Agente di mascheramento IP

Questa pagina spiega come funziona l'autenticazione IP in Google Kubernetes Engine (GKE) e fornisce opzioni di configurazione per diversi scenari.

Panoramica del mascheramento degli indirizzi IP

Il masquerading IP è una forma di Network Address Translation (SNAT) di origine che esegue traduzioni di indirizzi IP many-to-one. GKE può utilizzare la mascheratura degli indirizzi IP per modificare gli indirizzi IP di origine dei pacchetti inviati dai pod.

Per una panoramica più generale del mascheramento IP in qualsiasi implementazione di Kubernetes, consulta la guida dell'utente dell'agente di mascheramento IP.

Mascheramento degli indirizzi IP di GKE

Quando il mascheramento IP si applica a un pacchetto emesso da un pod, GKE modifica l'indirizzo IP di origine del pacchetto dall'indirizzo IP del pod all'indirizzo IP del nodo sottostante. Mascherare l'indirizzo IP di origine di un pacchetto è utile quando un destinatario è configurato per ricevere pacchetti solo dagli indirizzi IP dei nodi del cluster.

Sui nodi Linux, GKE configura le regole iptables. GKE utilizza il ip-masq-agent DaemonSet per configurare il piano dati appropriato.

Il mascheramento degli indirizzi IP non è supportato con i pool di nodi di Windows Server.

Mascheramento degli indirizzi IP per i cluster standard

Nei cluster Standard, il comportamento di mascheramento degli IP del cluster è regolato da tre fattori:

La seguente tabella riassume le configurazioni di mascheramento IP per i cluster GKE standard:

Configurazione del cluster Comportamento SNAT risultante

Il DaemonSet ip-masq-agent è presente nel cluster ed esiste un elenco nonMasqueradeCIDRs personalizzato nel ConfigMap di ip-masq-agent.

GKE conserva gli indirizzi IP dei pod di origine per i pacchetti inviati alle destinazioni specificate nell'elenco nonMasqueradeCIDRs.

GKE modifica gli indirizzi IP dei pod di origine in indirizzi IP dei nodi di origine per i pacchetti inviati a destinazioni non specificate nell'elenco nonMasqueradeCIDRs.

Il DaemonSet ip-masq-agent è presente nel cluster, ma un elenco nonMasqueradeCIDRs personalizzato non esiste nel ConfigMap ip-masq-agent oppure il ConfigMap ip-masq-agent non è presente.

GKE conserva gli indirizzi IP dei pod di origine per i pacchetti inviati a un set di destinazioni non mascherate predefinite.

GKE modifica gli indirizzi IP dei pod di origine in indirizzi IP dei nodi di origine per i pacchetti inviati a destinazioni al di fuori delle destinazioni non mascherate predefinite.

Il DaemonSet ip-masq-agent non è presente nel cluster e lo hai creato senza il flag --disable-default-snat.

GKE conserva gli indirizzi IP dei pod di origine per i pacchetti inviati a un set di destinazioni non mascherate predefinite.

GKE modifica gli indirizzi IP dei pod di origine in indirizzi IP dei nodi di origine per i pacchetti inviati a destinazioni al di fuori delle destinazioni non mascherate predefinite.

Il DaemonSet ip-masq-agent non è presente nel cluster e hai creato il cluster con il flag --disable-default-snat.

GKE conserva gli indirizzi IP dei pod di origine per i pacchetti inviati a tutte le destinazioni.

Consulta la sezione Conservazione delle origini di indirizzi IPv4 dei pod alle destinazioni internet per importanti considerazioni sul routing quando si conservano gli indirizzi di origine IPv4 dei pod e occorre instradare i pacchetti a internet.

Mascheramento degli indirizzi IP per i cluster Autopilot

Nei cluster Autopilot, GKE esegue sempre il deployment di un DaemonSet ip-masq-agent. Ad eccezione dei pacchetti inviati dai pod agli intervalli di nodi, pod o servizi del cluster, puoi controllare il comportamento di mascheramento dell'IP utilizzando un EgressNATPolicy. Per utilizzare EgressNATPolicy, il cluster Autopilot deve soddisfare entrambi i seguenti requisiti:

  • Il cluster deve utilizzare GKE versione 1.23.4-gke.1600 o successiva oppure 1.22.7-gke.1500 o successiva.
  • Il cluster deve essere stato creato con GKE Dataplane V2 abilitato.

