(xiàng)允許到目標(biāo)pod的傳入流量。因此，ingress被解釋為“源”，目標(biāo)被解釋為各自的“終點(diǎn)”。同樣，egress被解釋為“終點(diǎn)”，目標(biāo)是各自的“源”。
Egress和DNS
當(dāng)執(zhí)行egress時(shí)，必須小心不要阻止DNS，Kubernetes使用DNS將service的名稱(chēng)解釋為其IP地址。否則，這個(gè)策略將不起作用，因?yàn)槟銢](méi)有允許balance執(zhí)行DNS查找：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.balance
- namespace: default
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: balance
- egress:
- - to:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- policyTypes:
- - Egress
要解決它，你必須允許訪(fǎng)問(wèn)DNS服務(wù)：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.balance
- namespace: default
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: balance
- egress:
- - to:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- - to:
- ports:
- - protocol: UDP
- port: 53
- policyTypes:
- - Egress
“to”元素為空，它隱式選擇了所有命名空間中的所有pod，從而允許balance通過(guò)Kubernetes的DNS服務(wù)執(zhí)行DNS查找，DNS服務(wù)通常位于kube-system命名空間中。
雖然這是有效的，但它過(guò)于寬松和不安全——它允許在集群外部進(jìn)行DNS查找。
你可以分階段鎖定它：
1.通過(guò)添加一個(gè)namespaceSelector只允許在集群內(nèi)進(jìn)行DNS查找：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.balance
- namespace: default
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: balance
- egress:
- - to:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- - to:
- - namespaceSelector: {}
- ports:
- - protocol: UDP
- port: 53
- policyTypes:
- - Egress
2.只允許DNS在kube-system命名空間中
為此，你需要為kube-system命名空間添加一個(gè)標(biāo)簽：
- kubectl label namespace kube-system namespace=kube-system
然后用namespaceSelector在策略中指定它：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.balance
- namespace: default
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: balance
- egress:
- - to:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- - to:
- - namespaceSelector:
- matchLabels:
- namespace: kube-system
- ports:
- - protocol: UDP
- port: 53
- policyTypes:
- - Egress
3.偏執(zhí)狂可能想更進(jìn)一步，將DNS限制為kube-system命名空間中特定的DNS服務(wù)。請(qǐng)參考下面的“通過(guò)命名空間和pod過(guò)濾”章節(jié)。
另一種選擇是在命名空間級(jí)別允許DNS，這樣就不需要為每個(gè)服務(wù)指定它了：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.dns
- namespace: default
- spec:
- podSelector: {}
- egress:
- - to:
- - namespaceSelector: {}
- ports:
- - protocol: UDP
- port: 53
- policyTypes:
- - Egress
空的podSelector選擇該命名空間中的所有pod。
第一個(gè)匹配和規(guī)則順序
防火墻管理員知道對(duì)數(shù)據(jù)包采取的操作(允許或拒絕)由與其匹配的第一個(gè)規(guī)則決定。但是在Kubernetes中，策略的順序并不重要。默認(rèn)的行為是，當(dāng)沒(méi)有定義策略時(shí)，允許所有通信，因此所有pod之間可以彼此通信。一旦定義了策略，每個(gè)至少被一個(gè)策略選擇的pod，將根據(jù)選擇它的策略的并集(邏輯或)進(jìn)行隔離：
沒(méi)有被任何策略選中的pod繼續(xù)保持開(kāi)放。你可以通過(guò)定義cleanup規(guī)則來(lái)改變這個(gè)行為。
Cleanup規(guī)則(拒絕)
防火墻策略通常通過(guò)any-any-any-deny規(guī)則來(lái)丟棄所有非顯式允許的流量。Kubernetes沒(méi)有拒絕操作，但是你可以使用一個(gè)常規(guī)的規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的效果，該策略指定policyTypes=Ingress，但是省略了實(shí)際ingress的定義，這被解釋為“不允許進(jìn)入”。
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: deny-all
- namespace: default
- spec:
- podSelector: {}
- policyTypes:
- - Ingress
該策略選擇命名空間中的所有pod作為源，未定義ingress——這意味著不允許流量進(jìn)入。
類(lèi)似的，你可以拒絕來(lái)自一個(gè)命名空間的所有出站流量：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: deny-all-egress
- namespace: default
