Aktionen in Clustern mit rollenbasierter Zugriffssteuerung autorisieren

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Auf dieser Seite wird beschrieben, wie Sie Aktionen für Ressourcen in Ihren Google Kubernetes Engine-Clustern (GKE) mithilfe des integrierten Mechanismus für rollenbasierte Zugriffssteuerung (Role-Based Access Control, RBAC) in Kubernetes autorisieren.

RBAC ist ein zentrales Sicherheitsfeature in Kubernetes, mit dem Sie detaillierte Berechtigungen erstellen können, um zu verwalten, welche Aktionen Nutzer und Arbeitslasten für Ressourcen in Ihren Clustern ausführen können. Als Plattformadministrator erstellen Sie RBAC-Rollen und binden diese Rollen an Subjekte, die authentifizierte Nutzer wie Dienstkonten oder Gruppen sind. Kubernetes RBAC ist standardmäßig aktiviert.

Vorbereitung

Führen Sie die folgenden Aufgaben aus, bevor Sie beginnen:

  • Aktivieren Sie die Google Kubernetes Engine API:
  • Google Kubernetes Engine API aktivieren
  • Wenn Sie die Google Cloud-Befehlszeile für diese Aufgabe verwenden möchten, müssen Sie die Google Cloud CLI installieren und dann initialisieren.

Interaktion mit der Identitäts- und Zugriffsverwaltung

Sie können sowohl Identity and Access Management (IAM) als auch Kubernetes RBAC verwenden, um den Zugriff auf den GKE-Cluster zu steuern:

  • IAM ist kein spezifisches Kubernetes-Produkt. Es bietet eine Identitätsverwaltung für mehrere Google Cloud-Produkte und wird hauptsächlich auf Ebene des Google Cloud-Projekts verwendet.

  • Kubernetes RBAC ist eine Kernkomponente von Kubernetes und ermöglicht Ihnen, Rollen (Sätze von Berechtigungen) für jedes Objekt oder jeden Objekttyp im Cluster zu erstellen und zu gewähren.

IAM und Kubernetes RBAC sind in GKE eingebunden, um Nutzer zum Ausführen von Aktionen zu autorisieren, sofern sie laut einem der beiden Tools ausreichende Berechtigungen haben. Dies ist ein wichtiger Teil beim Bootstrapping eines GKE-Clusters, da Google Cloud-Nutzer standardmäßig keine Kubernetes-RBAC-Rollenbindungen (RoleBinding-Objekte) haben.

Zum Autorisieren von Nutzern mithilfe von Google Cloud-Konten muss der Client korrekt konfiguriert sein und diese Konten zuerst authentifizieren. Wenn Sie beispielsweise kubectl verwenden, müssen Sie den kubectl-Befehl für die Authentifizierung bei Google Cloud konfigurieren, bevor Befehle ausgeführt werden, die eine Autorisierung erfordern.

In fast allen Fällen kann Kubernetes RBAC anstelle von IAM verwendet werden. GKE-Nutzer benötigen in dem Projekt, das den Cluster enthält, mindestens die IAM-Berechtigung container.clusters.get. Diese Berechtigung ist in der Rolle container.clusterViewer und in anderen Rollen mit höheren Berechtigungen enthalten. Die Berechtigung container.clusters.get ist erforderlich, damit Nutzer sich bei den Clustern im Projekt authentifizieren können. Sie sind jedoch nicht autorisiert, Aktionen innerhalb dieser Cluster auszuführen. Die Autorisierung kann dann entweder von IAM oder Kubernetes RBAC bereitgestellt werden.

Berechtigungen definieren und zuweisen

Sie können RBAC-Regeln in ClusterRole- und Role-Objekten definieren und diese Regeln dann so mit ClusterRoleBinding- und RoleBinding-Objekten zuweisen:

  • ClusterRole: Eine Gruppierung von Ressourcen und zulässigen Vorgängen auf Clusterebene, die Sie einem Nutzer oder einer Gruppe über RoleBinding oder ClusterRoleBinding zuweisen können.
  • Role: Eine Namespace-Gruppierung von Ressourcen und zulässigen Vorgängen, die Sie einem Nutzer oder einer Gruppe von Nutzern mit einem RoleBinding zuweisen können.
  • ClusterRoleBinding: Weisen Sie einem Nutzer oder einer Gruppe für alle Namespaces im Cluster eine ClusterRole zu.
  • RoleBinding: Weisen Sie einem Nutzer oder einer Gruppe in einem bestimmten Namespace einen Role oder einen ClusterRole zu.

Wenn Sie RoleBinding verwenden, um einem Nutzer oder einer Gruppe eine ClusterRole zuzuweisen, können diese Nutzer und Gruppen nur auf Ressourcen in dem Namespace zugreifen, den Sie in RoleBinding angegeben haben. Wenn Sie möchten, dass die Nutzer oder Gruppen in allen Namespaces auf Ressourcen zugreifen, verwenden Sie stattdessen ein ClusterRoleBinding.