La seguente tabella riassume le configurazioni di mascheramento IP per i cluster GKE Autopilot:

Configurazione del cluster Autopilot Comportamento SNAT risultante

Il cluster include un elemento EgressNATPolicy personalizzato il cui spec.action è NoSNAT contenente destinazioni non mascherate specificate in spec.destinations[].

GKE conserva gli indirizzi IP dei pod di origine per i pacchetti inviati alle destinazioni specificate in spec.destinations[] del EgressNATPolicy. GKE riesce a ottenere questo risultato convertendo spec.destinations[] in un elenco nonMasqueradeCIDRs in un file configMap ip-masq-agent.

GKE modifica gli indirizzi IP dei pod di origine in indirizzi IP dei nodi di origine per i pacchetti inviati a destinazioni non specificate in spec.destinations[] del EgressNATPolicy.

Il cluster non include un EgressNATPolicy personalizzato.

Si applicano entrambi il valore predefinito EgressNATPolicy e il criterio Gestito da GKE, con il seguente comportamento:

  • GKE conserva gli indirizzi IP dei pod di origine per i pacchetti inviati a un set di destinazioni non mascherate predefinite.
  • GKE modifica gli indirizzi IP dei pod di origine in indirizzi IP dei nodi di origine per i pacchetti inviati a destinazioni al di fuori delle destinazioni non mascherate predefinite.

Esempi di configurazione

Espandi le sezioni seguenti per vedere esempi di mascheramento e configurazione degli IP in base al tipo di cluster.

Riferimento per la configurazione avanzata

Quando il deployment di ip-masq-agent viene eseguito automaticamente

Nei cluster in modalità Autopilot, GKE esegue sempre il deployment di un DaemonSet ip-masq-agent.

Nei cluster Standard, GKE esegue il deployment di un DaemonSet ip-masq-agent quando il flag --disable-default-snat non è impostato e il cluster utilizza una delle seguenti combinazioni di configurazione:

  • Il cluster non utilizza GKE Dataplane V2 e l'applicazione dei criteri di rete è abilitata.

  • Il cluster utilizza un intervallo di indirizzi IP del pod che non rientra in 10.0.0.0/8.

Affinché il DaemonSet ip-masq-agent sia efficace, devi anche specificare l'elenco nonMasqueradeCIDRs nel ConfigMap ip-masq-agent. Per maggiori informazioni, consulta Come configurare un agente di mascheramento IP.

Quando un DaemonSet ip-masq-agent è presente in un cluster, GKE aggiorna e riconcilia un pod di pubblicazione su ciascun nodo del cluster.

Destinazioni non mascherate predefinite

Le destinazioni predefinite non mascherate sono:

  • 10.0.0.0/8
  • 172.16.0.0/12
  • 192.168.0.0/16
  • 100.64.0.0/10
  • 192.0.0.0/24
  • 192.0.2.0/24
  • 192.88.99.0/24
  • 198.18.0.0/15
  • 198.51.100.0/24
  • 203.0.113.0/24
  • 240.0.0.0/4

Le destinazioni non mascherate predefinite sono applicabili ai cluster con le seguenti configurazioni:

Le destinazioni non mascherate predefinite non sono applicabili ai cluster con le seguenti configurazioni:

Effetto della segnalazione --disable-default-snat

Il flag --disable-default-snat modifica il comportamento SNAT predefinito di GKE in modo che gli indirizzi IP dei pod di origine vengano conservati per i pacchetti inviati a tutte le destinazioni. GKE implementa il comportamento SNAT predefinito non eseguendo il deployment di alcun DaemonSet ip-masq-agent nel cluster.

Il flag --disable-default-snat non ha effetto se un cluster include un DaemonSet ip-masq-agent:

  • Poiché i cluster Autopilot includono sempre un DaemonSet ip-masq-agent, il flag --disable-default-snat non ha alcun effetto sui cluster Autopilot.

Puoi impostare il flag --disable-default-snat aggiornando un cluster dopo averlo creato. Se nel cluster non è stato eseguito il deployment del DaemonSet ip-masq-agent, la disattivazione della SNAT predefinita ha effetto dopo che il cluster ha sostituito tutti i suoi nodi, a volte ore dopo. Il motivo è che GKE rispetta le finestre di manutenzione configurate quando sostituisce i nodi nel cluster. Se non hai configurato alcuna finestra di manutenzione, devi far scorrere manualmente i nodi nel cluster prima che il flag --disable-default-snat abbia effetto.

