安全网关

Ingress 流量控制任务⁶描述了如何配置入口网关以向外部公开 HTTP 服务。此任务描述如何使用 TLS 或 mTLS 公开安全的 HTTPS 服务。

准备工作

• 参考安装指南⁸部署 Istio。

• 部署 httpbin⁹ 示例：

  Zip

  $ kubectl apply -f samples/httpbin/httpbin.yaml10
  

• 对于 macOS 用户，请验证您是否使用通过 LibreSSL¹¹ 库编译的 curl：

  $ curl --version | grep LibreSSL
  curl 7.54.0 (x86_64-apple-darwin17.0) libcurl/7.54.0 LibreSSL/2.0.20 zlib/1.2.11 nghttp2/1.24.0

  如果上述命令输出的是如图所示的 LibreSSL 版本，则 curl 命令应按照此任务中的说明正确运行。 否则，请尝试使用 curl 的其他实现，例如在 Linux 机器上。

生成客户端和服务器证书和密钥

对于此任务，您可以使用自己喜欢的工具来生成证书和密钥。 下面的命令使用 openssl¹²。

1. 创建用于服务签名的根证书和私钥：

   $ mkdir example_certs1
   $ openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -subj '/O=example Inc./CN=example.com' -keyout example_certs1/example.com.key -out example_certs1/example.com.crt
   

2. 为 httpbin.example.com 创建证书和私钥：

   $ openssl req -out example_certs1/httpbin.example.com.csr -newkey rsa:2048 -nodes -keyout example_certs1/httpbin.example.com.key -subj "/CN=httpbin.example.com/O=httpbin organization"
   $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -CA example_certs1/example.com.crt -CAkey example_certs1/example.com.key -set_serial 0 -in example_certs1/httpbin.example.com.csr -out example_certs1/httpbin.example.com.crt
   

3. 创建第二组相同类型的证书和密钥：

   $ mkdir example_certs2
   $ openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -subj '/O=example Inc./CN=example.com' -keyout example_certs2/example.com.key -out example_certs2/example.com.crt
   $ openssl req -out example_certs2/httpbin.example.com.csr -newkey rsa:2048 -nodes -keyout example_certs2/httpbin.example.com.key -subj "/CN=httpbin.example.com/O=httpbin organization"
   $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -CA example_certs2/example.com.crt -CAkey example_certs2/example.com.key -set_serial 0 -in example_certs2/httpbin.example.com.csr -out example_certs2/httpbin.example.com.crt
   

4. 为 helloworld.example.com 生成证书和私钥：

   $ openssl req -out example_certs1/helloworld.example.com.csr -newkey rsa:2048 -nodes -keyout example_certs1/helloworld.example.com.key -subj "/CN=helloworld.example.com/O=helloworld organization"
   $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -CA example_certs1/example.com.crt -CAkey example_certs1/example.com.key -set_serial 1 -in example_certs1/helloworld.example.com.csr -out example_certs1/helloworld.example.com.crt
   

5. 生成客户端证书和私钥：

   $ openssl req -out example_certs1/client.example.com.csr -newkey rsa:2048 -nodes -keyout example_certs1/client.example.com.key -subj "/CN=client.example.com/O=client organization"
   $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -CA example_certs1/example.com.crt -CAkey example_certs1/example.com.key -set_serial 1 -in example_certs1/client.example.com.csr -out example_certs1/client.example.com.crt
   

配置单机 TLS 入口网关

1. 为入口网关创建 Secret：

   $ kubectl create -n istio-system secret tls httpbin-credential \
     --key=example_certs1/httpbin.example.com.key \
     --cert=example_certs1/httpbin.example.com.crt
   

2. 配置入口网关：

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1
kind: Gateway
metadata:
  name: mygateway
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway # 使用 istio 默认入口网关
  servers:
  - port:
      number: 443
      name: https
      protocol: HTTPS
    tls:
      mode: SIMPLE
      credentialName: httpbin-credential # 必须与 Secret 相同
    hosts:
    - httpbin.example.com
EOF

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1
kind: VirtualService
metadata:
  name: httpbin
spec:
  hosts:
  - "httpbin.example.com"
  gateways:
  - mygateway
  http:
  - match:
    - uri:
        prefix: /status
    - uri:
        prefix: /delay
    route:
    - destination:
        port:
          number: 8000
        host: httpbin
EOF

