Kubernetes 網路策略基礎

隨著越來越多的雲原生應用程序通過 Kubernetes 部署到生產環境，安全性是你必須在早期就需要考慮的一個重要檢查項。在設計雲原生應用程序時，預先嵌入安全策略非常重要。不這樣做會導致後續的安全問題，從而導致項目延遲，並最終給你帶來不必要的壓力和金錢投入。

這麼多年來，人們總是把安全留到最後，直到他們的部署即將發布到生產環境時才考慮安全。這種做法會導致項目交付的延遲，因為每個組織都有要遵守的安全標準，這些規定被繞過或不遵守，並承受大量的風險才得以實現可交付成果。

對於剛開始學習 Kubernetes 實施的人來說，理解 Kubernetes 網路策略 NetworkPolicy 可能會令人生畏。但這是在將應用程序部署到 Kubernetes 集群之前必須了解的基本要求之一。在學習 Kubernetes 和雲原生應用程序時，請把「不要把安全拋在腦後！」定為你的口號。

NetworkPolicy 概念

網路策略 NetworkPolicy 取代了你所知道的數據中心環境中的防火牆設備 —— 如 吊艙 Pod 之於計算實例、網路插件之於路由器和交換機，以及卷之於存儲區域網路（SAN）。

默認情況下，Kubernetes 網路策略允許 吊艙 Pod 從任何地方接收流量。如果你不擔心吊艙的安全性，那麼這可能沒問題。但是，如果你正在運行關鍵工作負載，則需要保護吊艙。控制集群內的流量（包括入口和出口流量），可以通過網路策略來實現。

要啟用網路策略，你需要一個支持網路策略的網路插件。否則，你應用的任何規則都將變得毫無用處。

Kubernetes.io 上列出了不同的網路插件：

• CNI 插件：遵循 容器網路介面 Container Network Interface （CNI）規範，旨在實現互操作性。
  • Kubernetes 遵循 CNI 規範的 v0.4.0 版本。
• Kubernetes 插件：使用橋接器和主機本地 CNI 插件實現基本的 cbr0。

應用網路策略

要應用網路策略，你需要一個工作中的 Kubernetes 集群，並有支持網路策略的網路插件。

但首先，你需要了解如何在 Kubernetes 的環境使用網路策略。Kubernetes 網路策略允許 吊艙 從任何地方接收流量。這並不是理想情況。為了吊艙安全，你必須了解吊艙是可以在 Kubernetes 架構內進行通信的端點。

1、使用 podSelector 進行吊艙間的通信：

 - namespaceSelector:
    matchLabels:
      project: myproject 

2、使用 namespaceSelector 和/或 podSelector 和 namespaceSelector 的組合進行命名空間之間的通信和命名空間到吊艙的通信。：

 - namespaceSelector:
    matchLabels:
      project: myproject
 - podSelector:
    matchLabels:
      role: frontend 

3、對於吊艙的 IP 塊通信，使用 ipBlock 定義哪些 IP CIDR 塊決定源和目的。

 - ipBlock:
        cidr: 172.17.0.0/16
        except:
        - 172.17.1.0/24 

注意吊艙、命名空間和基於 IP 的策略之間的區別。對於基於吊艙和命名空間的網路策略，使用選擇器來控制流量，而對基於 IP 的網路策略，使用 IP 塊（CIDR 範圍）來定義控制。

把它們放在一起，一個網路策略應如下所示：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: test-network-policy
  namespace: default
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: backend
  policyTypes:
  - Ingress
  - Egress
  ingress:
  - from:
    - ipBlock:
        cidr: 172.17.0.0/16
        except:
        - 192.168.1.0/24
    - 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

參考上面的網路策略，請注意 spec 部分。在此部分下，帶有標籤 app=backend 的 podSelector 是我們的網路策略的目標。簡而言之，網路策略保護給定命名空間內稱為 backend 的應用程序。

此部分也有 policyTypes 定義。此欄位指示給定策略是否適用於選定吊艙的入口流量、選定吊艙的出口流量，或兩者皆有。

spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: backend
  policyTypes:
  - Ingress
  - Egress

現在，請看 Ingress（入口）和 Egress（出口）部分。該定義規定了網路策略的控制。

首先，檢查 ingress from 部分。

此實例中，網路策略允許從以下位置進行吊艙連接：

• ipBlock
  • 允許 172.17.0.0/16
  • 拒絕 192.168.1.0/24
• namespaceSelector
  • myproject: 允許來自此命名空間並具有相同標籤 project=myproject 的所有吊艙。
• podSelector
  • frontend: 允許與標籤 role=frontend 匹配的吊艙。

ingress:
 - from:
  - ipBlock:
      cidr: 172.17.0.0/16
      except:
      - 192.168.1.0/24
  - namespaceSelector:
      matchLabels:
        project: myproject
  - podSelector:
      matchLabels:
        role: frontend

現在，檢查 egress to 部分。這決定了從吊艙出去的連接：

• ipBlock
  • 10.0.0.0/24: 允許連接到此 CIDR
  • Ports: 允許使用 TCP 和埠 5978 進行連接

egress:
 - to:
  - ipBlock:
      cidr: 10.0.0.0/24
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 5978

網路策略的限制

僅靠網路策略無法完全保護你的 Kubernetes 集群。你可以使用操作系統組件或 7 層網路技術來克服已知限制。你需要記住，網路策略只能解決 IP 地址和埠級別的安全問題 —— 即開放系統互聯（OSI）中的第 3 層或第 4 層。

為了解決網路策略無法處理的安全要求，你需要使用其它安全解決方案。以下是你需要知道的一些 用例，在這些用例中，網路策略需要其他技術的增強。

總結

了解 Kubernetes 的網路策略很重要，因為它是實現（但不是替代）你通常在數據中心設置中使用的防火牆角色的一種方式，但適用於 Kubernetes。將此視為容器安全的第一層，僅僅依靠網路策略並不是一個完整的安全解決方案。

網路策略使用選擇器和標籤在吊艙和命名空間上實現安全性。此外，網路策略還可以通過 IP 範圍實施安全性。

充分理解網路策略是在 Kubernetes 環境中安全採用容器化的一項重要技能。

via: https://opensource.com/article/21/10/kubernetes-networkpolicy

作者：Mike Calizo 選題：lujun9972 譯者：perfiffer 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出

本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive