Ausgangsgateways von Anthos Service Mesh in GKE-Clustern verwenden: Anleitung

In dieser Anleitung wird gezeigt, wie Sie mit Anthos Service Mesh-Ausgangsgateways und mit anderen Google Cloud-Kontroll-Features ausgehenden Traffic von Arbeitslasten schützen, die auf einem Google Kubernetes Engine-Cluster bereitgestellt werden. Die Anleitung dient als begleitende Ergänzung zum Best-Practices-Leitfaden.

Sie ist für Entwickler von Netzwerk-, Plattform- und Sicherheitsfunktionen gedacht, die Google Kubernetes Engine-Cluster verwalten, die von einem oder mehreren Teams für das Software-Deployment genutzt werden. Die hier erläuterten Kontrollen sind insbesondere für Organisationen hilfreich, die die Einhaltung von Vorschriften – z. B. die DSGVO und PCI – nachweisen müssen.

Ziele

  • Sie richten die Infrastruktur zum Ausführen von Anthos Service Mesh ein:
  • Sie installieren Anthos Service Mesh mit Ausgangsgateways, die auf einem dedizierten Knotenpool ausgeführt werden.
  • Sie konfigurieren mandantenfähige Routingregeln für externen Traffic über das Ausgangsgateway:
    • Anwendungen im Namespace „team-x“ sollen eine Verbindung zu „example.com“ herstellen können.
    • Anwendungen im Namespace „team-y“ sollen eine Verbindung zu „httpbin.org“ herstellen können.
  • Sie beschränken mit der Sidecar-Ressource den Geltungsbereich der Sidecar-Proxykonfiguration für ausgehenden Traffic für jeden Namespace.
  • Sie konfigurieren Autorisierungsrichtlinien, um Regeln für ausgehenden Traffic in Kraft zu setzen.
  • Sie konfigurieren das Ausgangsgateway, um einfache HTTP-Anfragen in TLS (TLS-Ursprung) zu ändern.
  • Sie konfigurieren das Ausgangsgateway für die Weiterleitung von TLS-Traffic.
  • Sie richten Kubernetes-Netzwerkrichtlinien als zusätzliche Kontrolle für ausgehenden Traffic ein.
  • Sie konfigurieren den direkten Zugriff auf Google APIs mithilfe des privaten Google-Zugriffs und mit Berechtigungen der Identitäts- und Zugriffsverwaltung (IAM).

Kosten

In diesem Dokument verwenden Sie die folgenden kostenpflichtigen Komponenten von Google Cloud:

Mit dem Preisrechner können Sie eine Kostenschätzung für Ihre voraussichtliche Nutzung vornehmen. Neuen Google Cloud-Nutzern steht möglicherweise eine kostenlose Testversion zur Verfügung.

Nach Abschluss dieser Anleitung können Sie weitere Kosten durch Löschen von erstellten Ressourcen vermeiden. Weitere Informationen finden Sie unter Bereinigen.

Hinweise

  1. In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

    Go to project selector

  2. Die Abrechnung für das Google Cloud-Projekt muss aktiviert sein.

  3. In the Google Cloud console, activate Cloud Shell.

    Activate Cloud Shell

  4. Erstellen Sie ein Arbeitsverzeichnis, das für die Anleitung verwendet werden soll:

    mkdir -p ~/WORKING_DIRECTORY
cd ~/WORKING_DIRECTORY

  5. Erstellen Sie ein Shell-Skript, um Ihre Umgebung für die Anleitung zu initialisieren. Ersetzen und bearbeiten Sie die Variablen entsprechend Ihres Projekts und Ihrer Einstellungen. Führen Sie dieses Skript mit dem Befehl source aus, um Ihre Umgebung neu zu initialisieren, wenn Ihre Shell-Sitzung abgelaufen ist:

    cat << 'EOF' > ./init-egress-tutorial.sh
#! /usr/bin/env bash
PROJECT_ID=YOUR_PROJECT_ID
REGION=REGION
ZONE=ZONE

gcloud config set project ${PROJECT_ID}
gcloud config set compute/region ${REGION}
gcloud config set compute/zone ${ZONE}

EOF

  6. Machen Sie das Skript ausführbar und führen Sie es mit dem Befehl source aus, um die Umgebung zu initialisieren:

    chmod +x ./init-egress-tutorial.sh
source ./init-egress-tutorial.sh

  7. Legen Sie die erforderlichen IAM-Rollen (Identitäts- und Zugriffsverwaltung) fest. Wenn Sie Projektinhaber sind, haben Sie alle erforderlichen Berechtigungen, um die Installation abzuschließen. Wenn Sie kein Projektinhaber sind, bitten Sie Ihren Administrator, Ihnen die im Folgenden aufgeführten IAM-Rollen zuzuweisen. Ersetzen Sie im folgenden Befehl PROJECT_EMAIL_ADDRESS durch das Konto, mit dem Sie sich bei Google Cloud anmelden.

    gcloud projects add-iam-policy-binding ${PROJECT_ID} \
    --member user:PROJECT_EMAIL_ADDRESS \
    --role=roles/editor \
    --role=roles/compute.admin \
    --role=roles/container.admin \
    --role=roles/resourcemanager.projectIamAdmin \
    --role=roles/iam.serviceAccountAdmin \
    --role=roles/iam.serviceAccountKeyAdmin \
    --role=roles/gkehub.admin \
    --role=roles/serviceusage.serviceUsageAdmin

  8. Aktivieren Sie die für die Anleitung erforderlichen APIs:

    gcloud services enable \
    dns.googleapis.com \
    container.googleapis.com \
    compute.googleapis.com \
    monitoring.googleapis.com \
    logging.googleapis.com \
    cloudtrace.googleapis.com \
    meshca.googleapis.com \
    meshtelemetry.googleapis.com \
    meshconfig.googleapis.com \
    iamcredentials.googleapis.com \
    gkeconnect.googleapis.com \
    gkehub.googleapis.com \
    cloudresourcemanager.googleapis.com \
    stackdriver.googleapis.com

    Die Aktivierung der APIs kann einige Minuten dauern. Wenn die APIs aktiviert sind, sieht die Ausgabe in etwa so aus:

    Operation "operations/acf.601db672-88e6-4f98-8ceb-aa3b5725533c" finished
successfully.

Infrastruktur einrichten

VPC-Netzwerk und Subnetz erstellen

  1. Erstellen Sie ein neues VPC-Netzwerk:

    gcloud compute networks create vpc-network \
    --subnet-mode custom

  2. Erstellen Sie ein Subnetz für den Cluster zur Ausführung mit vorab zugewiesenen sekundären IP-Adressbereichen für Pods und Dienste. Der private Google-Zugriff ist aktiviert, damit Anwendungen, die nur interne IP-Adressen haben, Google APIs und Google-Dienste erreichen können:

    gcloud compute networks subnets create subnet-gke \
    --network vpc-network \
    --range 10.0.0.0/24 \
    --secondary-range pods=10.1.0.0/16,services=10.2.0.0/20 \
    --enable-private-ip-google-access

Cloud NAT konfigurieren

Mit Cloud NAT können Arbeitslasten ohne externe IP-Adresse eine Verbindung zu Zielen im Internet herstellen und eingehende Antworten von diesen Zielen empfangen.

  1. Erstellen Sie einen Cloud Router:

    gcloud compute routers create nat-router \
    --network vpc-network

  2. Fügen Sie eine NAT-Konfiguration zum Router hinzu:

    gcloud compute routers nats create nat-config \
    --router nat-router \
    --nat-all-subnet-ip-ranges \
    --auto-allocate-nat-external-ips

Dienstkonten für jeden GKE-Knotenpool erstellen

Erstellen Sie zwei Dienstkonten für die beiden GKE-Knotenpools. Jedem Knotenpool wird ein eigenes Dienstkonto zugewiesen, damit Sie VPC-Firewallregeln auf bestimmte Knoten anwenden können.

