Malla de servicios de Cloud por ejemplo: mTLS

---

Nota: Esta guía solo es compatible con Cloud Service Mesh con las APIs de Istio y no son compatibles con las APIs de Google Cloud. Para obtener más información, consulta la descripción general de Cloud Service Mesh.

En Cloud Service Mesh 1.5 y versiones posteriores, la TLS mutua automática (mTLS automática) está habilitada de forma predeterminada. Con la mTLS automática, un proxy de sidecar de cliente detecta si el servidor tiene un sidecar de forma automática. El sidecar del cliente envía mTLS a las cargas de trabajo con sidecars y envía el texto simple a las cargas de trabajo sin sidecars. Sin embargo, ten en cuenta que los servicios aceptan el tráfico de texto simple y mTLS. Como insertar proxies de sidecar en los Pods, que también configures tus servicios para que solo acepten tráfico de mTLS.

Con Cloud Service Mesh, puedes aplicar un solo archivo YAML para aplicar mTLS fuera del código de tu aplicación. Cloud Service Mesh te brinda la flexibilidad de aplicar una política de autenticación a toda la malla de servicios, a un espacio de nombres carga de trabajo individual.

Costos

En este documento, usarás los siguientes componentes facturables de Google Cloud:

• GKE
• Cloud Service Mesh

Para generar una estimación de costos en función del uso previsto, usa la calculadora de precios. Es posible que los usuarios nuevos de Google Cloud califiquen para obtener una prueba gratuita.

Cuando completes el instructivo puedes borrar los recursos que hayas creado para evitar que se te sigan cobrando. Para obtener más información, consulta Cómo realizar una limpieza.

Antes de comenzar

• Asegúrate de que la facturación esté habilitada para tu proyecto de Cloud. Descubre cómo confirmar que tienes habilitada la facturación en un proyecto.

• Instala Cloud Service Mesh en un clúster de GKE y, luego, implementa una entrada de enlace NAT. Si necesitas configurar un clúster para este instructivo, consulta el Guía de inicio rápido de Cloud Service Mesh, en la que se explica lo siguiente:

  • Crea un clúster de GKE.
  • Aprovisiona la malla de servicios de Cloud administrado.
  • Implementa una puerta de enlace de entrada.
  • Implementar la aplicación de muestra Online Boutique desde el repositorio anthos-service-mesh-packages, que se modifica desde el conjunto original de manifiestos en microservices-demo repositorio. De acuerdo con las prácticas recomendadas, cada servicio se implementa en un espacio de nombres distinto con una cuenta de servicio única.

• Crea un Pod TestCurl para enviar tráfico de texto simple para las pruebas.

    apiVersion: v1
    kind: Pod
    metadata:
      name: testcurl
      namespace: default
      annotations:
        sidecar.istio.io/inject: "false"
    spec:
      containers:
      - name: curl
        image: curlimages/curl
        command: ["sleep", "600"]
  

Accede a Online Boutique

1. Configura el contexto actual de kubectl en el clúster en el que implementaste Online Boutique:

   gcloud container clusters get-credentials CLUSTER_NAME  \
       --project=PROJECT_ID \
       --zone=CLUSTER_LOCATION 
   

2. Enumera los servicios en el espacio de nombres frontend:

   kubectl get services -n frontend
   

   Ten en cuenta que frontend-external es un LoadBalancer y que tiene una dirección IP externa. La aplicación de ejemplo incluye un servicio que es un balanceador de cargas para que se pueda implementar en GKE sin Cloud Service Mesh.

3. Visita la aplicación en tu navegador con la dirección IP externa del servicio frontend-external:

   http://FRONTEND_EXTERNAL_IP/
   

4. Cloud Service Mesh te permite implementar una puerta de enlace de entrada. Puedes acceder a Online Boutique usando la dirección IP externa de la entrada de enlace NAT. Obtenga la IP externa de la aplicación. Reemplaza los marcadores de posición por la siguiente información:

   • GATEWAY_SERVICE_NAME: El nombre del servicio de puerta de enlace de entrada. Si implementaste la puerta de enlace de muestra sin modificación o si implementaste la puerta de enlace de entrada predeterminada, el nombre será istio-ingressgateway.
   • GATEWAY_NAMESPACE: Es el espacio de nombres en el que implementaste la puerta de enlace de entrada. Si implementaste la puerta de enlace de entrada predeterminada, el espacio de nombres es istio-system.

   kubectl get service GATEWAY_NAME -n GATEWAY_NAMESPACE
   

5. Abre otra pestaña en tu navegador y visita la aplicación con la dirección IP externa de la puerta de enlace de entrada:

   http://INGRESS_GATEWAY_EXTERNAL_IP/
   

6. Ejecuta el siguiente comando para curl el servicio frontend con HTTP simple desde otro pod. Debido a que los servicios están en diferentes espacios de nombres, debes aplicar curl el nombre de DNS del servicio frontend.

   kubectl debug --image istio/base --target istio-proxy -it \
     $(kubectl get pod -l app=productcatalogservice -n product-catalog -o jsonpath={.items..metadata.name}) \
     -n product-catalog -- \
     curl http://frontend.frontend.svc.cluster.local:80/ -o /dev/null -s -w '%{http_code}\n'
   

   Tu solicitud se ejecuta de forma correcta con el estado 200, porque, de forma predeterminada, se aceptan el tráfico de texto simple y el TLS.

Habilita TLS mutua por espacio de nombres

Aplica una política PeerAuthentication con kubectl para implementar mTLS.

1. Guarda la siguiente política de autenticación como mtls-namespace.yaml.

   cat <<EOF > mtls-namespace.yaml
   apiVersion: "security.istio.io/v1beta1"
   kind: "PeerAuthentication"
   metadata:
     name: "namespace-policy"
   spec:
     mtls:
       mode: STRICT
   EOF
   

   La línea mode: STRICT en el YAML configura los servicios para que solo se acepten mTLS. De forma predeterminada, el mode es PERMISSIVE, y configura los servicios para que acepten textos simples y mTLS.

2. Aplica la política de autenticación a fin de configurar todos los servicios de Online Boutique para que solo acepten mTLS:

   for ns in ad cart checkout currency email frontend loadgenerator \
        payment product-catalog recommendation shipping; do
   kubectl apply -n $ns -f mtls-namespace.yaml
   done
   

   Resultado esperado:

   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created
   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created
   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created
   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created
   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created
   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created
   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created
   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created
   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created
   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created
   peerauthentication.security.istio.io/namespace-policy created

3. Ve a la pestaña de tu navegador que accede a Online Boutique mediante la dirección IP externa del servicio frontend-external:

   http://FRONTEND_EXTERNAL_IP/
   

4. Actualiza la página. El navegador muestra el siguiente error:

   

   La actualización de la página hace que el texto simple se envíe al servicio frontend. Debido a la política de autenticación STRICT, el proxy de sidecar bloquea la solicitud al servicio.

5. Ve a la pestaña de tu navegador que accede a Online Boutique con la dirección IP externa de istio-ingressgateway y actualiza la página, que se muestra de forma correcta. Cuando accedes a Online Boutique mediante la puerta de enlace de entrada, la solicitud toma la siguiente ruta:

   

   Flujo de autenticación mTLS:

   1. El navegador envía una solicitud HTTP de texto simple al servidor.
   2. El contenedor del proxy de la puerta de enlace de entrada intercepta la solicitud.
   3. El proxy de la puerta de enlace de entrada realiza un protocolo de enlace TLS con el proxy del servidor (en este ejemplo, el servicio de frontend). Este protocolo de enlace incluye un intercambio de certificados. Cloud Service Mesh precarga estos certificados en los contenedores de proxy.
   4. El proxy de la puerta de enlace de entrada realiza una verificación de nombres segura en el certificado del servidor para corroborar que una identidad autorizada esté ejecutando el servidor.
   5. Los proxies de la puerta de enlace de entrada y del servidor establecen una conexión TLS mutua y el proxy del servidor reenvía la solicitud al contenedor de la aplicación del servidor (el servicio de frontend).

