kubernetes实践之六：CFSSL构建本地CA

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一：前言

SSL：Secure Sockets Layer,标准化后叫"TLS",http协议默认情况下是不加密内容的,这样就很可能在内容传播的时候被别人监听到,对于安全性要求较高的场合,必须要加密,https就是带加密的http协议。
消息-->[公钥]-->加密后的信息-->[私钥]-->消息

CA：certificate authority 认证证书的第三方机构。

X.509：证书标准,主要定义了证书中应该包含哪些内容.其详情可以参考RFC5280,SSL使用的就是这种证书标准.

PEM： Privacy Enhanced Mail，同样的X.509证书,可能有不同的编码格式,pem是其中的一种编码格式。该种格式以“------BEGIN------”开头，以“------END------”结尾，中间内容是BASE64编码。

CSR：Certificate Signing Request,即证书签名请求,这个并不是证书,而是向权威证书颁发机构获得签名证书的申请

CRT/CER ：certificate 证书。

PKI：public key infrastructure公钥基础设施。使用内部托管的认证中心（CA）PKI借助数字证书和公钥加密技术提供可信任的网络身份。通常，证书就是一个包含如下身份信息的文件：

• 证书所有组织的信息
• 公钥
• 证书颁发组织的信息
• 证书颁发组织授予的权限，如证书有效期、适用的主机名、用途等
• 使用证书颁发组织私钥创建的数字签名

每个公钥都有一个对应的私钥，后者在证书所有者的管控之下，可以用于对数据进行数字签名，验证器可以使用证书中的公钥对数据进行验证。如果证书本身包含第三方认证中心的数字签名，那么只要验证器信任该第三方，就可以确保证书是合法的。有时候，证书是由中介认证中心签名，而中介认证中心的证书又是由不同的认证中心签名。在这种情况下，证书验证器会沿着这条链一直找到它信任的证书。对于认证中心而言，信任链模型非常有用，它允许我们将根证书的私钥离线存储，只为中介证书签名。


二：CFSSL构建本地CA

１.创建自己的认证中心
CFSSL具有运行一个认证中心所需的全部功能。虽然CFSSL是为运行内部CA而创建，但它足够健壮，可以用于公开的受信任CA。
运行认证中心需要一个CA证书(ca.pem)和相应的私钥(ca-key.pem)。后者是极其敏感的数据。任何知道私钥的人都可以充当CA颁发证书。因此，私钥的保护至关重要。

２. 生成CA证书和私钥

创建ca-csr.json文件

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{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}

”CN“:Common Name，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求的?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?户所属的组 (Group)；

执行命令 cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca

生成： ca.pem     ca-key.pem   ca.csr(证书签名请求，用于交叉签名或重新签名)

3.配置证书生成策略

配置证书生成策略，让CA软件知道颁发什么样的证书.创建ca-config.json

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{
"signing": {
  "default": {
    "expiry": "87600h"
   },
  "profiles": {
     "kubernetes": {
       "usages": [
          "signing",
          "key encipherment",
          "server auth",
          "client auth"
        ],
        "expiry": "87600h"
       }
    }
  }
}

ca-config.jso: 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，这里我们只定义了kubernetes一个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可以使用该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

4.证书生成与签名

截止目前，基于CFSSL的CA已经配置完成，该CA如何颁发证书呢？CFSSL提供了两个命令：gencert和sign。gencert将自动处理整个证书生成过程。该过程需要两个文件，一个告诉CFSSL本地客户端CA的位置以及如何验证请求，即config文件，另一个为CSR配置信息，用于填充CSR 即csr文件。

举例：创建 kubernetes 证书签名请求?件 kubernetes-csr.json （config文件采用之前的ca-config.json）

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{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
        "127.0.0.1",
        "10.116.137.196",
        "10.116.82.28",
        "10.116.36.57",
        "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",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "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。

hosts 中的内容可以为空，即使按照上面的配置，向集群中增加新节点后也不需要重新生成证书。

执行命令：cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes

生成 kubernetes.csr    kubernetes-key.pem   kubernetes.pem 文件