Berechtigungen mithilfe von Roles- oder ClusterRoles-Objekten definieren

Sie definieren Berechtigungen in einem Role- oder ClusterRole-Objekt. Ein Role-Objekt definiert den Zugriff auf Ressourcen in genau einem Namespace, während ein ClusterRole-Objekt den Zugriff auf Ressourcen im gesamten Cluster festlegt.

Role- und ClusterRole-Objekte haben dieselbe Syntax. Jedes Objekt enthält den Abschnitt rules, in dem Sie die Ressourcen definieren, für die die Regel gelten soll, und die zulässigen Vorgänge für die Rolle. Das folgende Role-Objekt gewährt beispielsweise Lesezugriff (get, watch und list) für alle Pods im Namespace accounting:

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: accounting
  name: pod-reader
rules:
- apiGroups: [""] # "" indicates the core API group
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

Eine vollständige Liste der zulässigen Felder finden Sie in der API-Dokumentation zu Role und ClusterRole.

Role im Vergleich zu ClusterRole

Da die von einem ClusterRole-Objekt gewährten Berechtigungen im gesamten Cluster gelten, können Sie mit ClusterRole-Objekten den Zugriff auf andere Arten von Ressourcen steuern, als dies mit Role-Objekten möglich ist. Dazu gehören:

  • Clusterressourcen wie Knoten
  • REST-Endpunkte wie /healthz, die keine Ressourcen sind
  • Namespace-Ressourcen in allen Namespaces (z. B. alle Pods im gesamten Cluster, unabhängig vom jeweiligen Namespace)

Rollen mithilfe von RoleBinding- oder ClusterRoleBinding-Objekten zuweisen

Nachdem Sie ein Role- oder ClusterRole-Objekt erstellt haben, weisen Sie es einem Nutzer oder einer Gruppe von Nutzern zu. Dazu erstellen Sie ein RoleBinding- oder ClusterRoleBinding-Objekt. Nutzer und Gruppen heißen subjects und können Folgendes sein:

Subject-Typ Wert für kind Wert für name
Google Cloud-Nutzerkonto User Bei Google Cloud registrierte E-Mail-Adresse
Kubernetes-Dienstkonto ServiceAccount Name eines Kubernetes-ServiceAccount-Objekts im Cluster
IAM-Dienstkonto User Automatisch generierte E-Mail-Adresse des IAM-Dienstkontos
Google-Gruppe-Adresse in einer bestätigten Domain Group E-Mail-Adresse einer Google Workspace-Gruppe, die Mitglied der Gruppe gke-security-groups ist. Eine Anleitung zum Einrichten von Google Groups for RBAC finden Sie unter Google Groups for RBAC konfigurieren.

Mit dem folgenden RoleBinding-Objekt wird einem Nutzer, einem Kubernetes-Dienstkonto, einem IAM-Dienstkonto und einer Google-Gruppe die Rolle pod-reader gewährt:

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: pod-reader-binding
  namespace: accounting
subjects:
# Google Cloud user account
- kind: User
  name: janedoe@example.com
# Kubernetes service account
- kind: ServiceAccount
  name: johndoe
# IAM service account
- kind: User
  name: test-account@test-project.iam.gserviceaccount.com
# Google Group
- kind: Group
  name: accounting-group@example.com
roleRef:
  kind: Role
  name: pod-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

API-Nutzung und Beispiele

Ausführliche Informationen zur Verwendung der Kubernetes API zum Erstellen der erforderlichen Role-, ClusterRole-, RoleBinding- und ClusterRoleBinding-Objekte für RBAC finden Sie in der Kubernetes-Dokumentation unter Using RBAC Authorization.

Fehlerbehebung

Zum Beheben von Problemen mit RBAC verwenden Sie das Audit-Log für Administratoraktivitäten, das standardmäßig für alle Cluster aktiviert ist. Wenn der Zugriff auf eine Ressource oder einen Vorgang aufgrund fehlender Berechtigungen verweigert wird, protokolliert der API-Server den Fehler RBAC DENY sowie zusätzliche Informationen wie die implizite und explizite Gruppenmitgliedschaft des Nutzers. Wenn Sie Google Groups for RBAC verwenden, wird google groups in der Lognachricht angezeigt.

Beschränkungen

In den folgenden Abschnitten werden Interaktionen beschrieben, die bei der Arbeit mit Kubernetes RBAC und IAM möglicherweise nicht offensichtlich sind.

Standardrollen für die Erkennung

Cluster werden mit einem Satz von ClusterRole- und ClusterRoleBinding-Standardobjekten erstellt. Anfragen mit gültigen Anmeldedaten werden in der Gruppe system:authenticated abgelegt, während alle anderen Anfragen in die Gruppe system:unauthenticated fallen.

Mit dem ClusterRole-Objekt system:basic-user können Nutzer SelfSubjectAccessReviews ausführen, um die eigenen Berechtigungen im Cluster zu testen. Die Rolle system:discovery ermöglicht Nutzern, Discovery APIs zu lesen. Diese können Informationen über CustomResourceDefinitions enthalten, die dem Cluster hinzugefügt wurden.