  1. Erstellen Sie ein Dienstkonto, das von Knoten im Standardknotenpool verwendet werden soll:

    gcloud iam service-accounts create sa-application-nodes \
    --description="SA for application nodes" \
    --display-name="sa-application-nodes"

  2. Erstellen Sie ein Dienstkonto, das von Knoten im Gatewayknotenpool verwendet werden soll:

    gcloud iam service-accounts create sa-gateway-nodes \
    --description="SA for gateway nodes" \
    --display-name="sa-gateway-nodes"

Berechtigungen für die Dienstkonten erteilen

Fügen Sie den Anwendungs- und Gatewaydienstkonten einen Mindestsatz an IAM-Rollen hinzu. Diese Rollen werden benötigt, um private Container-Images aus Container Registry zu protokollieren, zu überwachen und abzurufen.

    project_roles=(
        roles/logging.logWriter
        roles/monitoring.metricWriter
        roles/monitoring.viewer
        roles/storage.objectViewer
    )
    for role in "${project_roles[@]}"
    do
        gcloud projects add-iam-policy-binding ${PROJECT_ID} \
            --member="serviceAccount:sa-application-nodes@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com" \
            --role="$role"
        gcloud projects add-iam-policy-binding ${PROJECT_ID} \
            --member="serviceAccount:sa-gateway-nodes@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com" \
            --role="$role"
    done

Firewallregeln erstellen

In den folgenden Schritten wenden Sie eine Firewallregel auf das VPC-Netzwerk an, mit der standardmäßig der gesamte ausgehende Traffic abgelehnt wird. Für das Funktionieren des Clusters und für das Erreichen von Zielen außerhalb der VPC durch Gatewayknoten ist eine eigene Verbindung erforderlich. Ein Mindestsatz an speziellen Firewallregeln überschreibt die Standardregel zum Ablehnen des gesamten Traffics, um die erforderliche Verbindung zuzulassen.

  1. Erstellen Sie eine standardmäßige Firewallregel (mit niedriger Priorität), um den gesamten ausgehenden Traffic vom VPC-Netzwerk abzulehnen:

    gcloud compute firewall-rules create global-deny-egress-all \
    --action DENY \
    --direction EGRESS \
    --rules all \
    --destination-ranges 0.0.0.0/0 \
    --network vpc-network \
    --priority 65535 \
    --description "Default rule to deny all egress from the network."

  2. Erstellen Sie eine Regel, die nur für die Knoten mit dem Gatewaydienstkonto Zugriff auf das Internet zulässt:

    gcloud compute firewall-rules create gateway-allow-egress-web \
    --action ALLOW \
    --direction EGRESS \
    --rules tcp:80,tcp:443 \
    --target-service-accounts sa-gateway-nodes@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com \
    --network vpc-network \
    --priority 1000 \
    --description "Allow the nodes running the egress gateways to connect to the web"

  3. Erlauben Sie Knoten das Erreichen der Kubernetes-Steuerungsebene:

    gcloud compute firewall-rules create allow-egress-to-api-server \
    --action ALLOW \
    --direction EGRESS \
    --rules tcp:443,tcp:10250 \
    --destination-ranges 10.5.0.0/28 \
    --network vpc-network \
    --priority 1000 \
    --description "Allow nodes to reach the Kubernetes API server."

  4. Anthos Service Mesh verwendet Webhooks, um Sidecar-Proxys in Arbeitslasten einzufügen. Erlauben Sie dem GKE API-Server, die Webhooks aufzurufen, die von der Service Mesh-Steuerungsebene bereitgestellt werden, die auf den Knoten ausgeführt wird:

    gcloud compute firewall-rules create allow-ingress-api-server-to-webhook \
    --action ALLOW \
    --direction INGRESS \
    --rules tcp:15017 \
    --source-ranges 10.5.0.0/28 \
    --network vpc-network \
    --priority 1000 \
    --description "Allow the API server to call the webhooks exposed by istiod discovery"

  5. Erlauben Sie eine ausgehende Verbindung zwischen Pods und Diensten, die im Cluster ausgeführt werden. Beachten Sie, dass GKE automatisch eine entsprechende Regel für eingehenden Traffic erstellt.

    gcloud compute firewall-rules create allow-egress-pods-and-services \
    --action ALLOW \
    --direction EGRESS \
    --rules all \
    --destination-ranges 10.1.0.0/16,10.2.0.0/20 \
    --network vpc-network \
    --priority 1000 \
    --description "Allow pods and services on nodes to reach each other"

  6. Ein Dienst namens Calico stellt die NetworkPolicy-API-Funktionalität für GKE zur Verfügung. Erlauben Sie die Verbindung für Calico innerhalb des Subnetzes:

    gcloud compute firewall-rules create allow-egress-calico \
    --action ALLOW \
    --direction EGRESS \
    --rules tcp:5473 \
    --destination-ranges 10.0.0.0/24 \
    --network vpc-network \
    --priority 1000 \
    --description "Allow Calico Typha within the subnet"

  7. GKE benötigt den schreibgeschützten kubelet-Port zum Lesen von Knotenmesswerten. Gewähren Sie im Subnetz Zugriff darauf:

    gcloud compute firewall-rules create allow-egress-kubelet-readonly \
    --action ALLOW \
    --direction EGRESS \
    --rules tcp:10255 \
    --destination-ranges 10.0.0.0/24 \
    --network vpc-network \
    --priority 1000 \
    --description "Allow access to the kubelet read-only port within the subnet"

  8. Gewähren Sie Zugriff auf die reservierten IP-Adressen, die vom privaten Google-Zugriff zur Bereitstellung für Google APIs, Container Registry und andere Dienste verwendet werden:

    gcloud compute firewall-rules create allow-egress-gcp-apis \
    --action ALLOW \
    --direction EGRESS \
    --rules tcp \
    --destination-ranges 199.36.153.8/30 \
    --network vpc-network \
    --priority 1000 \
    --description "Allow access to the VIPs used by Google Cloud APIs (Private Google Access)"

  9. Gewähren Sie dem Systemdiagnosedienst von Google Cloud Zugriff auf Pods, die im Cluster ausgeführt werden:

    gcloud compute firewall-rules create allow-ingress-gcp-health-checker \
    --action ALLOW \
    --direction INGRESS \
    --rules tcp:80,tcp:443 \
    --source-ranges 130.211.0.0/22,35.191.0.0/16,35.191.0.0/16,209.85.152.0/22,209.85.204.0/22 \
    --network vpc-network \
    --priority 1000 \
    --description "Allow workloads to respond to Google Cloud health checks"

Privaten Zugriff auf Google Cloud APIs konfigurieren

Mit dem privaten Google-Zugriff können VMs und Pods, die nur interne IP-Adressen haben, auf Google APIs und Google-Dienste zugreifen. Obwohl Google APIs und Google-Dienste von externen IP-Adressen bereitgestellt werden, verlässt der Traffic von den Knoten nie das Google-Netzwerk, wenn der private Google-Zugriff verwendet wird.