Mascheramento locale rispetto al collegamento

L'intervallo 169.254.0.0/16 viene utilizzato per gli indirizzi IP locali rispetto al collegamento. La mascheratura locale tramite link si riferisce alla modifica di un indirizzo IP di un pod di origine in un indirizzo IP del nodo di origine per i pacchetti inviati alle destinazioni 169.254.0.0/16.

I cluster Autopilot conservano sempre gli indirizzi IP dei pod di origine per i pacchetti inviati alle destinazioni 169.254.0.0/16.

Per impostazione predefinita, i cluster standard conservano anche gli indirizzi IP dei pod di origine per i pacchetti inviati alle destinazioni 169.254.0.0/16.

Puoi abilitare il mascheramento degli indirizzi IP locali rispetto al collegamento in un cluster Standard effettuando entrambe le seguenti operazioni:

Container e pod diagnostici con hostNetwork: true

A meno che tu non specifichi un indirizzo IP di origine personalizzato per i pacchetti, i pod in esecuzione con hostNetwork: true e i container diagnostici inviano i pacchetti con origini corrispondenti all'indirizzo IP del nodo. Per i pod in esecuzione con hostNetwork: true, GKE assegna al pod l'indirizzo IP del nodo. GKE non gestisce gli indirizzi IP per i container di diagnostica, inclusi i container per il debug dei problemi dei nodi utilizzando gli strumenti.

I cluster Autopilot non supportano i pod in esecuzione con spec.hostNetwork: true. Poiché i nodi di un cluster Autopilot non sono accessibili mediante SSH, non puoi eseguire container di diagnostica su questi nodi.

Conservazione delle origini degli indirizzi IPv4 dei pod nelle destinazioni internet

Se la configurazione di mascheramento IP del cluster è una delle seguenti, GKE conserva le origini degli indirizzi IP dei pod per i pacchetti inviati a tutte le destinazioni, comprese le destinazioni internet:

  • Nei cluster Standard con un DaemonSet ip-masq-agent, se hai impostato nonMasqueradeCIDRs su 0.0.0.0 nel ConfigMap ip-masq-agent.
  • Nei cluster standard senza un DaemonSet ip-masq-agent, se hai impostato il flag --disable-default-snat.

Nei cluster pubblici e privati, le origini IPv4 dei pod sono indirizzi IPv4 interni, il che significa che non sono instradabili su internet. Di conseguenza, quando conservi gli indirizzi IPv4 dei pod di origine per i pacchetti inviati a internet, devi utilizzare una tecnica come una delle seguenti per instradare i pacchetti dopo che lasciano i nodi del cluster:

  • Assicurati che la tua rete VPC abbia una route predefinita con l'hop successivo del gateway internet predefinito e configura un gateway Cloud NAT per fornire servizi NAT pubblici almeno agli intervalli di indirizzi IPv4 secondari della subnet utilizzati dai pod nel cluster. Per ulteriori dettagli, consulta Interazione di GKE nella panoramica di Cloud NAT.
  • Configura la tua rete VPC in modo da utilizzare una route predefinita personalizzata il cui hop successivo sia un'istanza VM o un bilanciatore del carico di rete passthrough interno, in cui la VM o i backend del bilanciatore del carico sono stati configurati per instradare i pacchetti su internet per conto dei pod.

Effetto del criterio NAT in uscita nei cluster Autopilot

Il criterio NAT in uscita di GKE consente di configurare il mascheramento degli indirizzi IP sui cluster Autopilot. Puoi utilizzare la definizione di risorse personalizzate (CRD) del criterio NAT in uscita di GKE per modificare gli indirizzi IP di origine dei pacchetti inviati dai pod.

Per motivi di sicurezza o di esaurimento degli indirizzi IP, puoi mascherare gli indirizzi IP dal pod all'intervallo di indirizzi IP del nodo per il traffico in uscita verso le reti on-premise. Ad esempio, puoi utilizzare un intervallo non RFC-1918 per i cluster Autopilot e un intervallo RFC-1918 per i nodi. Tuttavia, se i pod devono comunicare con reti on-premise che utilizzano anche un intervallo non RFC-1918, gli indirizzi IP possono sovrapporsi. Per evitare perdite di traffico, puoi configurare un criterio NAT in uscita per non pubblicizzare gli intervalli non RFC-1918 dei pod alle reti on-premise. Il criterio NAT in uscita maschera l'intervallo non RFC-1918 dei pod per utilizzare invece l'intervallo RFC-1918 del nodo. Assicurati che un intervallo di nodi non si sovrapponga a nessun intervallo on-premise o possa causare un loop di traffico.

