Sicurezza del servizio

Questo documento fornisce una panoramica della sicurezza dei servizi con Cloud Service Mesh. È destinato agli utenti di Cloud Service Mesh che vogliono aggiungere autenticazione, crittografia e l'autorizzazione ai loro deployment. In questo documento si presuppone che tu familiarità con la panoramica di Cloud Service Mesh e con applicazioni gRPC senza proxy.

Cloud Service Mesh ti consente di proteggere le comunicazioni tra servizi mesh. Nella rete mesh, ogni servizio ha un'identità. Le seguenti funzionalità contribuiscono a supportare le comunicazioni sicure:

  • Autenticazione e crittografia che utilizzano TLS (Transport Layer Security) e TLS (mTLS) reciproco sia per Cloud Service Mesh con Envoy che per Cloud Service Mesh con applicazioni gRPC senza proxy. I criteri TLS client e i criteri TLS server controllano se i servizi devono dimostrare le loro identità l'uno all'altro e se devono utilizzare canali di comunicazione criptati.
  • Autorizzazione, in base alle caratteristiche del client e della richiesta. I criteri di autorizzazione controllano se un servizio è autorizzato ad accedere a un altro servizio e quali azioni sono consentite.

Utilizzando certificati e chiavi forniti da un'autorità di certificazione privata (CA), Certificate Authority Service di Google, per permetterti di mantenere la sicurezza dei servizi. Il servizio CA fornisce certificati mesh GKE. I certificati mesh GKE e Cloud Service Mesh ti consentono di eseguire automaticamente il deployment e fare in modo che i carichi di lavoro li utilizzino. Modifica i pod per consentire ai carichi di lavoro di ricevere e utilizzare le credenziali mTLS. La sicurezza del servizio Cloud Service Mesh è attualmente disponibile solo per i carichi di lavoro basati su GKE.

Nelle moderne architetture basate su microservizi, i servizi più piccoli e più mirati per sostituire le grandi applicazioni monolitiche. Le chiamate di servizio comunicano tra loro sulla rete. Queste chiamate, che erano chiamate in-process nelle applicazioni monolithic, presentano problemi di sicurezza, quindi è meglio autenticarle, criptarle e autorizzarle. Questi passaggi supportano il principio di Zero Trust, in cui si presume che tutto il traffico di rete sia a rischio, indipendentemente dal fatto che provenga dall'interno o dall'esterno della rete.

Il pattern di progettazione del mesh di servizi separa qualsiasi complessità relativa le comunicazioni tra servizi dalla logica di business. È il piano di dati a gestire questa complessità. Oltre a ridurre la complessità dell'applicazione, il pattern di progettazione del mesh di servizi consente modelli di sicurezza che altrimenti potrebbero essere difficili da implementare e gestire.

In questo modello, i sidecar gRPC o Envoy senza proxy autenticano e criptano in modo sicuro le comunicazioni, ottenendo informazioni di configurazione da Cloud Service Mesh e certificati da un Pool di servizi CA.

Queste funzionalità di sicurezza semplificano la procedura di implementazione di Cloud Service Mesh fornendo quanto segue:

  • Provisioning automatico di chiavi e certificati per tutti i servizi nel tuo mesh.
  • Rotazione automatica di chiavi e certificati per una maggiore sicurezza.
  • L'integrazione con Google Kubernetes Engine (GKE) per utilizzare tutte le sue funzionalità, come descrittori ed etichette del deployment.
  • Disponibilità elevata dei servizi gestiti di Google, tra cui Cloud Service Mesh e Pool di autorità di certificazione private gestite da CA Service.
  • Sicurezza legata a Google Identity and Access Management (IAM): autorizzazione del servizio in base agli account di servizio Google autorizzati.
  • Interoperabilità perfetta con i tuoi carichi di lavoro basati su Envoy e senza proxy. Per Ad esempio, un servizio può essere dietro un proxy Envoy, ma il client utilizza gRPC la sicurezza del mesh di servizi senza proxy. Al contrario, un servizio può essere protetto da gRPC ma il client utilizza un proxy Envoy.

