cfssl 生成kubernetes证书

kubernetes 系统的各组件需要使用 TLS 证书对通信进行加密,本文档使用 CloudFlare 的 PKI 工具集 cfssl 来生成 Certificate Authority (CA) 和其它证书;

官方文档:https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/certificates/

生成的 CA 证书和秘钥文件如下:

ca-key.pem
ca.pem
kubernetes-key.pem
kubernetes.pem
kube-proxy.pem
kube-proxy-key.pem
admin.pem
admin-key.pem
使用证书的组件如下:

etcd:使用 ca.pem、kubernetes-key.pem、kubernetes.pem;
kube-apiserver:使用 ca.pem、kubernetes-key.pem、kubernetes.pem;
kubelet:使用 ca.pem;
kube-proxy:使用 ca.pem、kube-proxy-key.pem、kube-proxy.pem;
kubectl:使用 ca.pem、admin-key.pem、admin.pem;
kube-controller-manager:使用 ca-key.pem、ca.pem

 

安装cfssl

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
chmod +x cfssljson_linux-amd64
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl-certinfo

export PATH=/usr/local/bin:$PATH

创建ca 配置文件

mkdir /root/ssl
cd /root/ssl
cfssl print-defaults config > config.json
cfssl print-defaults csr > csr.json

# 根据config.json文件的格式创建如下的ca-config.json文件

cat > ca-config.json <<EOF
{
“signing”: {
“default”: {
“expiry”: “87600h”
},
“profiles”: {
“kubernetes”: {
“usages”: [
“signing”,
“key encipherment”,
“server auth”,
“client auth”
],
“expiry”: “87600h”
}
}
}
}
EOF

字段说明
ca-config.json:可以定义多个 profiles,分别指定不同的过期时间、使用场景等参数;后续在签名证书时使用某个 profile;
signing:表示该证书可用于签名其它证书;生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE;
server auth:表示client可以用该 CA 对server提供的证书进行验证;
client auth:表示server可以用该CA对client提供的证书进行验证;
创建 CA 证书签名请求
创建 ca-csr.json 文件

{
“CN”: “kubernetes”,
“key”: {
“algo”: “rsa”,
“size”: 2048
},
“names”: [
{
“C”: “CN”,
“ST”: “BeiJing”,
“L”: “BeiJing”,
“O”: “k8s”,
“OU”: “System”
}
],
“ca”: {
“expiry”: “87600h”
}
}

“CN”:Common Name,kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求的用户名 (User Name);浏览器使用该字段验证网站是否合法;
“O”:Organization,kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求用户所属的组 (Group);
生成 CA 证书和私钥

$ cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
$ ls ca*
ca-config.json ca.csr ca-csr.json ca-key.pem ca.pem

创建 kubernetes 证书
创建 kubernetes 证书签名请求文件 kubernetes-csr.json:

{
“CN”: “kubernetes”,
“hosts”: [
“127.0.0.1”,
“172.20.0.112”,
“172.20.0.113”,
“172.20.0.114”,
“172.20.0.115”,
“10.254.0.1”,
“kubernetes”,
“kubernetes.default”,
“kubernetes.default.svc”,
“kubernetes.default.svc.cluster”,
“kubernetes.default.svc.cluster.local”
],
“key”: {
“algo”: “rsa”,
“size”: 2048
},
“names”: [
{
“C”: “CN”,
“ST”: “BeiJing”,
“L”: “BeiJing”,
“O”: “k8s”,
“OU”: “System”
}
]
}

如果 hosts 字段不为空则需要指定授权使用该证书的 IP 或域名列表,由于该证书后续被 etcd 集群和 kubernetes master 集群使用,所以上面分别指定了 etcd 集群、kubernetes master 集群的主机 IP 和 kubernetes 服务的服务 IP(一般是 kube-apiserver 指定的 service-cluster-ip-range 网段的第一个IP,如 10.254.0.1)。
这是最小化安装的kubernetes集群,包括一个私有镜像仓库,三个节点的kubernetes集群,以上物理节点的IP也可以更换为主机名。
生成 kubernetes 证书和私钥

$ cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes
$ ls kubernetes*
kubernetes.csr kubernetes-csr.json kubernetes-key.pem kubernetes.pem

创建 admin 证书
创建 admin 证书签名请求文件 admin-csr.json

{
“CN”: “admin”,
“hosts”: [],
“key”: {
“algo”: “rsa”,
“size”: 2048
},
“names”: [
{
“C”: “CN”,
“ST”: “BeiJing”,
“L”: “BeiJing”,
“O”: “system:masters”,
“OU”: “System”
}
]
}

生成 admin 证书和私钥:

$ cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
$ ls admin*
admin.csr admin-csr.json admin-key.pem admin.pem

创建 kube-proxy 证书
创建 kube-proxy 证书签名请求文件 kube-proxy-csr.json

{
“CN”: “system:kube-proxy”,
“hosts”: [],
“key”: {
“algo”: “rsa”,
“size”: 2048
},
“names”: [
{
“C”: “CN”,
“ST”: “BeiJing”,
“L”: “BeiJing”,
“O”: “k8s”,
“OU”: “System”
}
]
}

CN 指定该证书的 User 为 system:kube-proxy;
kube-apiserver 预定义的 RoleBinding system:node-proxier 将User system:kube-proxy 与 Role system:node-proxier 绑定,该 Role 授予了调用 kube-apiserver Proxy 相关 API 的权限;
生成 kube-proxy 客户端证书和私钥

$ cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
$ ls kube-proxy*
kube-proxy.csr kube-proxy-csr.json kube-proxy-key.pem kube-proxy.pem

校验证书
以 kubernetes 证书为例
使用 opsnssl 命令

$ openssl x509 -noout -text -in kubernetes.pem

确认 Issuer 字段的内容和 ca-csr.json 一致;
确认 Subject 字段的内容和 kubernetes-csr.json 一致;
确认 X509v3 Subject Alternative Name 字段的内容和 kubernetes-csr.json 一致;
确认 X509v3 Key Usage、Extended Key Usage 字段的内容和 ca-config.json 中 kubernetes profile 一致;
使用 cfssl-certinfo 命令

$ cfssl-certinfo -cert kubernetes.pem


{
“subject”: {
“common_name”: “kubernetes”,
“country”: “CN”,
“organization”: “k8s”,
“organizational_unit”: “System”,
“locality”: “BeiJing”,
“province”: “BeiJing”,
“names”: [
“CN”,
“BeiJing”,
“BeiJing”,
“k8s”,
“System”,
“kubernetes”
]
},
“issuer”: {
“common_name”: “Kubernetes”,
“country”: “CN”,
“organization”: “k8s”,
“organizational_unit”: “System”,
“locality”: “BeiJing”,
“province”: “BeiJing”,
“names”: [
“CN”,
“BeiJing”,
“BeiJing”,
“k8s”,
“System”,
“Kubernetes”
]
},
“serial_number”: “174360492872423263473151971632292895707129022309”,
“sans”: [
“kubernetes”,
“kubernetes.default”,
“kubernetes.default.svc”,
“kubernetes.default.svc.cluster”,
“kubernetes.default.svc.cluster.local”,
“127.0.0.1”,
“10.64.3.7”,
“10.254.0.1”
],
“not_before”: “2017-04-05T05:36:00Z”,
“not_after”: “2018-04-05T05:36:00Z”,
“sigalg”: “SHA256WithRSA”,

点赞