k8s中如何保障集群的安全

如何保障Kubernetes集群安全？生产环境实战指南

Kubernetes（K8s）的安全性是一个系统性工程，需要从多个维度进行防护。以下是一份贴合生产环境的实战指南，涵盖关键安全措施和落地工具。

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1. 网络层：关好集群的“大门”

• 网络策略（Network Policies）

  • 用规则限制Pod之间的通信，比如只允许前端Pod访问后端数据库。
  • 工具推荐：Calico、Cilium（支持更细粒度的策略）。
  • 示例：禁止所有Pod默认通信，仅放行指定标签的Pod。

    apiVersion: networking.k8s.io/v1
    kind: NetworkPolicy
    metadata:
      name: deny-all
    spec:
      podSelector: {}
      policyTypes:
      - Ingress
      - Egress
    

• 服务网格（Service Mesh）

  • 启用双向TLS（mTLS），加密服务间通信。
  • 工具推荐：Istio（自动mTLS+流量鉴权）、Linkerd。

• 防火墙规则

  • 节点只开放必要端口（如API Server的6443、kubelet的10250）。
  • 云环境使用安全组限制入口流量（如仅允许运维IP访问控制平面）。

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2. 身份认证与授权：谁可以做什么？

• API Server认证

  • 必做项：启用TLS，禁用匿名访问（--anonymous-auth=false）。
  • 推荐方案：
    • 内部服务：ServiceAccount + Token
    • 人类用户：OIDC集成企业SSO（如Azure AD、Keycloak）

• RBAC精细化控制

  • 遵循最小权限原则，比如：
    • 开发人员：仅能查看命名空间内的Pod日志。
    • 运维人员：可操作Deployment，但不能访问Secrets。
  • 关键命令：定期审计权限

    kubectl get rolebindings,clusterrolebindings -A
    

• ServiceAccount管理

  • 禁止Pod使用默认ServiceAccount（automountServiceAccountToken: false）。
  • 为每个微服务创建独立的ServiceAccount并绑定RBAC角色。

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3. 容器与镜像：堵住漏洞入口

• 镜像安全三板斧

  1. 私有仓库：使用Harbor托管镜像，开启漏洞扫描功能。
  2. 镜像签名：在CI/CD中集成Cosign或Notary，验证镜像来源。
  3. 漏洞扫描：在流水线中嵌入Trivy、Clair，阻断高风险镜像部署。

• 运行时安全

  • 弃用PSP后的替代方案：

    • 使用K8s内置的 Pod Security Admission（PSA），设置基线策略：

      apiVersion: v1
      kind: Namespace
      metadata:
        name: production
        labels:
          pod-security.kubernetes.io/enforce: baseline
      

    • 高级需求：采用OPA Gatekeeper定义自定义策略（如禁止特权容器）。

  • 安全上下文（SecurityContext）：

    securityContext:
      runAsNonRoot: true
      allowPrivilegeEscalation: false
      capabilities:
        drop: ["ALL"]
    

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4. 基础设施：加固底层防线

• 节点安全

  • 定期更新操作系统（使用AutoUpdate工具如unattended-upgrades）。
  • 禁用SSH密码登录，强制使用密钥。
  • 部署主机安全Agent（如Falco监控异常进程）。

• K8s组件安全

  • 控制平面组件（如etcd）启用双向TLS认证。
  • 定期升级K8s版本（使用kubeadm upgrade或集群管理工具Rancher）。

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5. 监控与响应：发现威胁的眼睛

• 日志收集

  • 标准方案：EFK（Elasticsearch+Fluentd+Kibana）或Grafana Loki。
  • 关键日志来源：
    • API Server审计日志
    • 容器运行时日志（如containerd）

• 审计日志配置
  启用API Server审计，记录关键操作：

  # /etc/kubernetes/audit-policy.yaml
  apiVersion: audit.k8s.io/v1
  kind: Policy
  rules:
  - level: Metadata
    resources:
    - group: "" # core API group
      resources: ["secrets", "configmaps"]
  

• 实时威胁检测

  • 使用Falco监控异常行为（如容器内启动SSH服务）。
  • 集成SIEM工具（如Elastic Security）进行告警分析。

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6. 生产环境进阶技巧

• Secrets管理

  • 避免明文存储：用Vault或Sealed Secrets加密敏感信息。
  • 定期轮换密钥（如通过Vault动态生成数据库密码）。

• 集群加固工具

  • 使用kube-bench检查CIS基准合规性：

    docker run --rm -v $(pwd):/host aquasec/kube-bench:latest node --version 1.28
    

  • 云厂商托管服务：EKS、GKE Autopilot内置安全最佳实践。

• 灾难恢复

  • 定期备份etcd数据（etcdctl snapshot save）。
  • 使用Velero备份集群资源（PV、Deployment等）。

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总结：安全是一个持续过程

生产环境的安全防护需要结合 预防（策略配置）、检测（日志监控）、响应（应急流程）三个环节。建议每季度进行一次安全审计，并关注CVE漏洞通告（如k8s官方安全公告）。记住：没有绝对的安全，但通过分层防御，可以极大降低被攻击的风险。