Comunicazioni tra servizi sicure

Cloud Service Mesh fornisce l'autorizzazione e la sicurezza da servizio a servizio con crittografia e autenticazione che utilizzano TLS. Criteri TLS del client e i criteri TLS del server consentono ai servizi di:

  • Rivendicare e convalidare le loro identità.
  • Cripta le sessioni di comunicazione utilizzando TLS o mTLS.

In un mesh di servizi, il piano dati gestisce questo tipo di sicurezza in modo che applicazioni non richiedono disposizioni speciali per la sicurezza.

I criteri di autorizzazione ti consentono di negare o consentire l'accesso in base a regole che definisci.

Usa TLS per la crittografia

Quando un servizio chiama su un altro servizio utilizzando HTTP, HTTP/2 o gRPC il traffico in transito nella rete è in testo normale. Questo traffico potrebbe essere soggetto a attacchi man-in-the-middle, in cui un malintenzionato intercetta il traffico e ne ispeziona o manipola i contenuti.

Per ridurre questo potenziale problema, puoi utilizzare HTTP, HTTP/2 o gRPC su TLS con Cloud Service Mesh. Quando utilizzi questi protocolli su TLS, il traffico tra tra il client e il server vengono criptati mediante il protocollo TLS basato con il certificato del server. Il traffico non è più in testo normale, il che riduce la probabilità che un malintenzionato possa intercettare e ispezionare o manipolare i relativi contenuti.

Utilizza TLS per l'autenticazione

Quando un servizio chiama un altro servizio, poniti le seguenti domande:

  • Come fa un cliente a sapere che sta ricevendo una risposta da parte di server piuttosto che un impostore? Ad esempio, in una tipica interazione richiesta-risposta basata su HTTP, il client non verifica l'identità del server.

  • Cosa succede se un aggressore intercetta questo traffico? Ad esempio, il traffico HTTP non è criptato, quindi chiunque lo riceva può ispezionarne i contenuti. Questo è noto come attacco man in the middle.

Per ridurre al minimo questi problemi, puoi utilizzare HTTP, HTTP/2 e gRPC su TLS. In questi scambi tra un client e un server, il server deve utilizzare un certificato per dimostrare la propria identità al client. Le richieste e le risposte vengono quindi criptate utilizzando TLS.

Autenticazione TLS reciproca

Quando Cloud Service Mesh configura la rete di applicazioni sia per il client sia per il server, ad esempio configurando un proxy Envoy sul lato client e un altro proxy Envoy sul lato server, puoi sfruttare modelli di autenticazione avanzati come l'autenticazione reciproca.

In un tipico scambio HTTP su TLS, che non si basa su reciproche autenticazione, il server dispone di un certificato che utilizza per criptare le comunicazioni tra il client e il server. Il client può verificare l'identità di un server controllando la firma che il server invia durante il TLS handshake. Tuttavia, il server non verifica l'identità del client.

Quando l'autenticazione reciproca è abilitata, il client ha anche un certificato. Il client verifica l'identità del server, come descritto nel paragrafo precedente, e il server può anche verificare l'identità del client. I certificati sia del client sia del server vengono utilizzati per criptare il canale di comunicazione. Ciò consente inoltre il server ad autorizzare i client in base a una verifica dell'identità del client.

Autenticazione TLS (mTLS) reciproca in un mesh di servizi.
Autenticazione TLS reciproca (mTLS) in un mesh di servizi (fai clic per ingrandire)

Autorizza chiamate di servizio

Puoi scegliere di consentire o negare l'accesso ai servizi utilizzando i criteri di autorizzazione. Con Cloud Service Mesh, puoi definire regole di autorizzazione e di rifiuto per autorizzare l'accesso in base ai parametri di richiesta. Puoi basare queste regole su parametri di livello 3 e 7, tra cui l'ID client, che viene dedotto da client-cert in una connessione mTLS, l'indirizzo IP di origine, la corrispondenza dell'host, la corrispondenza del metodo e la corrispondenza dell'intestazione. Il seguente diagramma mostra l'autorizzazione con i proxy Envoy. La procedura è simile per i client gRPC.