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1
kind: Gateway
metadata:
  name: mygateway
  namespace: istio-system
spec:
  gatewayClassName: istio
  listeners:
  - name: https
    hostname: "httpbin.example.com"
    port: 443
    protocol: HTTPS
    tls:
      mode: Terminate
      certificateRefs:
      - name: httpbin-credential
    allowedRoutes:
      namespaces:
        from: Selector
        selector:
          matchLabels:
            kubernetes.io/metadata.name: default
EOF

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1
kind: HTTPRoute
metadata:
  name: httpbin
spec:
  parentRefs:
  - name: mygateway
    namespace: istio-system
  hostnames: ["httpbin.example.com"]
  rules:
  - matches:
    - path:
        type: PathPrefix
        value: /status
    - path:
        type: PathPrefix
        value: /delay
    backendRefs:
    - name: httpbin
      port: 8000
EOF

$ kubectl wait --for=condition=programmed gtw mygateway -n istio-system
$ export INGRESS_HOST=$(kubectl get gtw mygateway -n istio-system -o jsonpath='{.status.addresses[0].value}')
$ export SECURE_INGRESS_PORT=$(kubectl get gtw mygateway -n istio-system -o jsonpath='{.spec.listeners[?(@.name=="https")].port}')

3. 向 httpbin 服务发送 HTTPS 请求：

   $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
     --cacert example_certs1/example.com.crt "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
   ...
   HTTP/2 418
   ...
   I'm a teapot!
   ...

   httpbin 服务将返回 418 I’m a Teapot¹³ 代码。

4. 通过删除网关的 Secret 然后使用不同的证书和密钥重新创建它来更改网关的凭据：

   $ kubectl -n istio-system delete secret httpbin-credential
   $ kubectl create -n istio-system secret tls httpbin-credential \
     --key=example_certs2/httpbin.example.com.key \
     --cert=example_certs2/httpbin.example.com.crt
   

5. 使用新的证书链和 curl 来访问 httpbin 服务：

   $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
     --cacert example_certs2/example.com.crt "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
   ...
   HTTP/2 418
   ...
   I'm a teapot!
   ...

6. 如果您使用之前的证书链来访问 httpbin，则会失败：

   $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
     --cacert example_certs1/example.com.crt "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
   ...
   * TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Client hello (1):
   * TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Server hello (2):
   * TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Certificate (11):
   * TLSv1.2 (OUT), TLS alert, Server hello (2):
   * curl: (35) error:04FFF06A:rsa routines:CRYPTO_internal:block type is not 01

为多个主机配置 TLS 入口网关

您可以为多个主机（例如 httpbin.example.com 和 helloworld.example.com）配置入口网关。 入口网关配置有与每个主机相对应的唯一凭据。

1. 通过删除并使用原始证书和密钥重新创建 Secret 来恢复上一个示例中的 httpbin 凭据：

   $ kubectl -n istio-system delete secret httpbin-credential
   $ kubectl create -n istio-system secret tls httpbin-credential \
     --key=example_certs1/httpbin.example.com.key \
     --cert=example_certs1/httpbin.example.com.crt
   

2. 启动 helloworld-v1 示例：

   ZipZip

   $ kubectl apply -f samples/helloworld/helloworld.yaml14 -l service=helloworld
   $ kubectl apply -f samples/helloworld/helloworld.yaml14 -l version=v1
   

3. 创建 helloworld-credential Secret：

   $ kubectl create -n istio-system secret tls helloworld-credential \
     --key=example_certs1/helloworld.example.com.key \
     --cert=example_certs1/helloworld.example.com.crt
   

4. 使用 httpbin.example.com 和 helloworld.example.com 主机配置入口网关：

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1
kind: Gateway
metadata:
  name: mygateway
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway # 使用 istio 默认入口网关
  servers:
  - port:
      number: 443
      name: https-httpbin
      protocol: HTTPS
    tls:
      mode: SIMPLE
      credentialName: httpbin-credential
    hosts:
    - httpbin.example.com
  - port:
      number: 443
      name: https-helloworld
      protocol: HTTPS
    tls:
      mode: SIMPLE
      credentialName: helloworld-credential
    hosts:
    - helloworld.example.com
EOF