GKE applica il comportamento di mascheramento degli indirizzi IP per i cluster Autopilot tramite il seguente processo:

  1. GKE esegue il deployment del controller NAT in uscita e di ip-masq-agent.
  2. Sei tu a creare il criterio NAT in uscita.
  3. Il controller GKE traduce il criterio nel ConfigMap ip-masq-agent.
  4. Il DaemonSet ip-masq-agent legge il ConfigMap, quindi GKE applica il comportamento di mascheramento degli IP.

Criteri generati automaticamente

GKE supporta i seguenti due criteri NAT in uscita generati automaticamente:

  • Predefinito: questi criteri sono modificabili.
  • Gestiti da GKE: questi criteri sono fissi e non sono modificabili.

Criterio predefinito

GKE predefinisce un insieme di intervalli di indirizzi IP predefiniti. Quando i pacchetti vengono inviati a queste destinazioni, il cluster non maschera le origini degli indirizzi IP e conserva gli indirizzi IP dei pod di origine. Per modificare questi intervalli di indirizzi IP predefiniti, consulta Modificare ed eseguire il deployment del criterio NAT in uscita.

Il seguente manifest descrive un criterio NAT in uscita predefinito:

    Name:         default
    Namespace:
    Labels:       <none>
    Annotations:  <none>
    API Version:  networking.gke.io/v1
    Kind:         EgressNATPolicy
    Metadata:
      Creation Timestamp:  2022-03-16T21:05:45Z
      Generation:          2
      Managed Fields:
        API Version:  networking.gke.io/v1
        Fields Type:  FieldsV1
        fieldsV1:
          f:spec:
            .:
            f:action:
          f:status:
        Manager:      egress-nat-controller
        Operation:    Update
        Time:         2022-03-16T21:05:45Z
        API Version:  networking.gke.io/v1
        Fields Type:  FieldsV1
        fieldsV1:
          f:spec:
            f:destinations:
        Manager:         kubectl
        Operation:       Update
        Time:            2022-03-17T01:58:13Z
      Resource Version:  189346
      UID:               06acbb5a-23ba-4c2a-bb34-9b6ed8c4a87f
    Spec:
      Action:  NoSNAT
      Destinations:
        Cidr:  10.0.0.0/8
        Cidr:  172.16.0.0/12
        Cidr:  192.168.0.0/16
        Cidr:  240.0.0.0/4
        Cidr:  192.0.2.0/24
        Cidr:  198.51.100.0/24
        Cidr:  203.0.113.0/24
        Cidr:  100.64.0.0/10
        Cidr:  198.18.0.0/15
        Cidr:  192.0.0.0/24
        Cidr:  192.88.99.0/24
    Status:
    Events:  <none>

Gli intervalli CIDR sono uguali agli intervalli di destinazione predefiniti non mascherati.

Gestito dal criterio di GKE

Il criterio NAT in uscita di GKE riserva un intervallo statico di indirizzi IP necessari per preservare il funzionamento del cluster. Questo intervallo statico contiene gli intervalli di indirizzi IP di pod, servizio e nodo del cluster e potrebbe sovrapporsi al criterio predefinito.

Puoi identificare questo criterio tramite un hash dinamico a 8 byte (gke-{CLUSTER_SHORT_HASH}) assegnato da GKE. Non puoi modificare questo criterio.

Il seguente manifest descrive un criterio gestito da GKE denominato gke-bbfa6c0e-1:

    Name:         gke-bbfa6c0e-1
    Namespace:
    Labels:       <none>
    Annotations:  <none>
    API Version:  networking.gke.io/v1
    Kind:         EgressNATPolicy
    Metadata:
      Creation Timestamp:  2022-03-16T21:05:46Z
      Generation:          1
      Managed Fields:
        API Version:  networking.gke.io/v1
        Fields Type:  FieldsV1
        fieldsV1:
          f:spec:
            .:
            f:action:
            f:destinations:
          f:status:
        Manager:         egress-nat-controller
        Operation:       Update
        Time:            2022-03-16T21:05:46Z
      Resource Version:  11699
      UID:               0201b5de-a6f6-4926-822b-31ed7cdee2c6
    Spec:
      Action:  NoSNAT
      Destinations:
        Cidr:  10.119.128.0/17
        Cidr:  10.120.0.0/22
        Cidr:  10.128.0.0/20
    Status:
    Events:  <none>

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