kubernetes中怎么设置CA双向数字证书认证

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openssh

opessl中RSA算法指令主要有三个:

指令	功能
genrsa	生成并输入一个RSA私钥
rsa	处理RSA密钥的格式转换等问题
rsautl	使用RSA密钥进行加密、解密、签名和验证等运算

genrsa [args] [numbits]                                                     //密钥位数，建议1024及以上
 -des            encrypt the generated key with DES in cbc mode                    //生成的密钥使用des方式进行加密
 -des3           encrypt the generated key with DES in ede cbc mode (168 bit key)  //生成的密钥使用des3方式进行加密
 -seed
                 encrypt PEM output with cbc seed                                  //生成的密钥还是要seed方式进行
 -aes128, -aes192, -aes256
                 encrypt PEM output with cbc aes                                   //生成的密钥使用aes方式进行加密
 -camellia128, -camellia192, –camellia256 
                 encrypt PEM output with cbc camellia                              //生成的密钥使用camellia方式进行加密
 -out file       output the key to 'file                                           //生成的密钥文件，可从中提取公钥
 -passout arg    output file pass phrase source                                    //指定密钥文件的加密口令，可从文件、环境变量、终端等输入
 -f4             use F4 (0x10001) for the E value                                  //选择指数e的值，默认指定该项，e值为65537 -3              use 3 for the E value                                             //选择指数e的值，默认值为65537，使用该选项则指数指定为3
 -engine e       use engine e, possibly a hardware device.                         //指定三方加密库或者硬件
 -rand file:file:...
                 load the file (or the files in the directory) into                //产生随机数的种子文件
                 the random number generator

req 命令：使用已有私钥生成证书请求

openssl req [-inform PEM|DER] [-outform PEM|DER] [-in filename] [-passin arg] [-out filename] [-passout arg] [-text] [-pubkey] [-noout] [-verify] [-modulus] [-new] [-rand file(s)] [-newkey rsa:bits][-newkey alg:file] [-nodes] [-key filename] [-keyform PEM|DER] [-keyout filename] [-keygen_engine id] [-[digest]] [-config filename] [-subj arg] [-multivalue-rdn] [-x509] [-days n] [-set_serial n][-asn1-kludge] [-no-asn1-kludge] [-newhdr] [-extensions section] [-reqexts section] [-utf8] [-nameopt] [-reqopt] [-subject] [-subj arg] [-batch] [-verbose] [-engine id]

    -new    :说明生成证书请求文件
     -x509   :说明生成自签名证书
     -key    :指定已有的秘钥文件生成秘钥请求，只与生成证书请求选项-new配合。
     -newkey :-newkey是与-key互斥的，-newkey是指在生成证书请求或者自签名证书的时候自动生成密钥，
              然后生成的密钥名称由-keyout参数指定。当指定newkey选项时，后面指定rsa:bits说明产生
              rsa密钥，位数由bits指定。 如果没有指定选项-key和-newkey，默认自动生成秘钥。
     -out    :-out 指定生成的证书请求或者自签名证书名称
     -config :默认参数在ubuntu上为 /etc/ssl/openssl.cnf, 可以使用-config指定特殊路径的配置文件
     -nodes  :如果指定-newkey自动生成秘钥，那么-nodes选项说明生成的秘钥不需要加密，即不需要输入passphase.   
     -batch  :指定非交互模式，直接读取config文件配置参数，或者使用默认参数值

下文中相关名词简写

CSR - Certificate Signing Request,即证书签名请求,这个并不是证书,而是向权威证书颁发机构获得签名证书的申请,其核心内容是一个公钥(当然还附带了一些别的信息),在生成这个申请的时候,同时也会生成一个私钥,私钥要自己保管好

CRT - CRT应该是certificate的三个字母,其实还是证书的意思。

双向签名数字证书认证

创建CA证书和私钥相关文件：

(1)生成客户端的密钥，即客户端的公私钥对

//生成私钥文件
# openssl genrsa -out ca.key 2048
Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
.......................+++
................................................+++
e is 65537 (0x10001)