Autorizzazione in un mesh di servizi.
Autorizzazione in un mesh di servizi che utilizza Envoy (fai clic per ingrandire)

Limitare l'accesso tramite l'autorizzazione

Una best practice all'interno di un service mesh è rispettare il principio del privilegio minimo. Puoi aderire a questo principio limitando l'accesso ai servizi solo ai chiamanti che dipendono dal servizio. Quando un chiamante tenta di accedere per un servizio per il quale non è autorizzato, il tentativo viene rifiutato.

Con Cloud Service Mesh, puoi configurare criteri di autorizzazione che consentano al tuo piano dati di consentire o negare l'accesso ai servizi in base alle regole che definisci. Questi criteri sono costituiti da due componenti:

  • Un'azione: consentire o negare
  • Un elenco di regole

Quando viene inviata una richiesta o un'RPC, il client Cloud Service Mesh nel servizio chiamato determina se esiste una corrispondenza con una regola. Se viene trovata una corrispondenza, richiesta o RPC è consentito o rifiutato. Puoi definire una regola per la corrispondenza in base ad attributi come:

  • Quando si utilizza mTLS, l'account di servizio Kubernetes del servizio chiamante
  • L'indirizzo IP (o l'intervallo di indirizzi) del servizio chiamante
  • Le porte del servizio di destinazione
  • Gli attributi HTTP della richiesta, tra cui nomi host, metodi e o intestazioni HTTP definite dall'utente.

Denominazione sicura

Come meccanismo di sicurezza aggiuntivo, puoi configurare una denominazione sicura con Cloud Service Mesh. In questo modo puoi definire un elenco di nomi consentiti o di identità SPIFFE (Secure Production Identity Framework for Everyone) per un determinato servizio a cui un client sta tentando di connettersi. Durante lo scambio TLS, del servizio restituisce un certificato X.509 al client. Il cliente quindi controlla il certificato per confermare che il certificato X.509 corrisponda a uno degli i nomi o le identità SPIFFE. Per ulteriori informazioni sulle identità SPIFFE, consulta Secure Production Identity Framework per tutti.

Proteggere il traffico a un gateway

Per configurare i tuoi gateway, puoi utilizzare Cloud Service Mesh. Un gateway è un proxy Envoy autonomo che generalmente agisce in uno dei seguenti modi:

  • Un gateway in entrata che gestisce il traffico in entrata in un mesh o in un altro dominio
  • Un gateway in uscita che gestisce il traffico in uscita da un mesh o da un altro dominio
  • Un proxy inverso o un proxy intermedio che distribuisce il traffico in entrata tra uno o più servizi

I client che vogliono inviare traffico all'interno o all'esterno del mesh lo inviano al gateway. Il gateway gestisce quindi le richieste in base alle regole che hai configurato con Cloud Service Mesh. Ad esempio, puoi imporre che il traffico che entra nel tuo mesh (anche tramite il gateway di ingresso) debba essere criptato utilizzando TLS.

Componenti di sicurezza

La sicurezza del servizio Cloud Service Mesh supporta i criteri TLS del client, i criteri TLS del server e i criteri di autorizzazione. Creando questi criteri, Cloud Service Mesh può configurare il piano dati e attivare le funzionalità di sicurezza. Per creare o aggiornare questi criteri, non è necessario effettuare modifiche alle applicazioni.

Crittografia e modalità di autenticazione supportate

Quando un servizio effettua una chiamata a un altro servizio, il primo passo per stabilire la sicurezza le comunicazioni è fare in modo che ogni servizio dimostri la propria identità all'altro servizio. Il grado in cui un servizio deve dimostrare la propria identità si basa sulla modalità TLS configurata.

