如何在 Kubernetes 中生成自签名证书？

---

简介

在当今的数字时代，网络安全是企业和组织的首要任务。数据泄露和网络攻击可能导致重大的经济损失和声誉损害。Kubernetes 是一种流行的容器编排系统，许多组织使用它来管理其容器化应用程序。

但是，随着容器数量的增加，确保容器安全已成为一项重大挑战。自签名证书提供了一种简单且经济高效的方式来建立 Kubernetes 不同组件（包括 API 服务器、etcd 和 kubelet）之间的安全通信。

为 Kubernetes 生成自签名证书

使用 OpenSSL 或其他工具为 Kubernetes 生成自签名证书的分步指南

一旦您对 SSL/TLS 证书及其在保护网络流量中的作用有了基本的了解，您就可以开始为您的 Kubernetes 环境生成自己的自签名证书。生成自签名证书的过程相对简单，但具体步骤可能因您使用的工具而异。

在本节中，我们将介绍使用 OpenSSL 或其他工具为 Kubernetes 生成自签名证书所涉及的常规步骤。第一步是生成一个私钥，该私钥将用于签署您的证书。

您可以通过运行以下命令生成此私钥：

openssl genpkey -algorithm RSA -out server.key 

此命令将生成一个 RSA 私钥并将其保存到名为“server.key”的文件中。您应妥善保管此文件，因为它将用于签署由此密钥生成的所有证书。

接下来，您需要生成一个证书签名请求 (CSR)，该请求可以发送到受信任的第三方证书颁发机构 (CA) 或由您自己的私有 CA 签署。要生成 CSR，请运行以下命令：

openssl req -new -key server.key -out server.csr 

此命令将提示您输入有关您的组织和网站的一些信息。请确保准确填写所有必填字段，因为这些详细信息将包含在您的最终证书中。

生成 CSR 后，您就可以创建自签名证书了。为此，请运行以下命令：

openssl x509 -req -days 365 -in server.csr \ -signkey server.key -out server.crt 

此命令生成一个符合 x509 标准的证书，该证书有效期为一年 (-days 365)，并由第一步生成的私钥签署。生成的证书将保存到名为“server.crt”的文件中。

生成证书时涉及的不同参数的说明，例如公用名称、组织名称和过期日期

为 Kubernetes 生成自签名证书时，您需要指定一些用于识别您的组织和网站的参数。一些最重要的参数包括：

• 公用名称 - 这是您网站或服务的完全限定域名 (FQDN)。例如，如果您的网站是 www.example.com，则此名称将是您的公用名称。

• 组织名称 - 这是您组织的法人名称。- 国家代码：这应该是代表您组织所在位置的两位国家代码。

• 过期日期 - 指定证书在必须续订之前有效的期限。请注意，必须准确输入这些参数，因为它们将显示在您的最终证书中。

如果在输入此信息时出现任何错误或错别字，可能会导致以后证书验证出现问题。除了这些必填参数之外，根据您的具体需求，还可以将其他一些可选参数包含在自签名证书中。

配置 Kubernetes 以使用自签名证书

现在我们已经生成了自签名证书，我们需要配置 Kubernetes 以使用它。如果没有此步骤，API 服务器将无法识别我们新生成的证书，并且不允许 Kubernetes 组件之间进行安全通信。在本节中，我们将讨论如何配置 Kubernetes 以使用新生成的自签名证书。

更新 Kubeconfig 文件

配置 Kubernetes 以使用自签名证书的一种方法是更新 kubectl 和其他命令行工具使用的 kubeconfig 文件。默认情况下，这些文件位于用户的主目录下的 ~/.kube/config 中。

要使用新证书更新这些文件，我们必须添加几行代码来指定新生成的自签名证书的路径和名称。为此，请在文本编辑器（如 vim 或 nano）中打开您的 kubeconfig 文件，并查找 cluster 部分。

在此部分下，添加一个名为“certificate-authority-data”的新字段，并将它的值设置为新生成的自签名证书的 base64 编码内容。完成此步骤后，所有 kubectl（以及类似）命令都将使用您的新证书。

配置 API 服务器标志

配置 Kubernetes 以使用自签名证书的另一种方法是通过 API 服务器标志。当多个集群在不同的节点上运行或当使用负载均衡器进行 HA 设置时，此方法非常有用，因为它允许您在每个节点上指定证书，而无需更改任何 kubeconfig 文件。要实现此方法，您必须指定指向密钥和证书文件存储位置的标志。

如果您觉得更方便，也可以使用 --tls-cert-file 标志指定包含密钥和证书的文件名，因为此方法比为每个文件使用单独的文件路径要短得多，但灵活性也较差。将这些标志添加到您的配置文件后，Kubernetes 将开始使用新生成的自签名证书。

在 Kubernetes 中使用自签名证书的最佳实践

了解自签名证书的风险

虽然自签名证书可以成为保护 Kubernetes 集群的有用工具，但它们也存在一些固有的风险。由于这些类型的证书未由受信任的第三方证书颁发机构 (CA) 签署，因此存在更大的安全漏洞可能性。

例如，如果攻击者能够获取自签名证书密钥，则他们可能会拦截和修改集群中两个节点之间的流量。为了降低这些风险，在 Kubernetes 中使用自签名证书时，务必遵循最佳实践。

其中一项实践是限制自签名证书的使用范围。例如，与其在整个集群中使用单个自签名证书，不如为集群中的每个节点或服务生成唯一的证书。

有关确保适当安全措施的提示

除了限制自签名证书的使用范围外，还可以采取其他步骤来确保在 Kubernetes 中使用这些类型的证书时采取适当的安全措施。其中一个步骤是定期轮换和重新生成每个证书的新密钥。

这有助于防止攻击者使用受损密钥解密先前拦截的流量。另一个重要步骤是确保集群中的所有节点和服务都具有验证对等连接所需的任何必要的根 CA 证书的最新副本。

结论

在本文中，我们探讨了为 Kubernetes 生成自签名证书并配置它的过程，以确保 Kubernetes 流量是加密和安全的。我们了解了 SSL/TLS 证书、可用的不同类型以及自签名证书与商业证书的区别。

我们还详细讨论了如何使用 OpenSSL 或其他工具为 Kubernetes 生成自签名证书。此外，我们还介绍了如何配置 Kubernetes 以使用此新生成的证书。