- spec:
- podSelector: {}
- policyTypes:
- - Egress
請(qǐng)記住，任何其他允許訪(fǎng)問(wèn)命名空間中pod的策略都將優(yōu)先于此拒絕策略——相當(dāng)于防火墻中將允許策略添加到拒絕策略之上。
Any-Any-Any-Allow
通過(guò)使用一個(gè)空的ingress元素修改上面的deny-all策略，可以創(chuàng)建一個(gè)allow-all策略：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: allow-all
- namespace: default
- spec:
- podSelector: {}
- ingress:
- - {}
- policyTypes:
- - Ingress
這允許所有命名空間中的所有pod(和IP)到默認(rèn)命名空間中的任何pod的通信。這是默認(rèn)行為，因此通常不需要這么做。但是，為了查找問(wèn)題，暫時(shí)覆蓋所有其他規(guī)則可能很有用。
你可以縮小此范圍，僅允許訪(fǎng)問(wèn)默認(rèn)命名空間中的一組特定的pod：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: allow-all-to-balance
- namespace: default
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: balance
- ingress:
- - {}
- policyTypes:
- - Ingress
下面的策略允許任何入站和出站流量(包括訪(fǎng)問(wèn)集群外的任何IP)：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: allow-all
- spec:
- podSelector: {}
- ingress:
- - {}
- egress:
- - {}
- policyTypes:
- - Ingress
- - Egress
組合多個(gè)策略
策略在三個(gè)級(jí)別上使用邏輯或進(jìn)行組合。每個(gè)pod根據(jù)應(yīng)用于它的所有策略的并集決定是否允許通信。
1.在“from”和“to”項(xiàng)中，你可以定義三種類(lèi)型的項(xiàng)，他們通過(guò)“或”進(jìn)行組合：
- namespaceSelector——選擇一整個(gè)命名空間
- podSelector——選擇pod
- ipBlock——選擇一個(gè)子網(wǎng)
你可以在from/to下定義任意數(shù)量的項(xiàng)(即使是相同類(lèi)型也可以定義多條)，它們將通過(guò)邏輯或組合在一起：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.postgres
- namespace: default
- spec:
- ingress:
- - from:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: indexer
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: admin
- podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- policyTypes:
- - Ingress
2.在一個(gè)策略中，ingress策略可以有多個(gè)“from”項(xiàng)，它們通過(guò)邏輯或組合在一起。同樣，egress策略可以有多個(gè)“to”項(xiàng)，它們也通過(guò)邏輯或組合在一起：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.postgres
- namespace: default
- spec:
- ingress:
- - from:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: indexer
- - from:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: admin
- podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- policyTypes:
- - Ingress
3.多個(gè)策略也通過(guò)邏輯或組合在一起。
但是當(dāng)組合策略時(shí)，這里有一些限制:Kubernetes只能組合policyType(ingress或egress)不同的策略，多個(gè)策略都指定ingress(或egress)將會(huì)互相覆蓋。
命名空間之間的通信
默認(rèn)情況下，命名空間間的通信是允許的。你可以使用deny-all策略來(lái)改變它，以阻止從或者到該命名空間的通信。
如果你阻止了對(duì)某個(gè)命名空間的訪(fǎng)問(wèn)，可以使用namespaceSelector允許來(lái)自一個(gè)特定的命名空間的訪(fǎng)問(wèn)。
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: database.postgres
- namespace: database
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- ingress:
- - from:
- - namespaceSelector:
- matchLabels:
- namespace: default
- policyTypes:
- - Ingress
這允許default命名空間中的所有pod訪(fǎng)問(wèn)database命名空間中的postgres pod。但是，如果只想允許default命名空間中特定的pod訪(fǎng)問(wèn)postgres該怎么辦呢?
通過(guò)namespace和pod聯(lián)合過(guò)濾
Kubernetes 1.11及以上允許你將namespaceSelector和podSelector通過(guò)邏輯與組合在一起：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: database.postgres
- namespace: database
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- ingress:
- - from:
- - namespaceSelector:
- matchLabels:
- namespace: default
- podSelector:
- matchLabels:
- app: admin
- policyTypes:
- - Ingress
為什么這被解釋為“與”，而不是“或”呢?