Erstellen Sie eine private DNS-Zone, einen „CNAME“ sowie „A“-Einträge, damit Knoten und Arbeitslasten über den privaten Google-Zugriff und den Hostnamen „private.googleapis.com“ eine Verbindung zu Google APIs und Google-Diensten herstellen können:

gcloud dns managed-zones create private-google-apis \
    --description "Private DNS zone for Google APIs" \
    --dns-name googleapis.com \
    --visibility private \
    --networks vpc-network

gcloud dns record-sets transaction start --zone private-google-apis

gcloud dns record-sets transaction add private.googleapis.com. \
    --name *.googleapis.com \
    --ttl 300 \
    --type CNAME \
    --zone private-google-apis

gcloud dns record-sets transaction add "199.36.153.8" \
"199.36.153.9" "199.36.153.10" "199.36.153.11" \
    --name private.googleapis.com \
    --ttl 300 \
    --type A \
    --zone private-google-apis

gcloud dns record-sets transaction execute --zone private-google-apis

Privaten Zugriff auf Container Registry konfigurieren

Erstellen Sie eine private DNS-Zone, einen „CNAME“ und sowie „A“-Einträge, damit Knoten über den privaten Google-Zugriff und den Hostnamen „gcr.io“ eine Verbindung zu Container Registry herstellen können:

gcloud dns managed-zones create private-gcr-io \
    --description "private zone for Container Registry" \
    --dns-name gcr.io \
    --visibility private \
    --networks vpc-network

gcloud dns record-sets transaction start --zone private-gcr-io

gcloud dns record-sets transaction add gcr.io. \
    --name *.gcr.io \
    --ttl 300 \
    --type CNAME \
    --zone private-gcr-io

gcloud dns record-sets transaction add "199.36.153.8" "199.36.153.9" "199.36.153.10" "199.36.153.11" \
    --name gcr.io \
    --ttl 300 \
    --type A \
    --zone private-gcr-io

gcloud dns record-sets transaction execute --zone private-gcr-io

Privaten GKE-Cluster erstellen

  1. Ermitteln Sie die externe IP-Adresse von Cloud Shell, damit Sie sie der Liste der Netzwerke hinzufügen können, die Zugriff auf den API-Server Ihres Clusters haben sollen:

    SHELL_IP=$(dig TXT -4 +short @ns1.google.com o-o.myaddr.l.google.com)

    Nach einer Inaktivitätsphase kann sich die externe IP-Adresse der Cloud Shell-VM ändern. In diesem Fall müssen Sie die Liste der autorisierten Netzwerke Ihres Clusters aktualisieren. Fügen Sie Ihrem Initialisierungsskript den folgenden Befehl hinzu:

    cat << 'EOF' >> ./init-egress-tutorial.sh
SHELL_IP=$(dig TXT -4 +short @ns1.google.com o-o.myaddr.l.google.com)
gcloud container clusters update cluster1 \
    --enable-master-authorized-networks \
    --master-authorized-networks ${SHELL_IP//\"}/32
EOF

  2. Erstellen Sie einen privaten GKE-Cluster:

    gcloud container clusters create cluster1 \
    --enable-ip-alias \
    --enable-private-nodes \
    --release-channel "regular" \
    --no-enable-basic-auth \
    --no-issue-client-certificate \
    --enable-master-authorized-networks \
    --master-authorized-networks ${SHELL_IP//\"}/32 \
    --master-ipv4-cidr 10.5.0.0/28 \
    --enable-network-policy \
    --service-account "sa-application-nodes@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com" \
    --machine-type "e2-standard-4" \
    --num-nodes "4" \
    --network "vpc-network" \
    --subnetwork "subnet-gke" \
    --cluster-secondary-range-name "pods" \
    --services-secondary-range-name "services" \
    --workload-pool "${PROJECT_ID}.svc.id.goog" \
    --zone ${ZONE}

    Es dauert einige Minuten, bis der Cluster erstellt ist. Der Cluster hat private Knoten mit internen IP-Adressen. Pods und Diensten werden IP-Adressen aus den benannten sekundären Bereichen zugewiesen, die Sie beim Erstellen des VPC-Subnetzes definiert haben.

    Anthos Service Mesh erfordert, dass die Clusterknoten einen Maschinentyp mit mindestens vier vCPUs verwenden. Google empfiehlt, dass der Cluster die Release-Version „Regulär“ abonniert. Damit ist gewährleistet, dass auf Knoten eine Kubernetes-Version ausgeführt wird, die von Anthos Service Mesh unterstützt wird. Weitere Informationen finden Sie in den Installationsanleitungen für Anthos Service Mesh.

    Workload Identity ist im Cluster aktiviert. Anthos Service Mesh erfordert Workload Identity und wird für den Zugriff auf Google APIs von GKE-Arbeitslasten empfohlen.

  3. Erstellen Sie einen Knotenpool namens gateway. In diesem Knotenpool wird das Ausgangsgateway bereitgestellt. Die Markierung dedicated=gateway:NoSchedule wird allen Knoten im Gatewayknotenpool hinzugefügt.

    gcloud container node-pools create "gateway" \
    --cluster "cluster1" \
    --machine-type "e2-standard-4" \
    --node-taints dedicated=gateway:NoSchedule \
    --service-account "sa-gateway-nodes@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com" \
    --num-nodes "1"

    Markierungen und Toleranzen von Kubernetes gewährleisten, dass nur Ausgangsgateway-Pods auf Knoten im Gatewayknotenpool ausgeführt werden.

  4. Laden Sie die Anmeldedaten herunter, mit denen Sie mit kubectl eine Verbindung zum Cluster herstellen können:

    gcloud container clusters get-credentials cluster1

  5. Prüfen Sie, ob die Gatewayknoten die richtige Markierung haben:

    kubectl get nodes -l cloud.google.com/gke-nodepool=gateway -o yaml \
-o=custom-columns='name:metadata.name,taints:spec.taints[?(@.key=="dedicated")]'

    Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

    name                                 taints
gke-cluster1-gateway-9d65b410-cffs   map[effect:NoSchedule key:dedicated value:gateway]

Anthos Service Mesh installieren und einrichten

In dieser Anleitung werden optionale Features von Anthos Service Mesh verwendet. Informationen zur Installation von Anthos Service Mesh mit einem Skript finden Sie in der Installationsanleitung der Dokumentation.

  1. Erstellen Sie Namespaces für die Service Mesh-Steuerungsebene sowie Ausgangs-Gateways, um sie darin bereitzustellen:

    kubectl create ns istio-system
kubectl create ns istio-egress

  2. Benennen Sie die Namespaces mit „istio-egress“, „istio-system“ und „kube-system“:

    kubectl label ns istio-egress istio=egress istio-injection=disabled
kubectl label ns istio-system istio=system
kubectl label ns kube-system kube-system=true

    Diese Labels werden später für die Anwendung der Kubernetes-Ressource „NetworkPolicy“ verwendet. Das Label istio-injection=disabled verhindert irreführende Warnungen beim Ausführen einer istioctl-Analyse.

  3. Erstellen Sie eine Manifestdatei, um die Installation von Anthos Service Mesh mithilfe der Istio Operator API anzupassen:

    cat << 'EOF' > ./asm-custom-install.yaml
apiVersion: install.istio.io/v1alpha1
kind: IstioOperator
metadata:
  name: "egress-gateway"
spec:
  meshConfig:
    accessLogFile: "/dev/stdout"
  components:
    egressGateways:
      - name: "istio-egressgateway"
        enabled: true
        namespace: "istio-egress"
        label:
          istio: "egress"
        k8s:
          tolerations:
          - key: "dedicated"
            operator: "Equal"
            value: "gateway"
          nodeSelector:
            cloud.google.com/gke-nodepool: "gateway"
EOF

    Diese Datei wird als Argument an das Installationsskript übergeben. Es legt die folgende Konfiguration fest:

    • Ein Ausgangsgateway-Deployment, das im Namespace istio-egress mit einer Toleranz und mit nodeSelector nur auf gateway-Knoten ausgeführt wird.
    • Ermöglichen Sie Zugriff auf das Logging zu „stdout“ für alle Sidecar-Proxys.

