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Istio 出口流量的 TLS
  1. 博客/

Istio 出口流量的 TLS

·2515 字·6 分钟· · ·
服务网格 Istio Kubernetes
米开朗基杨
作者
米开朗基杨
云原生搬砖师 & Sealos 开发者布道师 & FastGPT 熟练工
Table of Contents
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本文主要内容来自 Istio 官方文档,并对其进行了大量扩展和补充。

控制出口流量任务演示了如何从网格内部的应用程序访问 Kubernetes 集群外部的 HTTPHTTPS 服务, 如该主题中所述,默认情况下,启用了 Istio 的应用程序无法访问集群外的 URL, 要启用外部访问,必须定义外部服务的 ServiceEntry,或者在安装时配置为直接访问外部服务

本文描述了如何在 Istio 中配置出口流量的 TLS

用例
#

考虑一个对外部站点执行 HTTP 调用的遗留应用程序, 假设运行应用程序的组织收到一个新要求,该要求规定必须加密所有外部流量, 使用 Istio,只需通过配置就可以实现这样的要求,而无需更改应用程序的代码。

在此任务中,如果原始流量为 HTTP,则将 Istio 配置为打开与外部服务的 HTTPS 连接, 应用程序将像以前一样发送未加密的 HTTP 请求,Istio 将加密应用程序的请求。

前提条件
#

  • 按照安装指南中的说明设置 Istio 。
  • 启动 sleep 示例,它将作为外部调用的测试源。

如果您已启用自动注入 sidecar, 请按如下命令部署 sleep 应用程序:

$ kubectl apply -f samples/sleep/sleep.yaml

否则,您必须在部署 sleep 应用程序之前手动注入 sidecar:

$ kubectl apply -f <(istioctl kube-inject -f samples/sleep/sleep.yaml)

请注意,任何可以 execcurl 的 pod 都可以执行以下步骤。

  • 创建一个 shell 变量来保存源 pod 的名称,以便将请求发送到外部服务, 如果您使用 sleep 示例,请按如下命令运行:
$ export SOURCE_POD=$(kubectl get pod -l app=sleep -o jsonpath={.items..metadata.name})

配置 HTTP 和 HTTPS 外部服务
#

首先,与控制出口流量任务相同的方式配置对 cnn.com 的访问。 请注意,在 hosts 中定义中使用 * 通配符:*.cnn.com , 使用通配符可以访问 www.cnn.com 以及 edition.cnn.com 。

1. 创建一个 ServiceEntry 以允许访问外部 HTTP 和 HTTPS 服务:

$ kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: cnn
spec:
  hosts:
  - "*.cnn.com"
  ports:
  - number: 80
    name: http-port
    protocol: HTTP
  - number: 443
    name: https-port
    protocol: HTTPS
  resolution: NONE

2. 向外部 HTTP 服务发出请求:

$ kubectl exec -it $SOURCE_POD -c sleep -- curl -sL -o /dev/null -D - http://edition.cnn.com/politics

HTTP/1.1 301 Moved Permanently
...
location: https://edition.cnn.com/politics
...

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html; charset=utf-8
...
Content-Length: 151654
...

输出应该与上面的类似(一些细节用省略号代替)。

注意 curl 的 -L 标志,它指示 curl 遵循重定向, 在这种情况下, 服务器返回一个重定向响应(301 Moved Permanently)到 http://edition.cnn.com/politics 的 HTTP 请求, 重定向响应指示客户端通过 HTTPS 向 https://edition.cnn.com/politics 发送附加请求, 对于第二个请求,服务器返回所请求的内容和 200 OK 状态代码。

而对于 curl 命令,这种重定向是透明的,这里有两个问题, 第一个问题是冗余的第一个请求,它使获取 http://edition.cnn.com/politics 内容的延迟加倍, 第二个问题是 URL 的路径,在这种情况下是 politics ,以明文形式发送, 如果有攻击者嗅探您的应用程序与 cnn.com 之间的通信,则攻击者会知道您的应用程序获取的 cnn.com 的哪些特定主题和文章, 出于隐私原因,您可能希望阻止攻击者披露此类信息。

在下一节中,我们将通过配置 Istio 执行 TLS 来解决这两个问题, 在继续下一部分之前先清理配置:

$ kubectl delete serviceentry cnn

出口流量的 TLS
#

总共需要创建三个资源对象,先定义一个 ServiceEntry 以允许网格内部应用程序访问 edition.cnn.com ,然后定义一个 VirtualService 来执行请求端口的重定向,最后定义一个 DestinationRule 用来执行 TLS 发起。

ServiceEntry
#

$ kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: cnn
spec:
  hosts:
  - edition.cnn.com
  ports:
  - number: 80
    name: http-port
    protocol: HTTP
  - number: 443
    name: http-port-for-tls-origination
    protocol: HTTP
  resolution: DNS
EOF

与上一节中的 ServiceEntry 不同,这里将端口 433 上的协议改为 HTTP,因为客户端将发送 HTTP 请求,而 Istio 将为它们执行 TLS 发起, 此外,在此示例中,必须将解析策略设置为 DNS 才能正确配置 Envoy。

此处 ServiceEntry 与 Envoy 配置文件的映射关系可以参考我之前的文章 控制 Egress 流量 中的 HTTP ServiceEntry 配置深度解析这一部分,具体细节不再赘述。

VirtualService
#

$ kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: rewrite-port-for-edition-cnn-com
spec:
  hosts:
  - edition.cnn.com
  http:
  - match:
      - port: 80
    route:
    - destination:
        host: edition.cnn.com
        port:
          number: 443
EOF

通过 图 1 可以看出目的地址是 edition.cnn.com:80 的流量被路由到了 Cluster outbound|80||edition.cnn.com。创建了 VirtualService 之后我们再来看一下这部分的路由:

$ istioctl pc routes $SOURCE_POD --name 80 -o json
...
{
                "name": "edition.cnn.com:80",
                "domains": [
                    "edition.cnn.com",
                    "edition.cnn.com:80"
                ],
                "routes": [
                    {
                        "match": {
                            "prefix": "/"
                        },
                        "route": {
                            "cluster": "outbound|443||edition.cnn.com",
                            "timeout": "0.000s",
                            "maxGrpcTimeout": "0.000s"
                        },
                        "decorator": {
                            "operation": "edition.cnn.com:443/*"
                        },
                        ...
                        ...