請(qǐng)注意，podSelector不是以破折號(hào)開(kāi)頭的，在yaml中這意味著，podSelector與前面的namespaceSelector屬于同一個(gè)列表項(xiàng)，因此它們通過(guò)邏輯與進(jìn)行組合。如果你在podSelector前面添加一個(gè)破折號(hào)，將創(chuàng)建一個(gè)新的列表項(xiàng)，這將與前面的namespaceSelector通過(guò)邏輯或組合。要在所有命名空間中選擇具有特定標(biāo)簽的pod，可以指定一個(gè)空的namespaceSelector：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: database.postgres
- namespace: database
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- ingress:
- - from:
- - namespaceSelector: {}
- podSelector:
- matchLabels:
- app: admin
- policyTypes:
- - Ingress
多個(gè)標(biāo)簽通過(guò)邏輯與組合
具有多個(gè)對(duì)象(主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、組...)的防火墻規(guī)則被解釋為邏輯或。例如，如果數(shù)據(jù)包的源匹配HOST_1或HOST_2，則應(yīng)用此規(guī)則：
與之相反的是，在Kubernetes中，podSelector和namespaceSelector中的多個(gè)標(biāo)簽通過(guò)邏輯與進(jìn)行組合。例如，這將選擇同時(shí)具有標(biāo)簽role=db和version=v2的pod：
- podSelector:
- matchLabels:
- role: db
- version: v2
相同的邏輯適用所有類(lèi)型的選擇器：策略目標(biāo)的選擇器、pod的選擇器、命名空間的選擇器。
子網(wǎng)和IP地址(ipBlock)
防火墻使用vlan、ip和子網(wǎng)來(lái)分割網(wǎng)絡(luò)。在Kubernetes中，pod的IP是自動(dòng)分配的，并且可能經(jīng)常變動(dòng)，因此網(wǎng)絡(luò)策略使用標(biāo)簽來(lái)選擇pod和命名空間。子網(wǎng)(ipBlock)用于ingress或egress連接(南北向)。例如，下面這個(gè)策略允許default命名空間中的所有pod訪(fǎng)問(wèn)谷歌的DNS服務(wù)：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: egress-dns
- namespace: default
- spec:
- podSelector: {}
- policyTypes:
- - Egress
- egress:
- - to:
- - ipBlock:
- cidr: 8.8.8.8/32
- ports:
- - protocol: UDP
- port: 53
本例中空的podSelector表示“選擇該命名空間中的所有pod”。該策略只允許訪(fǎng)問(wèn)8.8.8.8，這意味著它拒絕訪(fǎng)問(wèn)其他任何IP。因此，實(shí)際上，你已經(jīng)阻止了對(duì)Kubernetes內(nèi)部DNS服務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)。如果你仍然想允許它，需要顯式的指定它。
通常ipBlock和podSelector是互斥的，因?yàn)橥ǔＤ阍趇pBlock中不使用內(nèi)部pod IP。如果你使用內(nèi)部pod IP指定ipBlock，它實(shí)際上將允許與具有這些ip的pod進(jìn)行通信。但是在實(shí)踐中并不知道該用哪些IP，這就是為什么不應(yīng)該用IP來(lái)選擇pod。
下面這個(gè)策略中包含所有IP，并允許訪(fǎng)問(wèn)所有其它pod：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: egress-any
- namespace: default
- spec:
- podSelector: {}
- policyTypes:
- - Egress
- egress:
- - to:
- - ipBlock:
- cidr: 0.0.0.0/0
你可以通過(guò)排除內(nèi)部IP來(lái)只允許訪(fǎng)問(wèn)外部IP。例如，如果pod的子網(wǎng)是10.16.0.0/14：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: egress-any
- namespace: default
- spec:
- podSelector: {}
- policyTypes:
- - Egress
- egress:
- - to:
- - ipBlock:
- cidr: 0.0.0.0/0
- except:
- - 10.16.0.0/14
端口和協(xié)議
pod通常只監(jiān)聽(tīng)一個(gè)端口，這意味著你可以簡(jiǎn)單的在策略中省略端口，默認(rèn)允許任何端口。但是最好將策略設(shè)置為受限的，顯式的指定端口：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.postgres
- namespace: default
- spec:
- ingress:
- - from:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: indexer
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: admin
- ports:
- - port: 443
- protocol: TCP
- - port: 80
- protocol: TCP
- podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- policyTypes:
- - Ingress
請(qǐng)注意，端口應(yīng)用于它們所在的“to”或“from”子句中的所有項(xiàng)。如果你想為不同的項(xiàng)指定不同的端口，你可以將ingress或egress拆分為多個(gè)“to”或“from”，每個(gè)都有自己的端口：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.postgres
- namespace: default
- spec:
- ingress:
- - from:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: indexer
- ports:
- - port: 443
- protocol: TCP
- - from:
- - podSelector:
- matchLabels:
- app: admin
- ports:
- - port: 80
- protocol: TCP
- podSelector:
- matchLabels:
- app: postgres
- policyTypes:
- - Ingress
端口的默認(rèn)行為：
- 如果完全省略端口，則表示所有端口和所有協(xié)議
- 如果省略協(xié)議，則默認(rèn)為T(mén)CP
- 如果省略端口，則默認(rèn)為所有端口
最佳實(shí)踐：不要依賴(lài)默認(rèn)行為，顯式的指明。
注意你必須使用pod的端口，而不是service的端口。
策略是為pod定義的還是為service定義的?