Anonyme Nutzer (system:unauthenticated) erhalten stattdessen die ClusterRole system:public-info-viewer, die Lesezugriff auf die APIs /healthz und /version gewährt.

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um die vom ClusterRole-Objekt system:discovery zugelassenen API-Endpunkte aufzurufen:

kubectl get clusterroles system:discovery -o yaml

Forbidden-Fehler für Dienstkonten auf Google Cloud-VM-Instanzen

Der folgende Fehler kann auftreten, wenn die VM-Instanz nicht den Bereich userinfo-email hat:

Error from server (Forbidden): error when creating ... "role-name" is forbidden: attempt to grant extra privileges:...

Angenommen, die VM hat den Bereich cloud-platform, aber nicht den Bereich userinfo-email. Wenn die VM ein Zugriffstoken erhält, verknüpft Google Cloud dieses Token mit dem Bereich cloud-platform. Wenn der Kubernetes API-Server dann die mit dem Zugriffstoken verknüpfte Identität bei Google Cloud anfordert, erhält er die eindeutige ID des Dienstkontos, nicht die E-Mail-Adresse des Dienstkontos.

Für eine erfolgreiche Authentifizierung erstellen Sie entweder eine neue VM mit dem Bereich userinfo-email oder eine neue Rollenbindung, die die eindeutige ID verwendet.

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um eine neue VM-Instanz mit dem Bereich userinfo-email zu erstellen:

gcloud compute instances create INSTANCE_NAME \
    --service-account SERVICE_ACCOUNT_EMAIL \
    --scopes userinfo-email

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um eine neue Rollenbindung zu erstellen, die die eindeutige ID des Dienstkontos für eine vorhandene VM verwendet:

  1. Ermitteln Sie die eindeutige ID des Dienstkontos:

    gcloud iam service-accounts describe SERVICE_ACCOUNT_EMAIL
    

    In der folgenden Ausgabe wird beispielsweise uniqueId für das Dienstkonto my-iam-account@somedomain.com angezeigt:

    displayName: Some Domain IAM service account
    email: my-iam-account@somedomain.com
    etag: BwWWja0YfJA
    name: projects/project-name/serviceAccounts/my-iam-account@somedomain.com
    oauth2ClientId: '123456789012345678901'
    projectId: project-name
    uniqueId: '123456789012345678901'
    
  2. Erstellen Sie eine Rollenbindung mit der uniqueId des Dienstkontos:

    kubectl create clusterrolebinding CLUSTERROLEBINDING_NAME \
        --clusterrole cluster-admin \
        --user UNIQUE_ID
    

Berechtigung zum Erstellen oder Aktualisieren von Rollen und Rollenbindungen

In Kubernetes können Sie eine Rolle oder Rollenbindung mit bestimmten Berechtigungen nur erstellen oder aktualisieren, wenn Sie die folgenden Bedingungen erfüllen:

  • Rolle erstellen oder aktualisieren: Sie müssen bereits dieselben Berechtigungen haben, die Sie der Rolle zuweisen möchten. Alternativ müssen Sie berechtigt sein, das Verb escalate für die Rolle auszuführen.
  • Erstellen oder aktualisieren Sie eine Rollenbindung: Sie müssen bereits dieselben Berechtigungen haben, die in der gebundenen Rolle gewährt werden, und zwar mit demselben Bereich wie die Rollenbindung. Alternativ müssen Sie berechtigt sein, das Verb bind für die referenzierte Rolle auszuführen.

Wenn Ihnen die Berechtigungen, die Sie in der Rolle gewähren, ursprünglich mit einer IAM-Richtlinie anstelle von RBAC gewährt wurden, kann Ihre Anfrage für die Rolle oder die Rollenbindung fehlschlagen Betrachten Sie beispielsweise die folgende Anfrage zur Rollenerstellung von einem Nutzer, dem die IAM-Berechtigungen container.pods.* und container.roles.create erteilt wurden:

kubectl create role allowed-to-view-pods --resource pods --verb list,get

Wenn dem Nutzer die Berechtigungen nur mit IAM gewährt wurden, kann der folgende Fehler auftreten:

Error from server (Forbidden): clusterroles.rbac.authorization.k8s.io "allowed-to-view-pods" is forbidden:
user "caller@example.com" (groups=["system:authenticated"]) is attempting to grant RBAC permissions not currently held:
{APIGroups:[""], Resources:["pods"], Verbs:["list" "get"]}

Um diese Einschränkung zu verringern, gewähren Sie dem Aufrufer die Berechtigungen in der Rolle mithilfe von RBAC anstelle von IAM.

Alternativ können Sie entweder RBAC oder IAM verwenden, um dem Aufrufer das Verb escalate, das Verb bind oder beides zuzuweisen. GKE empfiehlt diesen Ansatz jedoch nicht, da der Aufrufer jeder Rolle eine beliebige Berechtigung erteilen kann.

Nächste Schritte