Puoi configurare i seguenti livelli di sicurezza:

  • Non criptato/non autenticato
  • TLS
  • TLS reciproco (mTLS)
  • Permissivo: mTLS o non criptato/non autenticato, a seconda di come il client avvia la connessione

Certificati e autorità di certificazione

I certificati e un'autorità di certificazione (CA) attendibile forniscono le basi per l'attendibilità in un sistema distribuito come un mesh di servizi. Utilizzando i certificati, i servizi possono dimostrare la propria identità e verificare le identità che vengono loro presentate nei seguenti modi:

  • Un servizio che vuole dimostrare la propria identità a un altro servizio presenta il proprio certificato all'altro servizio. Una CA considerata attendibile da entrambi i servizi firma e rilascia questo certificato in modo crittografico.
  • Il servizio che riceve questo certificato può verificare che provenga da un'autorità di certificazione attendibile.

Cloud Service Mesh non è un'autorità di certificazione. Per attivare la sicurezza comunicazione, è necessario impostare un meccanismo che:

  • Esegue il provisioning di identità e certificati
  • Rende i certificati disponibili ai client Cloud Service Mesh, come Envoy che Cloud Service Mesh configura

Cloud Service Mesh supporta il servizio CA di Google. Le guide alla configurazione per Envoy e gRPC senza proxy includono le istruzioni per la configurazione (ad vedi i Passaggi successivi).

Architettura e risorse

Cloud Service Mesh include lo spazio dei nomi dell'API Network Security, composto da tre risorse dell'API Google Cloud che ti consentono di specificare i criteri di sicurezza da applicare al piano dati.

Due risorse dell'API Google Cloud supportano l'autenticazione nel mesh: i criteri TLS client e i criteri TLS server. Un'altra risorsa, il criterio di autorizzazione, supporta l'autorizzazione.

Lo spazio dei nomi dell'API Network Services include la risorsa dei criteri endpoint, che consente a Cloud Service Mesh di fornire la configurazione (TLS del server, TLS del client e criteri di autorizzazione) agli endpoint. Gli endpoint sono i client Cloud Service Mesh che terminano una comunicazione in entrata da un altro client Cloud Service Mesh.

Criterio TLS del client

Un criterio TLS del client consente di specificare la modalità TLS lato client e le informazioni sul fornitore di certificati da applicare al piano dati. TLS client I criteri supportano l'autenticazione TLS e mTLS. I criteri TLS del client devono essere collegati a una risorsa di servizio di backend globale.

Quando configuri TLS, devi fornire un meccanismo mediante il quale il client convalida il certificato che riceve dal server durante la convalida Exchange usando il campo API serverValidationCa. Il client utilizza queste informazioni per ottenere un certificato di convalida che può utilizzare per convalidare il certificato del server.

Quando configuri mTLS, devi anche fornire un meccanismo tramite il quale il client ottiene il proprio certificato e la propria chiave privata utilizzando il campo API clientCertificate. Il client utilizza queste informazioni per presentare un certificato al server durante l'handshake TLS.

In questa release, Cloud Service Mesh supporta un'autorità di certificazione gestita, CA Service. Configurazione È diretta: devi specificare il nome del plug-in google_cloud_private_spiffe quando configuri il provider del certificato. Di conseguenza, i client xDS caricano i certificati e le chiavi da una posizione statica. Come prerequisiti, devi configurare i pool di servizi CA e abilitare i certificati mesh sul tuo cluster GKE.

Criterio TLS del server

Un criterio TLS del server (ServerTlsPolicy risorsa) ti consente di specificare la modalità TLS lato server e le informazioni del fornitore di certificati da applicare del piano dati. I criteri TLS del server supportano TLS, mTLS e, solo con Envoy, Open_or_mTLS l'autenticazione. Collega i criteri TLS del server a una risorsa di criteri endpoint.

Nomi alternativi dell'oggetto

Quando configuri il campo securitySettings di un servizio di backend globale, puoi fornire un elenco di nomi alternativi dell'oggetto nel campo subjectAltNames. Quando un client avvia un handshake TLS con uno dei backend del servizio, il server presenta il proprio certificato X.509. Il client ispeziona il camposubjectAltName del certificato. Se il campo contiene uno dei valori specificati, la comunicazione continua. Questo meccanismo è descritto in precedenza in Nomi sicuri.