  4. Laden Sie das Installationsskript herunter:

    curl -O https://storage.googleapis.com/csm-artifacts/asm/install_asm

  5. Machen Sie das Skript ausführbar:

    chmod +x install_asm

  6. Installieren Sie Anthos Service Mesh mit folgendem Skript:

    ./install_asm \
    --mode install \
    --project_id ${PROJECT_ID} \
    --cluster_name cluster1 \
    --cluster_location ${ZONE} \
    --custom_overlay ./asm-custom-install.yaml \
    --output_dir ./ \
    --enable_all

  7. Legen Sie nach Ausführung des Skripts eine Umgebungsvariable fest, die den Pfad zum istioctl-Tool enthält, und fügen Sie diese dem Initialisierungsskript hinzu:

    ISTIOCTL=$(find "$(pwd -P)" -name istioctl)
echo "ISTIOCTL=\"${ISTIOCTL}\"" >> ./init-egress-tutorial.sh

Installation von Anthos Service Mesh prüfen

  1. Prüfen Sie, ob die Komponenten der Anthos Service Mesh-Steuerungsebene im Namespace istio-system ausgeführt werden:

    kubectl get pod -n istio-system

    Es wird angezeigt, dass die Pods istio-ingressgateway und istiod-asm ausgeführt werden.

  2. Prüfen Sie, ob die Pods des Ausgangsgateways im Namespace istio-egress und auf den Knoten im Knotenpool gateway ausgeführt werden:

    kubectl get pods -n istio-egress -o wide

  3. Die Ausgangsgateways-Pods haben einen nodeSelector zur Auswahl von Knoten im gateway-Knotenpool und eine Toleranz, mit der sie auf den markierten Gatewayknoten ausgeführt werden können. Prüfen Sie nodeSelector und Toleranzen für die Pods des Ausgangsgateways:

    kubectl -n istio-egress get pod -l app=istio-egressgateway \
    -o=custom-columns='name:metadata.name,nodeSelector:spec.nodeSelector,\
    tolerations:spec.tolerations[?(@.key=="dedicated")]'

    Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

    name                                   nodeSelector                                 tolerations
istio-egressgateway-74687946f5-dg9mp   map[cloud.google.com/gke-nodepool:gateway]   map[key:dedicated operator:Equal value:gateway]

Mesh-Netzwerk und Testanwendung vorbereiten

  1. Prüfen Sie, ob das strikte gegenseitige TLS-Protokoll aktiviert ist. Wenden Sie eine PeerAuthentication-Standardrichtlinie für das Mesh-Netzwerk im Namespace istio-system an:

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

    Sie können diese Konfiguration durch Erstellen von PeerAuthentication-Ressourcen in bestimmten Namespaces überschreiben.

  2. Erstellen Sie Namespaces zum Bereitstellen von Testarbeitslasten. In Schritten dieser Anleitung weiter unten wird erläutert, wie Sie für jeden Namespace unterschiedliche Routingregeln für ausgehenden Traffic konfigurieren.

    kubectl create namespace team-x
kubectl create namespace team-y

  3. Kennzeichnen Sie die Namespaces so, dass sie von Kubernetes-Netzwerkrichtlinien ausgewählt werden können:

    kubectl label namespace team-x team=x
kubectl label namespace team-y team=y

  4. Damit Anthos Service Mesh Proxy-Sidecars automatisch einfügt, müssen Sie für die Namespaces der Arbeitslast ein Überarbeitungslabel festlegen. Das Überarbeitungslabel muss mit der Überarbeitung der Anthos Service Mesh-Steuerungsebene übereinstimmen, die in Ihrem Cluster bereitgestellt wurde. Ermitteln Sie im Pod istiod das Überarbeitungslabel und speichern Sie es in einer Umgebungsvariable:

    REVISION_LABEL=$(kubectl get pod -n istio-system -l app=istiod \
  -o jsonpath='{.items[0].metadata.labels.istio\.io/rev}')

  5. Legen Sie das Überarbeitungslabel für die Namespaces team-x und team-y fest:

    kubectl label ns team-x istio.io/rev=${REVISION_LABEL}
kubectl label ns team-y istio.io/rev=${REVISION_LABEL}

  6. Erstellen Sie eine YAML-Datei, um Test-Deployments auszuführen:

    cat << 'EOF' > ./test.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: test
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: test
  labels:
    app: test
spec:
  ports:
  - port: 80
    name: http
  selector:
    app: test
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: test
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: test
  template:
    metadata:
      labels:
        app: test
    spec:
      serviceAccountName: test
      containers:
      - name: test
        image: gcr.io/google.com/cloudsdktool/cloud-sdk:slim
        command: ["/bin/sleep", "infinity"]
        imagePullPolicy: IfNotPresent
EOF

  7. Stellen Sie die Testanwendung im Namespace team-x bereit:

    kubectl -n team-x create -f ./test.yaml

  8. Prüfen Sie, ob die Testanwendung in einem Knoten im Standardpool bereitgestellt und ein Proxy-Sidecar-Container eingefügt wurde. Wiederholen Sie den folgenden Befehl, bis der Status des Pods Running lautet:

    kubectl -n team-x get po -l app=test -o wide

    Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

    NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP          NODE                                      NOMINATED NODE   READINESS GATES
test-d5bdf6f4f-9nxfv   2/2     Running   0          19h   10.1.1.25   gke-cluster1-default-pool-f6c7a51f-wbzj

    Für zwei von zwei Containern gilt der Status Running. Ein Container ist die Testanwendung und der andere der Proxy-Sidecar.

    Der Pod wird auf einem Knoten im Standardknotenpool ausgeführt.

  9. Prüfen Sie, ob es möglich ist, eine HTTP-Anfrage vom Testcontainer an eine externe Website zu stellen:

    kubectl -n team-x exec -it \
    $(kubectl -n team-x get pod -l app=test -o jsonpath={.items..metadata.name}) \
    -c test -- curl -v http://example.com

    Es wird eine Fehlermeldung vom Sidecar-Proxy generiert, da die Firewallregel „global-deny-egress-all“ die Upstream-Verbindung ablehnt.

Mithilfe der Sidecar-Ressource den Geltungsbereich der Sidecar-Proxykonfiguration einschränken

Mit der Sidecar-Ressource können Sie den Geltungsbereich des ausgehenden Listeners einschränken, der für Sidecar-Proxys konfiguriert ist. Um das Volumen der Konfiguration und die Speichernutzung zu reduzieren, wird empfohlen, für jeden Namespace eine Standardressource vom Typ Sidecar anzuwenden.

Der Proxy, den Anthos Service Mesh im Sidecar ausführt, ist Envoy. In der Envoy-Terminologie ist ein cluster eine logisch ähnliche Gruppe von vorgelagerten Endpunkten, die als Ziel für das Load-Balancing verwendet werden.

  1. Prüfen Sie die im Envoy-Sidecar-Proxy für den Test-Pod konfigurierten Cluster für ausgehenden Traffic mit dem Befehl istioctl proxy-config:

    ${ISTIOCTL} pc c $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}).team-x --direction outbound

    Die Liste enthält etwa 20 Envoy-Cluster, darunter mehrere für das Ausgangsgateway.

  2. Beschränken Sie die Proxykonfiguration auf ausgehende Routen, die explizit mit Diensteinträgen in den Namespaces istio-egress und team-x definiert wurden. Wenden Sie eine Sidecar-Ressource auf den Namespace team-x an:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: Sidecar
metadata:
  name: default
  namespace: team-x
spec:
  outboundTrafficPolicy:
    mode: REGISTRY_ONLY
  egress:
  - hosts:
    - 'istio-egress/*'
    - 'team-x/*'
EOF

    Durch Festlegen von REGISTRY_ONLY als Richtlinienmodus für ausgehenden Traffic wird die Proxykonfiguration auf diejenigen externen Hosts beschränkt, die der Dienst-Registry des Mesh-Netzwerks explizit durch Definition der Diensteinträge hinzugefügt wurden.

    Der Teil „istio-egress/*“ gibt an, dass der Sidecar-Proxy Routen aus dem Namespace istio-egress auswählt, die mithilfe des Attributs exportTo verfügbar ist. Der Teil „team-x/*“ enthält alle Routen, die lokal im Namespace team-x konfiguriert wurden.

