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開始使用 Google Cloud CLI (GKE)

本教學課程說明如何設定及測試需要認證的二進位授權政策。這類政策會先驗證容器映像檔是否具有已簽署的認證，再允許部署映像檔，確保以容器為基礎的軟體供應鏈安全無虞。

部署時，二進位授權會使用驗證者驗證認證中的數位簽章。認證是由簽署者建立，通常是持續整合 (CI) 管道的一部分。

在本教學課程中，GKE 叢集、認證和認證者都位於單一專案中。單一專案設定大多用於測試或實驗服務。如需更貼近實際情況的範例，請參閱多項專案的設定。

下列步驟說明您在指令列執行的工作。如要使用 Google Cloud 控制台完成這些步驟，請參閱「透過 Google Cloud 控制台開始使用」一文。

目標

在本教學課程中，您將瞭解以下內容：

建立啟用二進位授權的 Google Kubernetes Engine (GKE) 叢集
建立驗證者，供二進位授權執行者用來驗證認證上的簽章
設定需要認證的政策
建立加密金鑰組，用於簽署驗證和稍後驗證
簽署容器映像檔摘要，建立簽章
使用簽章建立認證
將容器映像檔部署至 GKE，測試政策

費用

在本文件中，您會使用 Google Cloud的下列計費元件：

如要根據預測用量估算費用，請使用 Pricing Calculator。

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事前準備

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Install the Google Cloud CLI.

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To initialize the gcloud CLI, run the following command:

gcloud init

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安裝 kubectl，以便與 GKE 互動。

啟用二進位授權

設定預設專案

第一步是設定 gcloud 指令使用的預設 Google Cloud 專案：

PROJECT_ID=PROJECT_ID
gcloud config set project ${PROJECT_ID}

其中 PROJECT_ID 是專案名稱。

啟用必要的 API

啟用下列 API：

Artifact Registry

gcloud --project=${PROJECT_ID} \
    services enable\
    container.googleapis.com\
    artifactregistry.googleapis.com\
    binaryauthorization.googleapis.com

建立啟用二進位授權功能的叢集

建立叢集

建立啟用二進位授權的 GKE 叢集。這是要執行已部署容器映像檔的叢集。建立叢集時，請將 --binauthz-evaluation-mode=PROJECT_SINGLETON_POLICY_ENFORCE 標記傳遞至 gcloud container clusters create 指令。

如要建立叢集，請按照下列步驟操作：

gcloud container clusters create \
    --binauthz-evaluation-mode=PROJECT_SINGLETON_POLICY_ENFORCE \
    --zone us-central1-a \
    test-cluster

您將在 GKE 區域 us-central1-a 中建立名為 test-cluster 的叢集。

設定 `kubectl`

您也必須更新 kubectl 安裝的本機 kubeconfig 檔案。這會提供在 GKE 中存取叢集所需的憑證和端點資訊。

如要更新本機 kubeconfig 檔案，請按照下列步驟操作：

gcloud container clusters get-credentials \
    --zone us-central1-a \
    test-cluster

查看預設政策

二進位授權中的政策是一組規則，可控管容器映像檔的部署作業。每個專案只能有一項政策。根據預設，這項政策會允許部署所有容器映像檔。

您可以使用二進位授權匯出及匯入 YAML 格式的政策檔案。這個格式反映了服務儲存政策的結構。使用 gcloud 指令設定政策時，您會編輯這個檔案。

如要查看預設政策，請匯出政策 YAML 檔案：

gcloud container binauthz policy export

根據預設，檔案包含下列內容：

defaultAdmissionRule:
  enforcementMode: ENFORCED_BLOCK_AND_AUDIT_LOG
  evaluationMode: ALWAYS_ALLOW
globalPolicyEvaluationMode: ENABLE
name: projects/PROJECT_ID/policy