该 VirtualService 的作用就是将目的地址是 edition.cnn.com:80 的流量重新路由到 Cluster outbound|443||edition.cnn.com,以此来实现访问 80 端口重定向到 443 端口的功能

请注意 VirtualService 使用特定的主机 edition.cnn.com (没有通配符),因为 Envoy 代理需要确切地知道使用 HTTPS 访问哪个主机。

但此时我们仍然不能访问外部服务,因为 istio 通过 443 端口发起连接的时候,使用的仍然是 HTTP 协议,具体可以看 Envoy 的配置文件:

$ istioctl pc clusters $SOURCE_POD --fqdn edition.cnn.com --port 443 -o json
[
    {
        "name": "outbound|443||edition.cnn.com",
        "type": "STRICT_DNS",
        "connectTimeout": "1.000s",
        "hosts": [
            {
                "socketAddress": {
                    "address": "edition.cnn.com",
                    "portValue": 443
                }
            }
        ],
        "circuitBreakers": {
            "thresholds": [
                {}
            ]
        },
        "dnsLookupFamily": "V4_ONLY"
    }
]

DestinationRule
#

现在只剩下最后一步,我们需要让 istio 在出口流量上执行 TLS 发起,使用 HTTPS 协议来访问外部服务。

$ kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: originate-tls-for-edition-cnn-com
spec:
  host: edition.cnn.com
  trafficPolicy:
    loadBalancer:
      simple: ROUND_ROBIN
    portLevelSettings:
    - port:
        number: 443
      tls:
        mode: SIMPLE # initiates HTTPS when accessing edition.cnn.com
EOF

再来看一下 Envoy 的 Cluster 配置:

$ istioctl pc clusters $SOURCE_POD --fqdn edition.cnn.com --port 443 -o json
[
    {
        "name": "outbound|443||edition.cnn.com",
        "type": "STRICT_DNS",
        "connectTimeout": "1.000s",
        "hosts": [
            {
                "socketAddress": {
                    "address": "edition.cnn.com",
                    "portValue": 443
                }
            }
        ],
        "circuitBreakers": {
            "thresholds": [
                {}
            ]
        },
        "tlsContext": {
            "commonTlsContext": {}
        },
        "dnsLookupFamily": "V4_ONLY"
    }
]

创建 DestinationRule 之后,Cluster 配置项中多了一个 tlsContext 字段,该字段用来指定连接到上游群集的 TLS 配置(由于这里是出口流量,所以上游集群在这里指的是外部服务 edition.cnn.com)。如果没有添加该字段,则 Envoy 将不会使用 TLS 发起新连接。具体参考:Envoy 官方文档

现在发送 HTTP 请求到 http://edition.cnn.com/politics ,如上一节所述:

$ kubectl exec -it $SOURCE_POD -c sleep -- curl -sL -o /dev/null -D - http://edition.cnn.com/politics

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html; charset=utf-8
...
Content-Length: 151654
...

这次你会直接收到 200 OK 状态码,因为 Istio 为 curl 执行了 TLS 发起,原始 HTTP 请求会被转化为 HTTPS 转发到 cnn.com,cnn.com 服务器直接返回内容,无需重定向。这就消除了客户端和服务器之间的双重往返,并且请求被 Istio 在网格中加密,而没有暴露出应用程序获取 cnn.com 的 politics 部分这一事实。

请注意,这里使用的命令与上一节中的命令相同,如果你以编程方式访问外部服务的应用程序,配置出口流量的 TLS 之后代码也不需要更改。因此,您可以通过配置 Istio 来获得 TLS 的好处,而无需对代码进行更改。

其他安全因素
#

请注意,应用程序 pod 与本地主机上的 sidecar 之间的流量仍未加密,这意味着如果攻击者能够穿透应用程序所在的节点,他们仍然可以在该节点的本地网络上看到未加密的通信。在某些环境中,可能存在严格的安全要求,即必须加密所有流量,即使在节点的本地网络上也是如此,如果有这么严格的要求,应用程序应该只使用 HTTPS(TLS),此任务中描述的 TLS 是不够的。

另外还需要注意,即使对于应用程序发起的 HTTPS ,虽然所有 HTTP 详细信息(主机名,路径,标头等)都是加密的,但攻击者可以通过检查服务器名称指示(SNI)得知加密请求中的主机名称,因为在 TLS 握手期间,发送 SNI 字段时是不加密的。使用 HTTPS 可防止攻击者了解特定的主题和文章,但这并不能阻止攻击者发现你访问的是 cnn.com。

清理
#

  1. 删除创建的 Istio 资源对象:

    $ kubectl delete serviceentry cnn
    $ kubectl delete virtualservice rewrite-port-for-edition-cnn-com
    $ kubectl delete destinationrule originate-tls-for-edition-cnn-com
    
  2. 删除 sleep 服务:

    $ kubectl delete -f samples/sleep/sleep.yaml
    
-------他日江湖相逢 再当杯酒言欢-------

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