當(dāng)一個(gè)pod訪(fǎng)問(wèn)Kubernetes中另一個(gè)pod時(shí)，它通常要通過(guò)service，service是一個(gè)虛擬的負(fù)載均衡器，它將流量轉(zhuǎn)發(fā)到實(shí)現(xiàn)該服務(wù)的pod上。你可能會(huì)以為網(wǎng)絡(luò)策略是控制對(duì)service的訪(fǎng)問(wèn)的，但事實(shí)并非如此。Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略是應(yīng)用于pod的端口，而非service的端口。
例如，如果一個(gè)service監(jiān)聽(tīng)80端口，但是它將流量轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)聽(tīng)8080端口的pod上，你需要在網(wǎng)絡(luò)策略中指定8080端口。
這種設(shè)計(jì)不是最優(yōu)的，因?yàn)楫?dāng)有人更改服務(wù)的內(nèi)部工作方式時(shí)(如pod正在監(jiān)聽(tīng)的端口)，你需要更新網(wǎng)絡(luò)策略。
顯然，有一種解決方案可以解決這個(gè)問(wèn)題，即使用命名端口，而不是硬編碼的數(shù)字端口：
- apiVersion: networking.k8s.io/v1
- kind: NetworkPolicy
- metadata:
- name: default.allow-hello
- namespace: default
- spec:
- podSelector:
- matchLabels:
- app: hello
- policyTypes:
- - Ingress
- ingress:
- - from:
- - podSelector:
- matchLabels:
- run: curl
- ports:
- - port: my-http
你需要在pod的定義中指定這個(gè)端口的名字：
- apiVersion: extensions/v1beta1
- kind: Deployment
- metadata:
- labels:
- app: hello
- name: hello
- spec:
- selector:
- matchLabels:
- app: hello
- template:
- metadata:
- labels:
- app: hello
- spec:
- containers:
- - image: gcr.io/hello-minikube-zero-install/hello-node
- imagePullPolicy: Always
- name: hello-node
- ports:
- - containerPort: 8080
- name: my-http
這樣就將網(wǎng)絡(luò)策略和pod解耦了。
Ingress
術(shù)語(yǔ)“ingress”在Kubernetes中有兩種含義：
- ingress網(wǎng)絡(luò)策略允許你控制其他pod或外部IP對(duì)pod的訪(fǎng)問(wèn)
- Kubergess的ingress是一種配置外部負(fù)載均衡器路由流量到集群內(nèi)部的方式
你可以編寫(xiě)一個(gè)k8s網(wǎng)絡(luò)策略限制來(lái)自Kubernetes ingress的訪(fǎng)問(wèn)，但在大多數(shù)情況下這不是很有用，因?yàn)樗豢刂曝?fù)載均衡器的內(nèi)部IP。為了控制可以訪(fǎng)問(wèn)集群的外部子網(wǎng)，你需要在外部實(shí)施點(diǎn)(如負(fù)載均衡本身或負(fù)載均衡前面的防火墻)配置訪(fǎng)問(wèn)控制。
需要同時(shí)定義ingress和egress么?