6. Ejecuta el siguiente comando para curl el servicio frontend con HTTP simple desde otro pod.

   kubectl exec testcurl -n default -- curl \
     http://frontend.frontend.svc.cluster.local:80/ -o /dev/null -s -w '%{http_code}\n'
   

   Tu solicitud falla porque estamos enviando tráfico de texto sin formato desde una carga de trabajo sin Sidecar en la que se aplica la política peerAuthentication ESTRICTA.

Encuentra y borra políticas de autenticación

1. Para obtener una lista de todas las políticas de PeerAuthentication en la malla de servicios, haz lo siguiente:

   kubectl get peerauthentication --all-namespaces
   

   El resultado es similar a este:

   NAMESPACE         NAME               MODE     AGE
   ad                namespace-policy   STRICT   17m
   cart              namespace-policy   STRICT   17m
   checkout          namespace-policy   STRICT   17m
   currency          namespace-policy   STRICT   17m
   email             namespace-policy   STRICT   17m
   frontend          namespace-policy   STRICT   17m
   loadgenerator     namespace-policy   STRICT   17m
   payment           namespace-policy   STRICT   17m
   product-catalog   namespace-policy   STRICT   17m
   recommendation    namespace-policy   STRICT   17m
   shipping          namespace-policy   STRICT   17m
   

2. Borra la política de autenticación de todos los espacios de nombres de Online Boutique:

   for ns in ad cart checkout currency email frontend loadgenerator payment \
     product-catalog recommendation shipping; do
       kubectl delete peerauthentication -n $ns namespace-policy
   done;
   

   Resultado esperado:

   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   peerauthentication.security.istio.io "namespace-policy" deleted
   

3. Accede a Online Boutique con la dirección IP externa del servicio frontend-external y actualiza la página. La página debe mostrarse como se espera.

4. Ejecuta el siguiente comando para curl el servicio frontend con HTTP simple desde otro pod.

   kubectl debug --image istio/base --target istio-proxy -it \
     $(kubectl get pod -l app=productcatalogservice -n product-catalog -o jsonpath={.items..metadata.name}) \
     -n product-catalog -- \
     curl http://frontend.frontend.svc.cluster.local:80/ -o /dev/null -s -w '%{http_code}\n'
   

   Tu solicitud se ejecuta de forma correcta con el estado 200, porque, de forma predeterminada, se aceptan el tráfico de texto simple y el TLS.

Si actualizas la página en la consola de Google Cloud que muestra la lista Cargas de trabajo, ahora mostrará que el estado de mTLS es Permissive.

Habilita TLS mutua por carga de trabajo

Si quieres configurar una política PeerAuthentication para una carga de trabajo específica, debes configurar la sección selector y especificar las etiquetas que coincidan con la carga de trabajo deseada. Sin embargo, Cloud Service Mesh no puede agregar políticas a nivel de las cargas de trabajo para el tráfico mTLS saliente a un servicio. Debes configurar una regla de destino para administrar ese comportamiento.

1. Aplica una política de autenticación a una carga de trabajo específica. Observa cómo la siguiente política usa etiquetas y selectores para orientar la implementación específica de frontend.

   cat <<EOF | kubectl apply -n frontend -f -
   apiVersion: "security.istio.io/v1beta1"
   kind: "PeerAuthentication"
   metadata:
     name: "frontend"
     namespace: "frontend"
   spec:
     selector:
       matchLabels:
         app: frontend
     mtls:
       mode: STRICT
   EOF
   

   Resultado esperado:

   peerauthentication.security.istio.io/frontend created

2. Configura una regla de destino que coincida.

   cat <<EOF | kubectl apply -n frontend -f -
   apiVersion: "networking.istio.io/v1alpha3"
   kind: "DestinationRule"
   metadata:
     name: "frontend"
   spec:
     host: "frontend.demo.svc.cluster.local"
     trafficPolicy:
       tls:
         mode: ISTIO_MUTUAL
   EOF
   

   Resultado esperado:

   destinationrule.networking.istio.io/frontend created

3. Accede a Online Boutique con la dirección IP externa del servicio frontend-external y actualiza la página. No se muestra la página porque frontend service se configuró como STRICT mTLS y el proxy de sidecar bloquea la solicitud.