預設規則定義在 defaultAdmissionRule 節點中。evaluationMode 表示政策允許所有映像檔部署嘗試。在本教學課程中，您將更新預設規則，要求提供認證。

globalPolicyEvaluationMode 可豁免 Google 管理的系統映像檔，使其不受二進位授權強制執行機制限制。

如要將豁免圖片加入許可清單，請在政策檔案中新增下列內容：

admissionWhitelistPatterns:
  - namePattern: EXEMPT_IMAGE_PATH

將 EXEMPT_IMAGE_PATH 替換為要排除的圖片路徑。如要排除其他圖片，請新增其他 - namePattern 項目。進一步瞭解 admissionWhitelistPatterns。

如要進一步瞭解政策結構，請參閱政策 YAML 參考資料。

建立驗證者

驗證者是驗證機構，二進位授權執行者會在部署時使用驗證者，決定是否允許 GKE 部署相應的已簽署容器映像檔。驗證者包含公開金鑰，通常由貴機構負責軟體供應鏈安全的人員管理。

如要建立驗證者，請完成下列步驟：

在構件分析中建立附註，儲存授權程序中使用的可信中繼資料
在二進位授權中建立驗證者本身，並連結您建立的附註

在本教學課程中，您有一個名為 test-attestor 的驗證者，以及一個名為 test-attestor-note 的容器分析附註。在實際情況中，您可以擁有任意數量的驗證者，每個驗證者代表參與容器映像檔授權程序的當事人。

建立構件分析附註

設定變數，以儲存驗證者和構件分析附註的名稱：
```
ATTESTOR_NAME=test-attestor
NOTE_ID=test-attestor-note
```
取代：
- test-attestor：您選擇的驗證者名稱。
- attestor-note：您選擇的驗證者附註名稱。

在 /tmp/note_payload.json 中建立 JSON 檔案，說明 Container Analysis 附註：

cat > /tmp/note_payload.json << EOM
{
  "name": "projects/${PROJECT_ID}/notes/${NOTE_ID}",
  "attestation": {
    "hint": {
      "human_readable_name": "Attestor Note"
    }
  }
}
EOM

將 HTTP 要求傳送至 Artifact Analysis REST API，建立附註：

curl -X POST \
    -H "Content-Type: application/json" \
    -H "Authorization: Bearer $(gcloud auth print-access-token)"  \
    --data-binary @/tmp/note_payload.json  \
    "https://containeranalysis.googleapis.com/v1/projects/${PROJECT_ID}/notes/?noteId=${NOTE_ID}"

確認記事已建立：

curl \
-H "Authorization: Bearer $(gcloud auth print-access-token)" \
"https://containeranalysis.googleapis.com/v1/projects/${PROJECT_ID}/notes/${NOTE_ID}"

建立驗證者

現在，您可以建立驗證者：

在二進位授權中建立驗證者：

gcloud container binauthz attestors create ${ATTESTOR_NAME} \
--attestation-authority-note=${NOTE_ID} \
--attestation-authority-note-project=${PROJECT_ID}

確認驗證者是否已建立：

gcloud container binauthz attestors list

您建立的驗證者尚未與金鑰組建立關聯，因此無法使用。請在本指南稍後建立金鑰組。

如果是多專案設定，您必須按照「多專案設定」一文中的說明，設定容器分析註解的權限。在單一專案情境中，專案預設會具備必要的 roles/containeranalysis.notes.occurrences.viewer，因此不需要執行這項操作。

產生金鑰組

二進位授權會使用加密編譯金鑰，安全地驗證簽署者的身分。確保只有授權的容器映像檔可以部署。金鑰組包含私密金鑰和公開金鑰。簽署者會使用私密金鑰簽署容器映像檔摘要，產生簽章並儲存在認證中。公開金鑰會儲存在驗證者中。在部署時，二進位授權執行者會使用驗證者的公開金鑰，驗證認證中的簽章，然後允許部署容器。

在本教學課程中，您會使用公開金鑰基礎架構 (X.509) (PKIX) 格式的加密金鑰。本教學課程使用建議的橢圓曲線數位簽章演算法 (ECDSA)，產生 PKIX 金鑰組。您也可以使用 RSA 或 PGP 金鑰簽署映像檔。

如要進一步瞭解簽署演算法，請參閱「金鑰用途與演算法」一文。

Cloud Key Management Service (Cloud KMS) 產生及儲存的金鑰符合 PKIX 標準。如要進一步瞭解如何使用 PKIX 金鑰和 Cloud KMS，請參閱「使用 gcloud CLI 建立驗證者」。

