Cloud Service Mesh-Sicherheit – Übersicht

Durch die Sicherheit von Cloud Service Mesh mit den Istio APIs können Sie Insiderbedrohungen abwehren und das Risiko einer Datenpanne reduzieren, da die gesamte Kommunikation zwischen Arbeitslasten verschlüsselt, gegenseitig authentifiziert und autorisiert ist.

Bisher wurde die Mikrosegmentierung mit IP-basierten Regeln genutzt, um das Risiko der Datenweitergabe durch Insider zu verringern. Durch die Einführung von Containern, gemeinsam genutzten Diensten und verteilten Produktionsumgebungen über mehrere Clouds hinweg ist dieser Ansatz jedoch schwieriger zu konfigurieren und noch schwieriger zu pflegen.

Mit Cloud Service Mesh können Sie eine dienstkontextsensitive und anfragekontextsensitive Netzwerksicherheitsebene konfigurieren, die von der Sicherheit des zugrunde liegenden Netzwerks unabhängig ist. Aus diesem Grund können Sie mit Cloud Service Mesh eine gestaffelte Sicherheitsebene anwenden, die den Zero-Trust-Sicherheitsgrundsätzen entspricht. Damit können Sie diesen Status über deklarative Richtlinien erreichen, ohne den Anwendungscode ändern zu müssen.

Gegenseitiges TLS

Cloud Service Mesh verwendet gegenseitige TLS (mTLS) für die Peer-Authentifizierung. Die Authentifizierung bezieht sich auf die Identität: Wer ist dieser Dienst? Wer ist dieser Endnutzer? Und kann ich darauf vertrauen, dass er wirklich die ist, die er vorgibt zu sein?

Mit mTLS können Arbeitslasten die Identitäten des jeweils anderen prüfen und sich authentifizieren. Möglicherweise sind Sie mit einfachem TLS vertraut. Dies wird in HTTPS genutzt, um es Browsern zu ermöglichen, Webservern zu vertrauen und die ausgetauschten Daten zu verschlüsseln. Wenn einfaches TLS verwendet wird, stellt der Client fest, dass der Server als vertrauenswürdig eingestuft werden kann, indem er sein Zertifikat validiert. mTLS ist eine Implementierung von TLS, in der sowohl der Client als auch der Server Zertifikate bereitstellen und die Identität des jeweils anderen überprüft wird.

mTLS ist das Mittel, mit dem Cloud Service Mesh sowohl die Authentifizierung als auch die Verschlüsselung zwischen Diensten implementiert.

In Cloud Service Mesh ist automatisches mTLS standardmäßig aktiviert. Bei automatischem mTLS erkennt ein Client-Sidecar-Proxy automatisch, ob der Server eine Sidecar-Datei hat. Der Client-Sidecar sendet mTLS an Arbeitslasten mit Sidecars und Nur-Text an Arbeitslasten ohne Sidecars. Dienste akzeptieren sowohl Nur-Text- als auch mTLS-Traffic. Um Ihr Service Mesh zu sichern, empfehlen wir Ihnen, Ihre Dienste so zu migrieren, dass nur mTLS-Traffic akzeptiert wird.

Weitere Informationen zum Erzwingen nur von mTLS finden Sie unter Cloud Service Mesh by example: mTLS.

Sicherheitsvorteile

Cloud Service Mesh bietet die folgenden Sicherheitsvorteile:

  • Verminderung des Risikos von Replay- oder Imitationsangriffen, bei denen gestohlene Anmeldedaten verwendet werden. Cloud Service Mesh stützt sich auf mTLS-Zertifikate zur Authentifizierung von Peers anstelle von Inhabertokens wie JSON-Webtokens (JWT). Da mTLS-Zertifikate an den TLS-Kanal gebunden sind, ist es einer Entität in Ihrer Produktionsumgebung nicht möglich, sich als eine andere Entität auszugeben, indem das Authentifizierungstoken ohne Zugriff auf die privaten Schlüssel noch einmal wiedergegeben wird.

  • Sicherstellen der Verschlüsselung während der Übertragung. Durch die Verwendung von mTLS für die Authentifizierung wird außerdem sichergestellt, dass alle TCP-Kommunikationen bei der Übertragung verschlüsselt werden.