(2)生成自签名证书：用自己的私钥为证书请求文件签名，生成证书文件

openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -subj "/CN=master" -days 7000 -out ca.crt

（3）kube-apiservice的私钥:

openssl genrsa -out server.key 2048

(4)通过配置文件生成签名请求证书：

创建一个master-ssl.cnf配置文件，用来生成书证签名请求文件和证书文件：

[req]
req_extensions = v3_req
distinguished_name = req_distinguished_name

[req_distinguished_name]
[v3_req]
basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
subjectAltName = @alt_name
[alt_name]
DNS.1 = kubernetes
DNS.2 = kubernetes.default
DNS.3 = kubernetes.default.svc
DNS.4 = kubernetes.default.svc.cluster.local
# master hostname
DNS.5 = master
# master IP
IP.1 = 192.168.1.122
# kubernetes.default's ClusterIP
IP.2 = 10.254.0.1

查看kubernetes.default的cluster IP:

# kubectl get svc kubernetes -o yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  creationTimestamp: 2019-01-10T08:31:18Z
  labels:
    component: apiserver
    provider: kubernetes
  name: kubernetes
  namespace: default
  resourceVersion: "18"
  selfLink: /api/v1/namespaces/default/services/kubernetes
  uid: 1a258e01-14b2-11e9-86b7-525400bea75c
spec:
  clusterIP: 10.254.0.1
  ports:
  - name: https
    port: 443
    protocol: TCP
    targetPort: 6443
  sessionAffinity: ClientIP
  type: ClusterIP
status:
  loadBalancer: {}

基于mstaer_ssl.cnf创建server.csr和server.crt文件.

创建证书签名请求文件：

openssl req -new -key server.key -subj "/CN=master" -config master_ssl.cnf -out server.csr

创建证书文件：

openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 7000 -extensions v3_req -extfile master_ssl.cnf -out server.crt

下面生成server.crt 和ca.srl

设置kube-apiserver启动参数

KUBE_API_ARGS="--client-ca-file=/var/run/kubernetes/ca.crt --tls-private-key-file=/var/run/kubernetes/server.key --tls-cert-file=/var/run/kubernetes/server.crt --secure-port=6443"

--client-ca-file表示CA根证书文件、--tls-private-key-file服务端证书文件、--tls-cert-file服务端私钥文件;

重启kube-apiserver服务：

systemctl restart kube-apiserver

设置 kube-controller-manager 的客户端

(1)生成证书签名请求文件和证书文件

私钥文件：

openssl genrsa -out cs_client.key 2048

证书签名请求（Certificate Signing Request）文件：

openssl req -new -key cs_client.key -subj "/CN=master" -out cs_client.csr

证书文件：

openssl x509 -req -in cs_client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 7000 -out cs_client.crt

创建kubeconfig

apiVersion: v1
kind: Config
users:
- name: controllermanager
  user:
    client-certificate: /var/run/kubernetes/cs_client.crt
    client-key: /var/run/kubernetes/cs_client.key
clusters:
- name: local
  cluster:
    certificate-authority: /var/run/kubernetes/ca.crt
contexts:
- context:
    cluster: local
    user: controllermanager
  name: my-context
current-context: my-context

配置参数，重新启动kube-controller-manager

/etc/kubernetes/controller-manager

# Add your own!
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_ARGS="--master=https://192.168.1.122:6443 --service-account-key-file=/var/run/kubernetes/server.key --root-ca-file=/var/run/kubernetes/ca.crt --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubeconfig"

重启服务

systemctl restart kube-controller-manager

kube-scheduler配置重启

# Add your own!
KUBE_SCHEDULER_ARGS="--address=0.0.0.0 --master=https://192.168.1.122:6443 --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubeconfig"

重启服务：

systemctl restart kube-scheduler

Node节点设置

从master复制ca.crt和ca.key到Node节点上，按照前面的方式生成证书签名请求和证书文件。

kubelet客户端

私钥：

openssl genrsa -out kubelet_client.key 2048

证书签名请求文件：

openssl req -new -key kubelet_client.key -subj "/CN=node2" -out kubelet_client.csr