4. Ejecuta el siguiente comando para curl el servicio frontend con HTTP simple desde otro pod.

   kubectl exec testcurl -n default -- curl \
     http://frontend.frontend.svc.cluster.local:80/ -o /dev/null -s -w '%{http_code}\n'
   

   Tu solicitud falla porque estamos enviando tráfico de texto sin formato desde una carga de trabajo sin Sidecar en la que se aplica la política peerAuthentication ESTRICTA.

5. Borra la política de autenticación:

   kubectl delete peerauthentication -n frontend frontend
   

   Resultado esperado:

   peerauthentication.security.istio.io "frontend" deleted
   

6. Borra la regla de destino:

   kubectl delete destinationrule -n frontend frontend
   

   Resultado esperado:

   destinationrule.networking.istio.io "frontend" deleted
   

Aplica la mTLS en toda la malla

Para evitar que todos tus servicios de la malla acepten tráfico de texto simple, establece una política PeerAuthentication en toda la malla con el modo mTLS establecido en STRICT. La política PeerAuthentication de toda la malla no debe tener un selector y se debe aplicar en el espacio de nombres raíz, istio-system. Cuando implementas la política, el plano de control aprovisiona automáticamente certificados TLS para que las cargas de trabajo se puedan autenticar entre sí.

1. Aplica la mTLS en toda la malla:

   kubectl apply -f - <<EOF
   apiVersion: "security.istio.io/v1beta1"
   kind: "PeerAuthentication"
   metadata:
     name: "mesh-wide"
     namespace: "istio-system"
   spec:
     mtls:
       mode: STRICT
   EOF
   

   Resultado esperado:

   peerauthentication.security.istio.io/mesh-wide created

2. Accede a Online Boutique con la dirección IP externa del servicio frontend-external y actualiza la página. No se muestra la página.

3. Ejecuta el siguiente comando para curl el servicio frontend con HTTP simple desde otro pod.

   kubectl exec testcurl -n default -- curl \
     http://frontend.frontend.svc.cluster.local:80/ -o /dev/null -s -w '%{http_code}\n'
   

   Tu solicitud falla porque estamos enviando tráfico de texto sin formato desde una carga de trabajo sin Sidecar en la que se aplica la política peerAuthentication ESTRICTA.

4. Borra la política mesh-wide:

   kubectl delete peerauthentication -n istio-system mesh-wide
   

   Resultado esperado:

   peerauthentication.security.istio.io "mesh-wide" deleted
   

Nota: Para obtener más información sobre las políticas de autorización, consulta Cloud Service Mesh por ejemplo: Autorización.

Limpia

Para evitar que se apliquen cargos a tu cuenta de Google Cloud por los recursos usados en este instructivo, borra el proyecto que contiene los recursos o conserva el proyecto y borra los recursos individuales.

• Si deseas evitar cargos adicionales, borra el clúster:

  gcloud container clusters delete  CLUSTER_NAME  \
      --project=PROJECT_ID \
      --zone=CLUSTER_LOCATION 
  

• Si deseas conservar el clúster y quitar la muestra de Online Retail, realiza la siguiente acción:

  1. Borra los espacios de nombres de la aplicación:

  kubectl delete -f online-boutique/kubernetes-manifests/namespaces
  

  Resultado esperado:

  namespace "ad" deleted
  namespace "cart" deleted
  namespace "checkout" deleted
  namespace "currency" deleted
  namespace "email" deleted
  namespace "frontend" deleted
  namespace "loadgenerator" deleted
  namespace "payment" deleted
  namespace "product-catalog" deleted
  namespace "recommendation" deleted
  namespace "shipping" deleted
  

  1. Borra las entradas de servicio:

  kubectl delete -f online-boutique/istio-manifests/allow-egress-googleapis.yaml
  

  Resultado esperado:

  serviceentry.networking.istio.io "allow-egress-googleapis" deleted
  serviceentry.networking.istio.io "allow-egress-google-metadata" deleted
  

¿Qué sigue?

• Para obtener una guía general sobre cómo configurar las políticas de PeerAuthentication, consulta Configura la seguridad de transporte.