  • Zugriff auf einen Dienst mit vertraulichen Daten nur durch autorisierte Clients. Nur autorisierte Clients können auf einen Dienst mit vertraulichen Daten zugreifen, unabhängig vom Netzwerkstandort des Clients und den Anmeldedaten auf Anwendungsebene. Sie können angeben, dass nur Clients mit autorisierten Dienstidentitäten oder in autorisierten Kubernetes-Namespaces auf einen Dienst zugreifen können. Sie können auch IP-basierte Zugriffsrichtlinien verwenden, um Clients, die außerhalb des Mesh-Netzwerks bereitgestellt werden, Zugriff zu gewähren.

  • Verminderung des Risikos von Verstößen gegen Nutzerdaten in Ihrem Produktionsnetzwerk. Sie können gewährleisten, dass Insider nur über autorisierte Clients auf vertrauliche Daten zugreifen können. Darüber hinaus können Sie dafür sorgen, dass bestimmte Clients nur dann Zugriff auf Nutzerdaten erhalten, wenn der Client ein gültiges und vorübergehendes Nutzer-Token vorweisen kann. Dadurch wird das Risiko verringert, dass der Manipulation der Anmeldedaten eines einzelnen Clients einem Angreifer Zugriff auf alle Nutzerdaten gewährt.

  • Identifikation von Clients, die auf einen Dienst mit vertraulichen Daten zugegriffen haben. Das Zugriffs-Logging von Cloud Service Mesh erfasst zusätzlich zur IP-Adresse die mTLS-Identität des Clients. So können Sie nachvollziehen, welche Arbeitslast auf einen Dienst zugegriffen hat, auch wenn die Arbeitslast sitzungsspezifisch und dynamisch bereitgestellt wird und sich in einem anderen Cluster oder VPC-Netzwerk (Virtual Private Cloud) befindet.

Features

In diesem Abschnitt werden die Features beschrieben, die Cloud Service Mesh bietet, um die Sicherheitsvorteile zu nutzen.

Automatische Zertifikate und Schlüsselrotation

Die Verwendung von mTLS auf Basis von Dienstidentitäten ermöglicht die Verschlüsselung der gesamten TCP-Kommunikation und bietet sicherere, nicht wiederholbare Anmeldedaten für die Zugriffssteuerung. Eine der größten Herausforderungen bei der umfangreichen Nutzung von mTLS ist die Verwaltung der Schlüssel und Zertifikate für alle Zielarbeitslasten. Cloud Service Mesh sorgt für die Rotation von mTLS-Schlüsseln und Zertifikaten für Mesh-Arbeitslasten, ohne die Kommunikation zu unterbrechen. Es besteht die Möglichkeit, kleinere Aktualisierungsintervalle für Zertifikate zu konfigurieren, um das Risiko zu verringern.

Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle

Cloud Service Mesh umfasst eine verwaltete multiregionale private Zertifizierungsstelle (Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle) zum Ausstellen von Zertifikaten für mTLS. Die Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle ist ein äußerst zuverlässiger und skalierbarer Dienst, der für dynamisch skalierte Arbeitslasten auf einer Cloud-Plattform optimiert ist. Mit der Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle verwaltet Google die Sicherheit und Verfügbarkeit des CA-Back-Ends. Mit der Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle können Sie sich für alle Cluster auf eine einzige Root of Trust verlassen. Bei Verwendung der Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle können Sie sich auf Workload-Identitätspools verlassen, um eine grobe Isolation zu ermöglichen. Standardmäßig schlägt die Authentifizierung fehl, wenn sich Client und Server nicht im selben Workload Identity-Pool befinden.

Zertifikate der Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle enthalten die folgenden Daten zu den Diensten Ihrer Anwendung:

  • Die Google Cloud-Projekt-ID
  • Der GKE-Namespace
  • Der Name des GKE-Dienstkontos

Certificate Authority Service

Als Alternative zur Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle können Sie Cloud Service Mesh so konfigurieren, dass Certificate Authority Service verwendet wird, was für die folgenden Anwendungsfälle geeignet ist:

  • Wenn Sie unterschiedliche CAs benötigen, um Arbeitslastzertifikate auf unterschiedlichen Clustern zu signieren.
  • Wenn Sie Ihre Signaturschlüssel in einem verwalteten HSM sichern müssen.
  • Wenn Sie in einer stark regulierten Branche tätig sind und der Compliance unterliegen.
  • Wenn Sie Ihre Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle mit einem benutzerdefinierten Root-Zertifikat eines Unternehmens verketten möchten, um Arbeitslastzertifikate zu signieren.