  3. Prüfen Sie die im Envoy-Sidecar-Proxy konfigurierten Cluster für ausgehenden Traffic und vergleichen Sie sie mit der Liste der Cluster, die konfiguriert werden, bevor Sie die Ressource Sidecar anwenden:

    ${ISTIOCTL} pc c $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}).team-x --direction outbound

    Die Ausgabe enthält nur einige Cluster für das Ausgangsgateway und einen Cluster für den Test-Pod selbst.

Anthos Service Mesh für die Weiterleitung von Traffic über das Ausgangsgateway konfigurieren

  1. Konfigurieren Sie ein Gateway für HTTP-Traffic an Port 80. Das Gateway wählt den Proxy istio-egressgateway aus, den das Installationsprogramm für den Namespace istio-egress bereitgestellt hat. Die Gateway-Konfiguration wird auf den Namespace istio-egress angewendet und verarbeitet den Traffic für jeden Host.

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: Gateway
metadata:
  name: egress-gateway
  namespace: istio-egress
spec:
  selector:
    istio: egress
  servers:
  - port:
      number: 80
      name: https
      protocol: HTTPS
    hosts:
      - '*'
    tls:
      mode: ISTIO_MUTUAL
EOF

  2. Erstellen Sie eine DestinationRule für das Ausgangsgateway mit gegenseitigem TLS zur Authentifizierung und Verschlüsselung. Verwenden Sie eine einzige gemeinsame Zielregel für alle externen Hosts.

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: DestinationRule
metadata:
  name: target-egress-gateway
  namespace: istio-egress
spec:
  host: istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local
  subsets:
  - name: target-egress-gateway-mTLS
    trafficPolicy:
      loadBalancer:
        simple: ROUND_ROBIN
      tls:
        mode: ISTIO_MUTUAL
EOF

  3. Erstellen Sie im Namespace istio-egress einen ServiceEntry, um „example.com“ explizit in der Dienst-Registry des Mesh-Netzwerks für den Namespace team-x zu registrieren:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: example-com-ext
  namespace: istio-egress
spec:
  hosts:
  - example.com
  ports:
  - number: 80
    name: http
    protocol: HTTP
  - number: 443
    name: tls
    protocol: TLS
  resolution: DNS
  location: MESH_EXTERNAL
  exportTo:
  - 'team-x'
  - 'istio-egress'
EOF

  4. Erstellen Sie einen VirtualService, um Traffic an „example.com“ über das Ausgangsgateway zu leiten. Es gibt zwei Abgleichbedingungen: Mit der ersten wird der Traffic an das Ausgangsgateway und mit der zweiten der Traffic vom Ausgangsgateway an den Zielhost weitergeleitet. Das Attribut exportTo legt fest, welche Namespaces den virtuellen Dienst verwenden können.

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: VirtualService
metadata:
  name: example-com-through-egress-gateway
  namespace: istio-egress
spec:
  hosts:
  - example.com
  gateways:
  - istio-egress/egress-gateway
  - mesh
  http:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local
        subset: target-egress-gateway-mTLS
        port:
          number: 80
      weight: 100
  - match:
    - gateways:
      - istio-egress/egress-gateway
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: example.com
        port:
          number: 80
      weight: 100
  exportTo:
  - 'istio-egress'
  - 'team-x'
EOF

  5. Führen Sie istioctl analyze aus, um Konfigurationsfehler zu ermitteln:

    ${ISTIOCTL} analyze -n istio-egress

    Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

    ✔ No validation issues found when analyzing namespace: istio-egress.

  6. Senden Sie mehrere Anfragen über das Ausgangsgateway an die externe Website:

    for i in {1..4}
do
    kubectl -n team-x exec -it $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
        -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- \
    curl -s -o /dev/null -w "%{http_code}\n" http://example.com
done

    Für alle vier Antworten werden 200-Statuscodes angezeigt.

  7. Prüfen Sie in den Proxyzugriffslogs, ob die Anfragen über das Ausgangsgateway geleitet wurden. Prüfen Sie zuerst das Zugriffslog für den mit der Testanwendung bereitgestellten Proxy-Sidecar:

    kubectl -n team-x logs -f $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}) istio-proxy

    Für jede von Ihnen gesendete Anfrage wird ein Logeintrag wie der folgende angezeigt:

    [2020-09-14T17:37:08.045Z] "HEAD / HTTP/1.1" 200 - "-" "-" 0 0 5 4 "-" "curl/7.67.0" "d57ea5ad-90e9-46d9-8b55-8e6e404a8f9b" "example.com" "10.1.4.12:8080" outbound|80||istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local 10.1.0.17:42140 93.184.216.34:80 10.1.0.17:60326 - -

  8. Prüfen Sie außerdem das Zugriffslog für das Ausgangsgateway:

    kubectl -n istio-egress logs -f $(kubectl -n istio-egress get pod -l istio=egress \
    -o jsonpath="{.items[0].metadata.name}") istio-proxy

    Für jede von Ihnen gesendete Anfrage wird ein Zugriffslogeintrag für das Ausgangsgateway angezeigt, der in etwa so aussieht:

    [2020-09-14T17:37:08.045Z] "HEAD / HTTP/2" 200 - "-" "-" 0 0 4 3 "10.1.0.17" "curl/7.67.0" "095711e6-64ef-4de0-983e-59158e3c55e7" "example.com" "93.184.216.34:80" outbound|80||example.com 10.1.4.12:37636 10.1.4.12:8080 10.1.0.17:44404 outbound_.80_.target-egress-gateway-mTLS_.istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local -

Anderes Routing für einen zweiten Namespace konfigurieren

Konfigurieren Sie das Routing für einen zweiten externen Host, um zu erfahren, wie verschiedene externe Verbindungen für unterschiedliche Teams konfiguriert werden können.

  1. Erstellen Sie eine Sidecar-Ressource für den Namespace team-y:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: Sidecar
metadata:
  name: default
  namespace: team-y
spec:
  outboundTrafficPolicy:
    mode: REGISTRY_ONLY
  egress:
  - hosts:
    - 'istio-egress/*'
    - 'team-y/*'
EOF

  2. Stellen Sie die Testanwendung im Namespace team-y bereit:

    kubectl -n team-y create -f ./test.yaml

  3. Registrieren Sie einen zweiten externen Host und exportieren Sie ihn in die Namespaces team-x und team-y:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: httpbin-org-ext
  namespace: istio-egress
spec:
  hosts:
  - httpbin.org
  ports:
  - number: 80
    name: http
    protocol: HTTP
  - number: 443
    name: tls
    protocol: TLS
  resolution: DNS
  location: MESH_EXTERNAL
  exportTo:
  - 'istio-egress'
  - 'team-x'
  - 'team-y'
EOF

  4. Erstellen Sie einen virtuellen Dienst, um Traffic zu „httpbin.org“ über das Ausgangsgateway zu leiten:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: VirtualService
metadata:
  name: httpbin-org-through-egress-gateway
  namespace: istio-egress
spec:
  hosts:
  - httpbin.org
  gateways:
  - istio-egress/egress-gateway
  - mesh
  http:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local
        subset: target-egress-gateway-mTLS
        port:
          number: 80
      weight: 100
  - match:
    - gateways:
      - istio-egress/egress-gateway
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: httpbin.org
        port:
          number: 80
      weight: 100
  exportTo:
  - 'istio-egress'
  - 'team-x'
  - 'team-y'
EOF

  5. Führen Sie istioctl analyze aus, um Konfigurationsfehler zu ermitteln:

    ${ISTIOCTL} analyze -n istio-egress

    Es wird Folgendes angezeigt:

    ✔ No validation issues found when analyzing namespace: istio-egress.