簡(jiǎn)單的回答是肯定的——為了允許pod A訪(fǎng)問(wèn)pod B，你需要允許pod A通過(guò)egress策略創(chuàng)建出站連接，并允許pod B通過(guò)ingress策略接受入站連接。
然而，實(shí)際上，你可能對(duì)兩個(gè)方向中的一個(gè)使用默認(rèn)的允許策略。
如果源pod被一個(gè)或多個(gè)egress策略選中，則將根據(jù)策略聯(lián)合對(duì)其進(jìn)行限制，在這種情況下你需要明確允許它連接到目標(biāo)pod。如果pod不被任何策略選中，則它默認(rèn)允許所有的出站流量。
同樣，被一個(gè)或多個(gè)ingress策略選中的目標(biāo)pod，也會(huì)受到策略的聯(lián)合限制，在這種情況下你必須明確允許它接受來(lái)自源pod的流量。如果pod沒(méi)有被任何策略選中，則它默認(rèn)允許所有入站流量。
hostNetwork陷阱
Kubernetes通常在自己的隔離網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行pod，然而，你可以指定Kubernetes在主機(jī)上運(yùn)行pod：
- hostNetwork: true
這樣會(huì)完全繞開(kāi)網(wǎng)路策略，pod像主機(jī)上運(yùn)行的其他任何進(jìn)程一樣進(jìn)行通信。
流量日志
Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略不能生成流量日志。這很難知道策略是不是像預(yù)期一樣工作。這也是安全分析方面的主要限制。
控制到外部服務(wù)的流量
Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略不允許你為egress指定完全限定的域名(DNS)。當(dāng)試圖控制到無(wú)固定IP的外部站點(diǎn)(如aws.com)的流量時(shí)，這是一個(gè)限制。
策略驗(yàn)證
防火墻將警告甚至拒絕接受無(wú)效的策略。Kubernetes也做了一些驗(yàn)證。當(dāng)使用kubectl定義網(wǎng)絡(luò)策略時(shí)，Kubernetes可能會(huì)告訴你策略無(wú)效并且拒絕接受。在其它情況下，Kubernetes將接受策略并修改它缺失的細(xì)節(jié)，你可以通過(guò)以下命令查看它：
kubernetes get networkpolicy -o yaml
請(qǐng)注意，Kubernetes的驗(yàn)證不是無(wú)懈可擊的，它可能允許策略中出現(xiàn)某些類(lèi)型的錯(cuò)誤。
執(zhí)行
Kubernetes本身并不執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)策略，它只是一個(gè)API網(wǎng)關(guān)，它將執(zhí)行的艱巨工作傳遞給一個(gè)稱(chēng)為容器網(wǎng)絡(luò)接口(CNI)的底層系統(tǒng)。在沒(méi)有合適CNI的Kubernetes集群中定義策略就像在沒(méi)有安裝防火墻的服務(wù)器上定義防火墻規(guī)則一樣。你必須確保擁有具有安全功能的CNI，或者，對(duì)于托管的Kubernetes平臺(tái)，你需要顯式的啟用將為你安裝CNI的網(wǎng)絡(luò)策略。
請(qǐng)注意，如果CNI不支持，你定義了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)策略，Kubernetes不會(huì)向你告警。
有狀態(tài)還是無(wú)狀態(tài)?
目前所有的Kubernetes CNI都是有狀態(tài)的，這使得pod能在它發(fā)起的TCP連接上接收應(yīng)答，而不必為應(yīng)答打開(kāi)高端口。我不知道有沒(méi)有Kubernetes標(biāo)準(zhǔn)保證狀態(tài)性。
高級(jí)安全策略管理
以下是一些針對(duì)Kubernetes實(shí)施更高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)策略的方法：
- 服務(wù)網(wǎng)格設(shè)計(jì)模式使用sidecar在服務(wù)級(jí)別提供更高級(jí)的遙測(cè)和流量控制。有關(guān)示例，請(qǐng)參考Istio。
- 一些CNI提供商已經(jīng)將他們的工具擴(kuò)展到了Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略之外。
- Tufin Orca——用于實(shí)現(xiàn)Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略的可視化和自動(dòng)化。
總結(jié)
Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略為集群劃分提供了一種很好的方法，但是它們不直觀(guān)并且有許多注意的地方。我相信，由于這種復(fù)雜性，一定有許多集群在他們的策略中存在“bug”。可能的解決方案是自動(dòng)化策略定義或其他分割方法。同時(shí)，希望本文對(duì)澄清和解決你可能遇到的問(wèn)題有所幫助。
本文標(biāo)題：Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略，這一篇就夠了
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