Die Kosten für die Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle sind in den Cloud Service Mesh-Preisen enthalten. Die Kosten für CA Service sind nicht im Cloud Service Mesh-Basispreis enthalten und werden separat abgerechnet. Darüber hinaus hat CA Service ein explizites SLA, die Cloud Service Mesh-Zertifizierungsstelle jedoch nicht.

Für diese Integration werden allen Arbeitslasten in Cloud Service Mesh zwei IAM-Rollen gewährt:

Richtlinien für identitätssensitive Zugriffssteuerung (Firewall)

Mit Cloud Service Mesh können Sie Netzwerksicherheitsrichtlinien konfigurieren, die auf der mTLS-Identität im Vergleich zur IP-Adresse des Peers basieren. Auf diese Weise können Sie Richtlinien erstellen, die vom Netzwerkstandort der Arbeitslast unabhängig sind. Es wird nur die clusterübergreifende Kommunikation im selben Google Cloud-Projekt unterstützt.

Richtlinien für anforderungssensitive Zugriffssteuerung (Firewall)

Zusätzlich zur mTLS-Identität können Sie den Zugriff auf Basis der Anforderungen im JWT-Header von HTTP- oder gRPC-Anfragen gewähren. Mit Cloud Service Mesh können Sie prüfen, ob ein JWT von einer vertrauenswürdigen Entität signiert ist. Das bedeutet, dass Sie Richtlinien konfigurieren können, die den Zugriff von bestimmten Clients nur dann zulassen, wenn eine Anfrageanforderung vorhanden ist oder mit einem bestimmten Wert übereinstimmt.

Nutzerauthentifizierung mit Identity-Aware Proxy

Sie authentifizieren Nutzer, die auf Dienste zugreifen, die auf einem Cloud Service Mesh-Ingress-Gateway verfügbar sind, mithilfe von Identity-Aware Proxy (IAP). IAP kann Nutzer authentifizieren, die sich über einen Browser anmelden, benutzerdefinierte Identitätsanbieter einbinden und ein kurzlebiges JWT- oder RCToken-Token ausgeben, das dann verwendet werden kann, um Zugriff am Ingress-Gateway oder einem nachgelagerten Dienst (mithilfe eines Nebenautos) zu gewähren. Weitere Informationen finden Sie unter IAP in Cloud Service Mesh einbinden.

Nutzerauthentifizierung mit Ihrem vorhandenen Identitätsanbieter:

Sie können Ihren vorhandenen Identitätsanbieter in Cloud Service Mesh einbinden, um eine browserbasierte Endnutzerauthentifizierung und Zugriffssteuerung für Ihre bereitgestellten Arbeitslasten zu ermöglichen. Weitere Informationen finden Sie unter Cloud Service Mesh-Nutzerauthentifizierung konfigurieren.

Zugriffs-Logging und -Monitoring:

Cloud Service Mesh sorgt dafür, dass Zugriffslogs und Messwerte in Google Cloud Observability verfügbar sind. Außerdem bietet Cloud Service Mesh ein integriertes Dashboard, um anhand dieser Daten Zugriffsmuster für einen Dienst oder eine Arbeitslast zu verstehen.

FIPS-konform

Die Komponente der Datenebene verwendet nach FIPS 140-2 validierte Verschlüsselungsmodule.

Beschränkungen

Für die Sicherheit von Cloud Service Mesh gelten folgende Einschränkungen:

  • Für die Nutzerauthentifizierung, die IAP verwendet, muss ein Dienst im Internet veröffentlicht werden. Mit IAP und Cloud Service Mesh können Sie Richtlinien konfigurieren, die den Zugriff auf autorisierte Nutzer und Clients in einem zulässigen IP-Bereich einschränken. Wenn Sie den Dienst nur für Clients im selben Netzwerk verfügbar machen möchten, müssen Sie eine benutzerdefinierte Richtlinien-Engine für die Nutzerauthentifizierung und die Ausgabe von Tokens konfigurieren.

Nächste Schritte