PKIX (Cloud KMS)

如要在 Cloud KMS 中建立金鑰組，請按照下列步驟操作：

設定建立金鑰組所需的環境變數。

KMS_KEY_PROJECT_ID=${PROJECT_ID}
KMS_KEYRING_NAME=my-binauthz-keyring
KMS_KEY_NAME=my-binauthz-kms-key-name
KMS_KEY_LOCATION=global
KMS_KEY_PURPOSE=asymmetric-signing
KMS_KEY_ALGORITHM=ec-sign-p256-sha256
KMS_PROTECTION_LEVEL=software
KMS_KEY_VERSION=1

如要建立金鑰環，請執行下列指令：

gcloud kms keyrings create ${KMS_KEYRING_NAME} \
  --location ${KMS_KEY_LOCATION}

如要建立金鑰，請執行下列指令：

gcloud kms keys create ${KMS_KEY_NAME} \
  --location ${KMS_KEY_LOCATION} \
  --keyring ${KMS_KEYRING_NAME}  \
  --purpose ${KMS_KEY_PURPOSE} \
  --default-algorithm ${KMS_KEY_ALGORITHM} \
  --protection-level ${KMS_PROTECTION_LEVEL}

如要將公開金鑰新增至認證者，請執行下列指令：

gcloud --project="${PROJECT_ID}" \
    container binauthz attestors public-keys add \
    --attestor="${ATTESTOR_NAME}" \
    --keyversion-project="${KMS_KEY_PROJECT_ID}" \
    --keyversion-location="${KMS_KEY_LOCATION}" \
    --keyversion-keyring="${KMS_KEYRING_NAME}" \
    --keyversion-key="${KMS_KEY_NAME}" \
    --keyversion="${KMS_KEY_VERSION}"

從驗證者取得公開金鑰 ID，方法如下：

您隨時可以使用 gcloud container binauthz attestors describe <var>ATTESTOR_NAME</var> 指令查看公開金鑰 ID。

如要將公開金鑰 ID 儲存至環境變數，請輸入下列指令：
```
PUBLIC_KEY_ID=$(gcloud container binauthz attestors describe ${ATTESTOR_NAME} \
--format='value(userOwnedGrafeasNote.publicKeys[0].id)' --project ${PROJECT_ID})
```

PKIX (本機金鑰)

如要產生 PKIX 金鑰組，請按照下列步驟操作：

建立私密金鑰：

PRIVATE_KEY_FILE="/tmp/ec_private.pem"
openssl ecparam -genkey -name prime256v1 -noout -out ${PRIVATE_KEY_FILE}

從私密金鑰中擷取公開金鑰：

PUBLIC_KEY_FILE="/tmp/ec_public.pem"
openssl ec -in ${PRIVATE_KEY_FILE} -pubout -out ${PUBLIC_KEY_FILE}

將公開金鑰新增至驗證者。

現在，請將匯出的公開金鑰新增至驗證者，以便二進位檔授權服務用於身分驗證：
```
gcloud --project="${PROJECT_ID}" \
    beta container binauthz attestors public-keys add \
    --attestor="${ATTESTOR_NAME}" \
    --pkix-public-key-file=${PUBLIC_KEY_FILE} \
    --pkix-public-key-algorithm=ecdsa-p256-sha256
```
注意： 這項指令會輸出您在建立認證時使用的 PUBLIC_KEY_ID。輸出內容的 id 欄位會顯示類似 ni:///sha-256;ybf_gINTzsBKLCaRIeQnExNhKFkGONXXXlr63QeZY-Q 的內容。
儲存公開金鑰 ID。

如要儲存公開金鑰 ID，請從上述 public-keys add 的輸出內容複製。將驗證者公開金鑰新增至驗證者後，如要查看驗證者的公開金鑰 ID，請使用 gcloud container binauthz attestors describe ${ATTESTOR_NAME}：
```
PUBLIC_KEY_ID=$(gcloud container binauthz attestors describe ${ATTESTOR_NAME} \
  --format='value(userOwnedGrafeasNote.publicKeys[0].id)')
```