  6. Stellen Sie aus der Testanwendung team-y eine Anfrage an „httpbin.org“:

    kubectl -n team-y exec -it $(kubectl -n team-y get pod -l app=test -o \
    jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl -I http://httpbin.org

    Es wird eine 200 OK-Antwort angezeigt.

  7. Stellen Sie außerdem aus der Testanwendung team-x eine Anfrage an „httpbin.org“.

    kubectl -n team-x exec -it $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl -I http://httpbin.org

    Es wird eine 200 OK-Antwort angezeigt.

  8. Versuchen Sie, eine Anfrage an „example.com“ aus dem Namespace team-y zu stellen:

    kubectl -n team-y exec -it $(kubectl -n team-y get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl -I http://example.com

    Die Anfrage schlägt fehl, da keine ausgehende Route für den Host example.com konfiguriert ist.

Autorisierungsrichtlinie für eine zusätzliche Kontrolle von Traffic verwenden

In dieser Anleitung wurden im Namespace istio-egress Autorisierungsrichtlinien für das Ausgangsgateway erstellt. Sie können Kubernetes RBAC so konfigurieren, dass nur Netzwerkadministratoren Zugriff auf den Namespace istio-egress haben.

  1. Erstellen Sie eine AuthorizationPolicy, damit Anwendungen im Namespace team-x eine Verbindung zu „example.com“, aber nicht zu anderen externen Hosts herstellen können, wenn sie Anfragen über Port 80 stellen. Der entsprechende targetPort auf den Ausgangsgateway-Pods ist 8080.

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: security.istio.io/v1beta1
kind: AuthorizationPolicy
metadata:
  name: egress-team-x-to-example-com
  namespace: istio-egress
spec:
  rules:
    - from:
      - source:
          namespaces:
          - 'team-x'
      to:
      - operation:
          hosts:
            - 'example.com'
      when:
      - key: destination.port
        values: ["8080"]
EOF

  2. Prüfen Sie, ob Sie aus der Testanwendung im Namespace team-x eine Anfrage an „example.com“ stellen können:

    kubectl -n team-x exec -it $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl -I http://example.com

    Es wird eine 200 OK-Antwort angezeigt.

  3. Stellen Sie aus der Testanwendung im Namespace team-x eine Anfrage an „httpbin.org“:

    kubectl -n team-x exec -it $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl -s -w " %{http_code}\n" \
    http://httpbin.org

    Die Anfrage schlägt mit der Meldung RBAC: access denied und dem Statuscode „403 Verboten“ fehl. Es kann einige Sekunden dauern, bis die Autorisierungsrichtlinie wirksam wird.

  4. Autorisierungsrichtlinien bieten eine umfassende Kontrolle darüber, welcher Traffic zugelassen oder abgelehnt wird. Wenden Sie die folgende Autorisierungsrichtlinie an, damit die Testanwendung im Namespace team-y Anfragen an „httpbin.org“ stellen kann. Dazu wird ein bestimmter URL-Pfad für das Stellen von Anfragen mithilfe von Port 80 verwendet. Der entsprechende targetPort auf den Ausgangsgateway-Pods ist 8080.

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: security.istio.io/v1beta1
kind: AuthorizationPolicy
metadata:
  name: egress-team-y-to-httpbin-teapot
  namespace: istio-egress
spec:
  rules:
    - from:
      - source:
          namespaces:
          - 'team-y'
      to:
      - operation:
          hosts:
          - httpbin.org
          paths: ['/status/418']
      when:
      - key: destination.port
        values: ["8080"]
EOF

  5. Versuchen Sie, aus der Testanwendung im Namespace team-y eine Verbindung zu „httpbin.org“ herzustellen:

    kubectl -n team-y exec -it $(kubectl -n team-y get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl -s -w " %{http_code}\n" \
    http://httpbin.org

    Die Anfrage schlägt mit einer RBAC-Meldung über die Ablehnung des Zugriffs und mit dem Statuscode „403 Verboten“ fehl.

  6. Stellen Sie nun eine Anfrage an „httpbin.org/status/418“ von derselben Anwendung aus:

    kubectl -n team-y exec -it $(kubectl -n team-y get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl http://httpbin.org/status/418

    Die Anfrage ist erfolgreich, da der Pfad dem Muster in der Autorisierungsrichtlinie entspricht. Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

       -=[ teapot ]=-
      _...._
    .'  _ _ `.
   | ."` ^ `". _,
   \_;`"---"`|//
     |       ;/
     \_     _/
       `"""`

TLS-Ursprung am Ausgangsgateway

Sie können Ausgangsgateways so konfigurieren, dass ursprüngliche einfache HTTP-Anfragen auf TLS umgestellt werden. Wenn Anwendungen einfache HTTP-Anfragen stellen können, hat dies verschiedene Vorteile, wenn sie in Kombination mit gegenseitigem TLS und TLS-Ursprung von Istio verwendet werden. Weitere Informationen finden Sie im Best Practices-Leitfaden.

TLS-Ursprung am Ausgangsgateway

  1. Erstellen Sie eine DestinationRule. The DestinationRule um festzulegen, dass das Gateway eine TLS-Verbindung zu „example.com“ herstellt.

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: DestinationRule
metadata:
  name: example-com-originate-tls
  namespace: istio-egress
spec:
  host: example.com
  subsets:
    - name: example-com-originate-TLS
      trafficPolicy:
        loadBalancer:
          simple: ROUND_ROBIN
        portLevelSettings:
        - port:
            number: 443
          tls:
            mode: SIMPLE
            sni: example.com
EOF

  2. Aktualisieren Sie den virtuellen Dienst für „example.com“ so, dass Anfragen an Port 80 auf dem Gateway auf TLS an Port 443 umgestellt werden, wenn sie an den Zielhost gesendet werden:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: example-com-through-egress-gateway
  namespace: istio-egress
spec:
  hosts:
  - example.com
  gateways:
  - mesh
  - istio-egress/egress-gateway
  http:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local
        subset: target-egress-gateway-mTLS
        port:
          number: 80
  - match:
    - gateways:
      - istio-egress/egress-gateway
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: example.com
        port:
          number: 443
        subset: example-com-originate-TLS
      weight: 100
EOF

  3. Stellen Sie aus der Testanwendung im Namespace team-x mehrere Anfragen an „example.com“:

    for i in {1..4}
do
    kubectl -n team-x exec -it $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
        -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl -I http://example.com
done

    Wie zuvor werden die Anfragen mit 200 OK-Antworten erfolgreich ausgeführt.

  4. Prüfen Sie anhand des Ausgangsgatewaylogs, ob die Anfragen vom Gateway durch Herstellen von TLS-Verbindungen an die Zielhosts weitergeleitet wurden:

    kubectl -n istio-egress logs -f $(kubectl -n istio-egress get pod -l istio=egress \
    -o jsonpath="    {.items[0].metadata.name}") istio-proxy

    Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

    [2020-09-24T17:58:02.548Z] "HEAD / HTTP/2" 200 - "-" "-" 0 0 6 5 "10.1.1.15" "curl/7.67.0" "83a77acb-d994-424d-83da-dd8eac902dc8" "example.com" "93.184.216.34:443" outbound|443|example-com-originate-TLS|example.com 10.1.4.31:49866 10.1.4.31:8080 10.1.1.15:37334 outbound_.80_.target-egress-gateway-mTLS_.istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local -

    Der Proxy-Sidecar-Server hat die Anfrage an das Gateway mithilfe von Port 80 gesendet und eine TLS-Verbindung an Port 443 hergestellt, um die Anfrage an den Zielhost zu senden.

Weiterleitung von HTTPS-/TLS-Verbindungen

Ihre vorhandenen Anwendungen nutzen möglicherweise bereits TLS-Verbindungen, wenn sie mit externen Diensten kommunizieren. Sie können das Ausgangsgateway so konfigurieren, dass TLS-Verbindungen weitergeleitet werden, ohne sie zu entschlüsseln.