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1
kind: VirtualService
metadata:
  name: helloworld
spec:
  hosts:
  - helloworld.example.com
  gateways:
  - mygateway
  http:
  - match:
    - uri:
        exact: /hello
    route:
    - destination:
        host: helloworld
        port:
          number: 5000
EOF

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1
kind: Gateway
metadata:
  name: mygateway
  namespace: istio-system
spec:
  gatewayClassName: istio
  listeners:
  - name: https-httpbin
    hostname: "httpbin.example.com"
    port: 443
    protocol: HTTPS
    tls:
      mode: Terminate
      certificateRefs:
      - name: httpbin-credential
    allowedRoutes:
      namespaces:
        from: Selector
        selector:
          matchLabels:
            kubernetes.io/metadata.name: default
  - name: https-helloworld
    hostname: "helloworld.example.com"
    port: 443
    protocol: HTTPS
    tls:
      mode: Terminate
      certificateRefs:
      - name: helloworld-credential
    allowedRoutes:
      namespaces:
        from: Selector
        selector:
          matchLabels:
            kubernetes.io/metadata.name: default
EOF

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1
kind: HTTPRoute
metadata:
  name: helloworld
spec:
  parentRefs:
  - name: mygateway
    namespace: istio-system
  hostnames: ["helloworld.example.com"]
  rules:
  - matches:
    - path:
        type: Exact
        value: /hello
    backendRefs:
    - name: helloworld
      port: 5000
EOF

5. 向 helloworld.example.com 发送 HTTPS 请求：

   $ curl -v -HHost:helloworld.example.com --resolve "helloworld.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
     --cacert example_certs1/example.com.crt "https://helloworld.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/hello"
   ...
   HTTP/2 200
   ...

6. 向 httpbin.example.com 发送一个 HTTPS 请求，仍然返回一个 HTTP 418¹⁵：

   $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
     --cacert example_certs1/example.com.crt "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
   ...
   HTTP/2 418
   ...
   server: istio-envoy
   ...

配置双向 TLS 入口网关

您可以扩展网关的定义以支持双向 TLS¹⁶。

1. 通过删除其 Secret 并创建一个新的来更改入口网关的凭据。服务器使用 CA 证书来验证其客户端，我们必须使用名称 ca.crt 来持有 CA 证书。

   $ kubectl -n istio-system delete secret httpbin-credential
   $ kubectl create -n istio-system secret generic httpbin-credential \
     --from-file=tls.key=example_certs1/httpbin.example.com.key \
     --from-file=tls.crt=example_certs1/httpbin.example.com.crt \
     --from-file=ca.crt=example_certs1/example.com.crt
   

2. 配置入口网关：

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1
kind: Gateway
metadata:
  name: mygateway
spec:
  selector:
    istio: ingressgateway # 使用 istio 默认入口网关
  servers:
  - port:
      number: 443
      name: https
      protocol: HTTPS
    tls:
      mode: MUTUAL
      credentialName: httpbin-credential # 必须与 Secret 相同
    hosts:
    - httpbin.example.com
EOF

$ cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1
kind: Gateway
metadata:
  name: mygateway
  namespace: istio-system
spec:
  gatewayClassName: istio
  listeners:
  - name: https
    hostname: "httpbin.example.com"
    port: 443
    protocol: HTTPS
    tls:
      mode: Terminate
      certificateRefs:
      - name: httpbin-credential
      options:
        gateway.istio.io/tls-terminate-mode: MUTUAL
    allowedRoutes:
      namespaces:
        from: Selector
        selector:
          matchLabels:
            kubernetes.io/metadata.name: default
EOF

3. 尝试使用之前的方法发送 HTTPS 请求，看看它是如何失败的：

   $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
   --cacert example_certs1/example.com.crt "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
   * TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Client hello (1):
   * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Server hello (2):
   * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Encrypted Extensions (8):
   * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Request CERT (13):
   * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Certificate (11):
   * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, CERT verify (15):
   * TLSv1.3 (IN), TLS handshake, Finished (20):
   * TLSv1.3 (OUT), TLS change cipher, Change cipher spec (1):
   * TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Certificate (11):
   * TLSv1.3 (OUT), TLS handshake, Finished (20):
   * TLSv1.3 (IN), TLS alert, unknown (628):
   * OpenSSL SSL_read: error:1409445C:SSL routines:ssl3_read_bytes:tlsv13 alert certificate required, errno 0

4. 将客户端证书和私钥传递给 curl 并重新发送请求。将带有 --cert 标志的客户证书和带有 --key 标志的私钥传递给 curl：

   $ curl -v -HHost:httpbin.example.com --resolve "httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT:$INGRESS_HOST" \
     --cacert example_certs1/example.com.crt --cert example_certs1/client.example.com.crt --key example_certs1/client.example.com.key \
     "https://httpbin.example.com:$SECURE_INGRESS_PORT/status/418"
   ...
   HTTP/2 418
   ...
   server: istio-envoy
   ...
   I'm a teapot!
   ...