設定政策

現在可以設定政策。在這個步驟中，您會將政策 YAML 檔案匯出至本機系統，並修改預設規則，要求上述定義的認證者進行認證。

如要設定政策，請按照下列步驟操作：

建立新的政策檔案，允許使用 Google 維護的系統映像檔、將 evaluationMode 設為 REQUIRE_ATTESTATION，並新增名為 requireAttestationsBy 的節點，參照您建立的認證者：

cat > /tmp/policy.yaml << EOM
    globalPolicyEvaluationMode: ENABLE
    defaultAdmissionRule:
      evaluationMode: REQUIRE_ATTESTATION
      enforcementMode: ENFORCED_BLOCK_AND_AUDIT_LOG
      requireAttestationsBy:
        - projects/${PROJECT_ID}/attestors/${ATTESTOR_NAME}
    name: projects/${PROJECT_ID}/policy
EOM

將政策 YAML 檔案匯入二進位授權：

gcloud container binauthz policy import /tmp/policy.yaml

如要進一步瞭解如何設定政策，請參閱「使用 gcloud CLI 設定政策」。

測試政策

您可以嘗試將範例容器映像檔部署到叢集，測試上述設定的政策。由於未進行必要的認證，政策會禁止部署作業。

在本教學課程中，您可以使用 Artifact Registry 中的範例圖片。Artifact Registry 中的映像檔位於 us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/hello-app:1.0 路徑。路徑包含 Google 建立的公開映像檔，其中含有「Hello, World!」範例應用程式。

首先，請嘗試部署映像檔：

kubectl run hello-server --image us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/hello-app:1.0 --port 8080

現在，請驗證二進位授權是否封鎖了部署作業：

kubectl get pods

指令會列印下列訊息，表示映像檔未部署：

No resources found.

您可以取得部署作業的進一步詳細資料：

kubectl get event --template \
'{{range.items}}{{"\033[0;36m"}}{{.reason}}:{{"\033[0m"}}\{{.message}}{{"\n"}}{{end}}'

你會看到類似以下的回應：

FailedCreate: Error creating: pods POD_NAME is forbidden: admission webhook "imagepolicywebhook.image-policy.k8s.io" denied the request: Image IMAGE_NAME denied by Binary Authorization default admission rule. Image IMAGE_NAME denied by attestor ATTESTOR_NAME: No attestations found

輸出內容如下：

POD_NAME：Pod 的名稱。
IMAGE_NAME：圖片名稱。
ATTESTOR_NAME：驗證者名稱。

請務必刪除部署作業，才能繼續執行下一個步驟：

kubectl delete deployment hello-server

建立認證

驗證是由簽署人建立的數位文件，證明 GKE 有權部署相關聯的容器映像檔。建立認證的程序有時稱為「簽署映像檔」。簽署者可以是人，但通常是容器映像檔建構時執行的自動化程序。簽名是使用金鑰組中的私密金鑰建立。在部署時，二進位授權執行者會使用驗證者的公開金鑰，驗證認證中的簽名。

在本教學課程中，驗證程序只會聲明您授權部署映像檔。

如要建立認證，請按照下列步驟操作：

設定儲存登錄路徑和映像檔摘要的變數：

Artifact Registry

IMAGE_PATH="us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/hello-app"
IMAGE_DIGEST="sha256:37e5287945774f27b418ce567cd77f4bbc9ef44a1bcd1a2312369f31f9cce567"
IMAGE_TO_ATTEST=${IMAGE_PATH}@${IMAGE_DIGEST}

如要建立認證，請執行下列步驟：

PKIX Cloud KMS

如要使用 Cloud KMS 金鑰建立認證，請執行下列指令：

gcloud beta container binauthz attestations sign-and-create \
    --project="${PROJECT_ID}" \
    --artifact-url="${IMAGE_TO_ATTEST}" \
    --attestor="${ATTESTOR_NAME}" \
    --attestor-project="${PROJECT_ID}" \
    --keyversion-project="${KMS_KEY_PROJECT_ID}" \
    --keyversion-location="${KMS_KEY_LOCATION}" \
    --keyversion-keyring="${KMS_KEYRING_NAME}" \
    --keyversion-key="${KMS_KEY_NAME}" \
    --keyversion="${KMS_KEY_VERSION}"