TLS-Weiterleitung

  1. Ändern Sie Ihre Konfiguration so, dass das Ausgangsgateway für die Verbindungen zu Port 443 die TLS-Weiterleitung nutzt:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: Gateway
metadata:
  name: egress-gateway
  namespace: istio-egress
spec:
  selector:
    istio: egress
  servers:
  - port:
      number: 80
      name: https
      protocol: HTTPS
    hosts:
      - '*'
    tls:
      mode: ISTIO_MUTUAL
  - port:
      number: 443
      name: tls
      protocol: TLS
    hosts:
    - '*'
    tls:
      mode: PASSTHROUGH
EOF

  2. Aktualisieren Sie die DestinationRule, die auf das Ausgangsgateway verweist, um eine zweite Teilmenge für Port 443 auf dem Gateway hinzuzufügen. Diese neue Teilmenge verwendet kein gegenseitiges TLS. Die Kommunikation über gegenseitiges TLS von Istio wird für die Weiterleitung von TLS-Verbindungen nicht unterstützt. Verbindungen auf Port 80 verwenden weiterhin mTLS:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: target-egress-gateway
  namespace: istio-egress
spec:
  host: istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local
  subsets:
  - name: target-egress-gateway-mTLS
    trafficPolicy:
      loadBalancer:
        simple: ROUND_ROBIN
      portLevelSettings:
      - port:
          number: 80
        tls:
          mode: ISTIO_MUTUAL
  - name: target-egress-gateway-TLS-passthrough
EOF

  3. Aktualisieren Sie den virtuellen Dienst für „example.com“ so, dass TLS-Traffic an Port 443 über das Gateway geleitet wird:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: example-com-through-egress-gateway
  namespace: istio-egress
spec:
  hosts:
  - example.com
  gateways:
  - mesh
  - istio-egress/egress-gateway
  http:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local
        subset: target-egress-gateway-mTLS
        port:
          number: 80
  - match:
    - gateways:
      - istio-egress/egress-gateway
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: example.com
        port:
          number: 443
        subset: example-com-originate-TLS
      weight: 100
  tls:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 443
      sniHosts:
      - example.com
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local
        subset: target-egress-gateway-TLS-passthrough
        port:
          number: 443
  - match:
    - gateways:
      - istio-egress/egress-gateway
      port: 443
      sniHosts:
      - example.com
    route:
    - destination:
        host: example.com
        port:
          number: 443
      weight: 100
  exportTo:
  - 'istio-egress'
  - 'team-x'
EOF

  4. Aktualisieren Sie den virtuellen Dienst für „httpbin.org“ so, dass TLS-Traffic an Port 443 über das Gateway geleitet wird:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: VirtualService
metadata:
  name: httpbin-org-through-egress-gateway
  namespace: istio-egress
spec:
  hosts:
  - httpbin.org
  gateways:
  - istio-egress/egress-gateway
  - mesh
  http:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local
        subset: target-egress-gateway-mTLS
        port:
          number: 80
      weight: 100
  - match:
    - gateways:
      - istio-egress/egress-gateway
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: httpbin.org
        port:
          number: 80
      weight: 100
  tls:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 443
      sniHosts:
      - httpbin.org
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway.istio-egress.svc.cluster.local
        subset: target-egress-gateway-TLS-passthrough
        port:
          number: 443
  - match:
    - gateways:
      - istio-egress/egress-gateway
      port: 443
      sniHosts:
      - httpbin.org
    route:
    - destination:
        host: httpbin.org
        port:
          number: 443
      weight: 100
  exportTo:
  - 'istio-egress'
  - 'team-x'
  - 'team-y'
EOF

  5. Fügen Sie eine Autorisierungsrichtlinie hinzu, die jede Art von Traffic zulässt, der an Port 443 des Ausgangsgatewaydienstes gesendet wird. Der entsprechende targetPort auf den Gateway-Pods ist 8443.

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: security.istio.io/v1beta1
kind: AuthorizationPolicy
metadata:
  name: egress-all-443
  namespace: istio-egress
spec:
  rules:
    - when:
      - key: destination.port
        values: ["8443"]
EOF

  6. Führen Sie istioctl analyze aus, um Konfigurationsfehler zu ermitteln:

    ${ISTIOCTL} analyze -n istio-egress

    Es wird Folgendes angezeigt:

    ✔ No validation issues found when analyzing namespace: istio-egress.

  7. Stellen Sie aus der Testanwendung im Namespace team-x eine einfache HTTP-Anfrage an „example.com“:

    kubectl -n team-x exec -it $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl -I http://example.com

    Die Anfrage wird mit einer 200 OK-Antwort erfolgreich ausgeführt.

  8. Erstellen Sie nun mehrere TLS-Anfragen (HTTPS) aus der Testanwendung im Namespace team-x:

    for i in {1..4}
do
    kubectl -n team-x exec -it $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
        -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl -s -o /dev/null \
        -w "%{http_code}\n" \
        https://example.com
done

    Es werden Antworten vom Typ „200“ angezeigt.

  9. Prüfen Sie das Log für das Ausgangsgateway noch einmal:

    kubectl -n istio-egress logs -f $(kubectl -n istio-egress get pod -l istio=egress \
    -o jsonpath="{.items[0].metadata.name}") istio-proxy

    Die Logeinträge sehen in etwa so aus:

    [2020-09-24T18:04:38.608Z] "- - -" 0 - "-" "-" 1363 5539 10 - "-" "-" "-" "-" "93.184.216.34:443" outbound|443||example.com 10.1.4.31:51098 10.1.4.31:8443 10.1.1.15:57030 example.com -

    Die HTTPS-Anfrage wurde als TCP-Traffic behandelt und über das Gateway an den Zielhost weitergeleitet. Deshalb sind keine HTTP-Informationen im Log enthalten.

NetworkPolicy von Kubernetes als zusätzliche Kontrolle verwenden

Es gibt viele Szenarien, in denen eine Anwendung einen Sidecar-Proxy umgehen kann. Mit der NetworkPolicy von Kubernetes können Sie zusätzlich festlegen, welche Verbindungen Arbeitslasten herstellen dürfen. Nach dem Anwenden einer Netzwerkrichtlinie werden alle nicht explizit zugelassenen Verbindungen abgelehnt.

In dieser Anleitung werden nur ausgehende Verbindungen und ausgehende Selektoren für Netzwerkrichtlinien berücksichtigt. Wenn Sie eingehenden Traffic mit Netzwerkrichtlinien für Ihre Cluster steuern möchten, müssen Sie dafür Richtlinien erstellen, die Ihren Richtlinien für ausgehenden Traffic entsprechen. Wenn Sie beispielsweise ausgehenden Traffic von Arbeitslasten im Namespace team-x zum Namespace team-y zulassen, müssen Sie gleichzeitig eingehenden Traffic zum Namespace team-y vom Namespace team-x zulassen.