Criterio di autorizzazione

Un criterio di autorizzazione (risorsa AuthorizationPolicy) specifica in che modo un server autorizzi le richieste o le RPC in entrata. Può essere configurato per consentire o negare una richiesta o un'RPC in arrivo in base a vari parametri, come l'identità del client che ha inviato la richiesta, l'host, le intestazioni e altri attributi HTTP. Allega di autorizzazione a una risorsa dei criteri degli endpoint.

Una regola del criterio di autorizzazione ha i seguenti componenti:

  • from: specifica l'identità del client consentita dalla regola. L'identità può essere ricavata da un certificato client in un protocollo TLS reciproco o l'identità Ambient associata al client ad esempio da un account di servizio o da un tag sicuro.
  • to: specifica le operazioni consentite dalla regola, ad esempio gli URL che o i metodi HTTP consentiti.
  • when: consente di definire vincoli aggiuntivi che devono essere soddisfatti. Puoi utilizzare le espressioni Common Expression Language (CEL) per definire le limitazioni.
  • action: specifica l'azione della regola. Può essere uno di ALLOW, DENY o CUSTOM.

Limitazioni

La sicurezza del servizio Cloud Service Mesh è supportata solo con GKE. Non puoi eseguire il deployment della sicurezza del servizio con Compute Engine.

Quando valuta una richiesta, un criterio di autorizzazione esegue una delle seguenti azioni:

  • ALLOW: concede l'accesso alla risorsa richiesta se la richiesta corrisponde alla regole definite nel criterio di autorizzazione. Il criterio di autorizzazione blocca l'accesso alla risorsa richiesta se la richiesta non corrisponde a nessuna delle regole definite all'interno del criterio di autorizzazione. Una richiesta viene rifiutata se non corrisponde a un criterio ALLOW, anche se altri criteri lo consentono.

  • DENY: blocca l'accesso alla risorsa se una richiesta corrisponde a una delle regole specificato all'interno di un criterio DENY. Il criterio di autorizzazione concede l'accesso alla risorsa richiesta se la richiesta non corrisponde a nessuna regola definita all'interno del criterio di autorizzazione. Una richiesta viene rifiutata se corrisponde a un criterio DENY, anche se altri criteri lo consentono.

  • CUSTOM (non supportato in Cloud Service Mesh): consente l'integrazione con sistemi di autorizzazione esterni per decisioni di autorizzazione complesse. CUSTOM azioni vengono utilizzate per i criteri che utilizzano le estensioni di servizio per le decisioni sull'autorizzazione.

Ordine di valutazione criteri di autorizzazione

Quando a una singola risorsa sono associati più criteri di autorizzazione, vengono valutati nel seguente ordine per determinare se una richiesta è consentita o negato.

  1. Norme con azioni CUSTOM: se la norma CUSTOM nega la richiesta, quest'ultima viene rifiutata immediatamente. I criteri DENY o ALLOW non vengono valutati, anche se sono configurati.

  2. Norme con azioni DENY: se uno o più criteri DENY corrispondono alla richiesta, la richiesta viene rifiutata. I criteri ALLOW non vengono valutati, anche se sono configurati.

  3. Criteri con azioni ALLOW: se non sono presenti criteri ALLOW o se un criterio ALLOW corrisponde alla richiesta, la richiesta è consentita. Tuttavia, se nessun criterio ALLOW corrisponde alla richiesta, la richiesta viene rifiutata.

Limitazioni con applicazioni gRPC senza proxy

La sicurezza dei servizi per i servizi gRPC senza proxy ha le seguenti limitazioni:

  • Questa release è limitata a Java, Python, C++ e Go.

Quote di AuthorizationPolicy

  • Non puoi superare un totale di 5 criteri di autorizzazione per gateway.
  • Non puoi superare le 20 risorse AuthzPolicy per progetto.
  • Un singolo criterio AuthzPolicy può puntare a un massimo di 100 gateway.

Passaggi successivi