PKIX (本機金鑰)

如要使用本機金鑰建立認證，請執行下列操作：

產生認證酬載：

gcloud container binauthz create-signature-payload \
--artifact-url=${IMAGE_TO_ATTEST} > /tmp/generated_payload.json

酬載 JSON 檔案包含下列內容：

{
"critical": {
  "identity": {
    "docker-reference": "us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/hello-app"
  },
  "image": {
    "docker-manifest-digest": "sha256:c62ead5b8c15c231f9e786250b07909daf6c266d0fcddd93fea
882eb722c3be4"
  },
  "type": "Google cloud binauthz container signature"
}
}

如要使用 PKIX 私密金鑰簽署酬載並產生簽章檔案，請執行下列指令：
```
openssl dgst -sha256 -sign ${PRIVATE_KEY_FILE} /tmp/generated_payload.json > /tmp/ec_signature
```
簽章檔案是您在本指南稍早建立的酬載 JSON 檔案簽署版本。

建立及驗證認證：

gcloud container binauthz attestations create \
  --project="${PROJECT_ID}" \
  --artifact-url="${IMAGE_TO_ATTEST}" \
  --attestor="projects/${PROJECT_ID}/attestors/${ATTESTOR_NAME}" \
  --signature-file=/tmp/ec_signature \
  --public-key-id="${PUBLIC_KEY_ID}" \
  --validate

將 PUBLIC_KEY_ID 換成您在上方「產生 PKIX 金鑰組」中找到的公開金鑰 ID。

validate 旗標會檢查您在政策中設定的認證者是否可驗證認證。

確認認證是否已建立：

gcloud container binauthz attestations list \
    --attestor=$ATTESTOR_NAME --attestor-project=$PROJECT_ID

如要進一步瞭解如何建立認證，請參閱建立認證。

重新測試政策

再次將範例容器映像檔部署到叢集，測試政策。這次您必須使用摘要 (而非 1.0 或 latest 等標記) 部署映像檔，因為二進位授權會使用摘要來查詢認證。在此，二進位授權允許部署映像檔，因為已完成必要的認證。

如要部署映像檔，請按照下列步驟操作：

kubectl run hello-server --image ${IMAGE_TO_ATTEST} --port 8080

如要確認映像檔是否已部署，請執行下列步驟：

kubectl get pods

指令會列印類似以下的訊息，表示部署作業已成功：

NAME                            READY     STATUS    RESTARTS   AGE
hello-server-579859fb5b-h2k8s   1/1       Running   0          1m

清除所用資源

如要避免系統向您的 Google Cloud 帳戶收取本教學課程中所用資源的相關費用，請刪除含有該項資源的專案，或者保留專案但刪除個別資源。

刪除您在 GKE 中建立的叢集：

gcloud container clusters delete \
    --zone=us-central1-a \
    test-cluster

後續步驟

進一步瞭解二進位授權
瞭解二進位授權使用的重要概念
使用built-by-cloud-build驗證者僅部署由 Cloud Build 建構的映像檔 (搶先版)。
啟用模擬測試模式以停用強制執行
使用急用權限略過強制執行

開始使用 Google Cloud CLI (GKE) 透過集合功能整理內容 你可以依據偏好儲存及分類內容。

目標

費用

事前準備

啟用二進位授權

設定預設專案

啟用必要的 API

Artifact Registry

建立啟用二進位授權功能的叢集

建立叢集

設定 kubectl

查看預設政策

建立驗證者

建立構件分析附註

建立驗證者

產生金鑰組

PKIX (Cloud KMS)

PKIX (本機金鑰)

設定政策

測試政策

建立認證

Artifact Registry

PKIX Cloud KMS

PKIX (本機金鑰)

重新測試政策

清除所用資源

後續步驟

開始使用 Google Cloud CLI (GKE)

設定 `kubectl`