  1. Erlauben Sie, dass im Namespace team-x bereitgestellte Arbeitslasten und Proxys eine Verbindung zu istiod und zum Ausgangsgateway herstellen:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-egress-to-control-plane
  namespace: team-x
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
    - Egress
  egress:
  - to:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          istio: system
      podSelector:
        matchLabels:
          istio: istiod
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          istio: egress
      podSelector:
        matchLabels:
          istio: egress
EOF

  2. Erlauben Sie Arbeitslasten und Proxys das Abfragen von DNS:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-egress-to-dns
  namespace: team-x
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
    - Egress
  egress:
  - to:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          kube-system: "true"
    ports:
    - port: 53
      protocol: UDP
    - port: 53
      protocol: TCP
EOF

  3. Erlauben Sie Arbeitslasten und Proxys, eine Verbindung zu den IP-Adressen für Google APIs und Google-Dienste herzustellen, einschließlich der Mesh-Zertifizierungsstelle:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-egress-to-google-apis
  namespace: team-x
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
    - Egress
  egress:
  - to:
    - ipBlock:
        cidr: 199.36.153.4/30
    - ipBlock:
        cidr: 199.36.153.8/30
EOF

  4. Erlauben Sie Arbeitslasten und Proxys, eine Verbindung zum GKE-Metadatenserver herzustellen:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-egress-to-metadata-server
  namespace: team-x
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
    - Egress
  egress:
  - to: # For GKE data plane v2
    - ipBlock:
        cidr: 169.254.169.254/32
  - to: # For GKE data plane v1
    - ipBlock:
        cidr: 127.0.0.1/32
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 988
EOF

  5. Optional: Erlauben Sie Arbeitslasten und Proxys im Namespace team-x Verbindungen untereinander herzustellen:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-egress-to-same-namespace
  namespace: team-x
spec:
  podSelector: {}
  ingress:
    - from:
      - podSelector: {}
  egress:
    - to:
      - podSelector: {}
EOF

  6. Optional: Erlauben Sie Arbeitslasten und Proxys im Namespace team-x Verbindungen zu Arbeitslasten herzustellen, die von einem anderen Team bereitgestellt wurden:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-egress-to-team-y
  namespace: team-x
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
    - Egress
  egress:
  - to:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          team: 'y'
EOF

  7. Verbindungen zwischen Sidecar-Proxys bleiben bestehen. Vorhandene Verbindungen werden nicht geschlossen, wenn Sie eine neue Netzwerkrichtlinie anwenden. Damit vorhandene Verbindungen geschlossen werden, starten Sie die Arbeitslasten im Namespace „team-x“ neu:

    kubectl -n team-x rollout restart deployment

  8. Prüfen Sie, ob Sie weiterhin eine HTTP-Anfrage an „example.com“ aus der Testanwendung im Namespace team-x stellen können:

    kubectl -n team-x exec -it $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- curl -I http://example.com

    Die Anfrage wird mit einer 200 OK-Antwort erfolgreich ausgeführt.

Direkter Zugriff auf Google APIs über privaten Google-Zugriff und IAM-Berechtigungen

Die Google APIs und Google-Dienste werden über externe IP-Adressen bereitgestellt. Wenn Pods mit VPC-nativen Alias-IP-Adressen Verbindungen zu Google APIs über den privaten Google-Zugriff herstellen, verlässt der Traffic nie das Google-Netzwerk.

Beim Einrichten der Infrastruktur für diese Anleitung haben Sie den privaten Google-Zugriff für das von GKE-Pods verwendete Subnetz aktiviert. Um den Zugriff auf die IP-Adressen zu ermöglichen, die vom privaten Google-Zugriff verwendet werden, erstellen Sie eine Route, eine VPC-Firewallregel und eine private DNS-Zone. Mit dieser Konfiguration können Pods Google APIs direkt erreichen, ohne Traffic über das Ausgangsgateway zu senden. Sie haben die Möglichkeit, mit Workload Identity und IAM festzulegen, welche APIs für bestimmte Kubernetes-Dienstkonten (und damit für bestimmte Namespaces) verfügbar sind. Die Istio-Autorisierung ist nicht wirksam, da das Ausgangsgateway keine Verbindungen zu den Google APIs verarbeitet.

Damit Pods Google APIs aufrufen können, müssen Sie mithilfe von IAM Berechtigungen gewähren. Der Cluster, den Sie für diese Anleitung verwenden, ist für die Verwendung von Workload Identity konfiguriert. Dadurch kann ein Kubernetes-Dienstkonto als Google-Dienstkonto verwendet werden.

  1. Erstellen Sie ein Google-Dienstkonto für die Anwendung:

    gcloud iam service-accounts create sa-test-app-team-x

  2. Erlauben Sie dem Kubernetes-Dienstkonto, die Identität des Google-Dienstkontos zu übernehmen:

    gcloud iam service-accounts add-iam-policy-binding \
  --role roles/iam.workloadIdentityUser \
  --member "serviceAccount:${PROJECT_ID}.svc.id.goog[team-x/test]" \
  sa-test-app-team-x@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com

  3. Annotieren Sie das Kubernetes-Dienstkonto für die Testanwendung im Namespace team-x mit der E-Mail-Adresse des Google-Dienstkontos:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  annotations:
    iam.gke.io/gcp-service-account: sa-test-app-team-x@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com
  name: test
  namespace: team-x
EOF

  4. Der Testanwendungs-Pod muss auf den Google-Metadatenserver (als DaemonSet ausgeführt) zugreifen können, um temporäre Anmeldedaten für den Aufruf von Google APIs abzurufen. Erstellen Sie einen Diensteintrag für den GKE-Metadatenserver:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: metadata-google-internal
  namespace: istio-egress
spec:
  hosts:
  - metadata.google.internal
  ports:
  - number: 80
    name: http
    protocol: HTTP
  - number: 443
    name: tls
    protocol: TLS
  resolution: DNS
  location: MESH_EXTERNAL
  exportTo:
  - 'istio-egress'
  - 'team-x'
EOF

  5. Erstellen Sie außerdem einen Diensteintrag für „private.googleapis.com“ und „storage.googleapis.com“:

    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: private-googleapis-com
  namespace: istio-egress
spec:
  hosts:
  - private.googleapis.com
  - storage.googleapis.com
  ports:
  - number: 80
    name: http
    protocol: HTTP
  - number: 443
    name: tls
    protocol: TLS
  resolution: DNS
  location: MESH_EXTERNAL
  exportTo:
  - 'istio-egress'
  - 'team-x'
EOF

  6. Prüfen Sie, ob das Kubernetes-Dienstkonto ordnungsgemäß als Google-Dienstkonto konfiguriert ist:

    kubectl -n team-x exec -it $(kubectl -n team-x get pod -l app=test \
    -o jsonpath={.items..metadata.name}) -c test -- gcloud auth list

    Es wird ein Google-Dienstkonto als aktive und einzige Identität aufgeführt.

  7. Erstellen Sie eine Testdatei in einem Cloud Storage-Bucket:

    echo "Hello, World!" > /tmp/hello
gsutil mb gs://${PROJECT_ID}-bucket
gsutil cp /tmp/hello gs://${PROJECT_ID}-bucket/

  8. Gewähren Sie dem Dienstkonto die Berechtigung zum Auflisten und Aufrufen von Dateien im Bucket:

    gsutil iam ch \
serviceAccount:sa-test-app-team-x@${PROJECT_ID}.iam.gserviceaccount.com:objectViewer \
    gs://${PROJECT_ID}-bucket/

  9. Prüfen Sie, ob die Testanwendung auf den Test-Bucket zugreifen kann:

    kubectl -n team-x exec -it \
$(kubectl -n team-x get pod -l app=test -o jsonpath={.items..metadata.name}) \
-c test \
-- gsutil cat gs://${PROJECT_ID}-bucket/hello

    und die Tabelle enthält folgende Informationen:

    Hello, World!

Bereinigen

Damit Ihrem Google Cloud-Konto die in dieser Anleitung verwendeten Ressourcen nicht in Rechnung gestellt werden, löschen Sie entweder das Projekt, das die Ressourcen enthält, oder Sie behalten das Projekt und löschen die einzelnen Ressourcen.

Führen Sie die Schritte in den folgenden Abschnitten aus, um zu vermeiden, dass Ihrem Google Cloud-Konto die in dieser Anleitung verwendeten Ressourcen in Rechnung gestellt werden:

Projekt löschen

Sie vermeiden weitere Kosten am einfachsten, wenn Sie das für die Anleitung erstellte Projekt löschen.

  1. In the Google Cloud console, go to the Manage resources page.

    Go to Manage resources

  2. In the project list, select the project that you want to delete, and then click Delete.
  3. In the dialog, type the project ID, and then click Shut down to delete the project.

Nächste Schritte