更多信息

密钥格式

Istio 支持读取几种不同的 Secret 格式，以支持与各种工具的集成，例如 cert-manager¹⁹：

• 带有 tls.key 和 tls.crt 的 TLS Secret，如上所述。对于双向 TLS，ca.crt 可以作为密钥。
• 如上所述，TLS Secret 具有密钥 tls.key 和 tls.crt。 对于双向 TLS，单独的通用 Secret 名为 <secret>-cacert，带有 cacert 密钥。 例如，httpbin-credential 具有 tls.key 和 tls.crt，而 httpbin-credential-cacert 具有 cacert。
• 带有 key 和 cert 键的通用 Secret。对于双向 TLS，cacert 可以作为密钥。
• 带有 key 和 cert 键的通用 Secret。对于双向 TLS，名为 <secret>-cacert 的带有 cacert 键的通用 Secret。 例如，httpbin-credential 有 key 和 cert，httpbin-credential-cacert 有 cacert。
• cacert 键值可以是一个 CA 捆绑包，由串联的各个 CA 证书组成。

SNI 路由

HTTPS Gateway 将在转发请求之前对其配置的主机执行 SNI²⁰ 匹配，这可能会导致某些请求失败。有关详细信息， 请参阅配置 SNI 路由。

问题排查

• 检查 INGRESS_HOST 和 SECURE_INGRESS_PORT 环境变量的值。根据以下命令的输出，确保它们具有有效值：

  $ kubectl get svc -n istio-system
  $ echo "INGRESS_HOST=$INGRESS_HOST, SECURE_INGRESS_PORT=$SECURE_INGRESS_PORT"
  

• 确保 INGRESS_HOST 的值是一个 IP 地址。在某些云平台（例如 AWS）中，您可能会得到一个域名而不是 IP 地址。 此任务需要一个 IP 地 址，因此您需要使用类似以下的命令进行转换：

  $ nslookup ab52747ba608744d8afd530ffd975cbf-330887905.us-east-1.elb.amazonaws.com
  $ export INGRESS_HOST=3.225.207.109
  

• 检查网关控制器的日志以获取错误消息：

  $ kubectl logs -n istio-system <gateway-service-pod>
  

• 如果使用 macOS，请验证您使用的是使用 LibreSSL¹¹ curl 库编译的，如准备工作部分中所述。

• 验证已在 istio-system 命名空间中成功创建 Secret：

  $ kubectl -n istio-system get secrets
  

  httpbin-credential 和 helloworld-credential 应当显示在 Secret 列表中。

• 检查日志以验证入口网关代理已将密钥/证书对推送到入口网关：

  $ kubectl logs -n istio-system <gateway-service-pod>
  

  日志应显示 httpbin-credential Secret 已添加。如果使用双向 TLS， 那么 httpbin-credential-cacert Secret 也应该出现。 验证日志显示网关代理接收到来自入口网关的 SDS 请求，资源的名称是 httpbin-credential， 并且入口网关获得了密钥/证书对。如果使用双向 TLS，日志应显示密钥/证书已发送到入口网关， 网关代理收到带有 httpbin-credential-cacert 资源名称的 SDS 请求，并且入口网关获得了根证书。

清理

1. 删除网关配置和路由：

$ kubectl delete gateway mygateway
$ kubectl delete virtualservice httpbin helloworld

$ kubectl delete -n istio-system gtw mygateway
$ kubectl delete httproute httpbin helloworld

2. 删除 Secret、证书和密钥：

   $ kubectl delete -n istio-system secret httpbin-credential helloworld-credential
   $ rm -rf ./example_certs1 ./example_certs2
   

3. 关闭 httpbin 和 helloworld 服务：

   $ kubectl delete -f samples/httpbin/httpbin.yaml
   $ kubectl delete deployment helloworld-v1
   $ kubectl delete service helloworld