如何深刻理解 EKS IRSA 的實現機制

時間 2020-01-08

標籤如何深刻理解 eks irsa 實現機制简体版

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1、aws-iam-token 的生成

1.1 token 生成

咱們這裏使用的 AWS 徹底管理的 K8s 集羣 EKS，而且經過以下命令建立了 iamserviceaccount。html

eksctl create iamserviceaccount --name alice --namespace default \
--cluster eks --attach-policy-arn arn:aws:iam::aws:policy/AmazonS3ReadOnlyAccess \
--approve  --override-existing-serviceaccounts

關於 IRSA 的一個架構圖大體以下：linux

在由 API Server 建立一個 pod 後，由 Self-hosted Kubernetes setup 所講，經過 CloudWatch 獲取到 API Server 的相關啓動參數：git

--service-account-key-file="[/etc/kubernetes/pki/sa.pub]"
--service-account-signing-key-file=「」
--service-account-issuer="https://oidc.eks.us-east-1.amazonaws.com/id/900B62D5EA15DC82EC523AD824232853"

--service-account-key-file 是用來 verify token的；
--service-account-issuer 對呀 JWT token 中的 iss claim。
service account token 是由 controller-manager 控制器簽署的，相關的私鑰在其啓動參數中，因此咱們查看其啓動參數以下：github

--service-account-private-key-file="/etc/kubernetes/pki/sa.key"

這裏的 sa.key和sa.pub 是一對祕鑰對。web

在 token 簽署完成後，會觸發 eks-pod-identity-webhook，這裏的 pod-identity-webhook 就相似於在 k8s 中的 Service account admission controller，它是 apiserver 的一部分，由 eks-pod-identity-webhook 協助將相關的 Token 信息以 Projected Volume 的形式掛在到 Pod 中，並把 iam service account 中的 role-arn 和剛剛生成的 token 注入到 Pod 的環境變量AWS_WEB_IDENTITY_TOKEN_FILE中。shell

我能夠經過查看 Pod 的 yaml 文件查看其相關信息：json

spec:
  containers:
  - command:
    - sh
    - -c
    - echo Hello Kubernetes! && sleep 360000
    env:
    - name: AWS_ROLE_ARN
      value: arn:aws:iam::921283538843:role/eksctl-eks-addon-iamserviceaccount-default-a-Role1-SSGCB7DDESI5
    - name: AWS_WEB_IDENTITY_TOKEN_FILE
      value: /var/run/secrets/eks.amazonaws.com/serviceaccount/token
    image: amazonlinux:latest
    imagePullPolicy: Always
    name: myapp
    resources: {}
    terminationMessagePath: /dev/termination-log
    terminationMessagePolicy: File
    volumeMounts:
    - mountPath: /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
      name: alice-token-qlsjp
      readOnly: true
    - mountPath: /var/run/secrets/eks.amazonaws.com/serviceaccount
      name: aws-iam-token
      readOnly: true
  volumes:
  - name: aws-iam-token
    projected:
      defaultMode: 420
      sources:
      - serviceAccountToken:
          audience: sts.amazonaws.com
          expirationSeconds: 86400
          path: token
  - name: alice-token-qlsjp
    secret:
      defaultMode: 420
      secretName: alice-token-qlsjp

能夠看到系統裏面掛載了兩個 token，api

/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount：由 Service Account Admission Controller 建立，其屬於 Kubernetes 默認建立的 Token 配置文件。
/var/run/secrets/eks.amazonaws.com/serviceaccount：由 eks-pod-identity-webhook 協助掛載，在掛載的過程當中，向token注入了audience等參數，其中定義了 projected volume 的配置。

1.二、OIDC 相關信息

EKS 已經幫助咱們建立好了 OIDC，經過自建 OIDC，咱們能夠了解到更多關於 OIDC 的信息，在這裏咱們是使用的最簡陋的 oidc provider 服務，只是提供了一個驗證的功能，能夠比喻爲咱們證書的頒發機構 CA。bash

在 EKS OIDC discovery 文件中，其最終將其放置於 /.well-known/openid-configuration 配置文件定義下列規範：服務器

{
        "issuer": "https://oidc.eks.us-east-1.amazonaws.com/id/93BEE997ED0F1C1BA3BD6C8395BE0756",
        "jwks_uri": "https://oidc.eks.us-east-1.amazonaws.com/id/93BEE997ED0F1C1BA3BD6C8395BE0756/keys",
        "authorization_endpoint": "urn:kubernetes:programmatic_authorization",
        "response_types_supported": ["id_token"],
        "subject_types_supported": ["public"],
        "claims_supported": ["sub", "iss"],
        "id_token_signing_alg_values_supported": ["RS256"]
    }

以及 jwks_uri 描述 signing key 的信息，用於進行查詢驗證：

{
        "keys": [{
            "kty": "RSA",
            "e": "AQAB",
            "use": "sig",
            "kid": "22b7abf04dc344c44fb83499508a158d789d82d5",
            "alg": "RS256",
            "n": "qJj1vYyzD0CpEaU93PlPdroS_Xir23X6GdLptyCMFb5zVNoSvegTo8Bb0_zb-8-z_VYoUj-L-3q8sP6R3Hp03ozkBCKa-cQ3gtITFUuQ6UQr0oIQjeZ3etJCOt1GktXLjeYssGiW58ToiTFzqjoeqGzz2-75WS6nsFnxCyCLg-2xFq4ALFrI4fAnwKwaQKowJQDKuUA50Tqv9P9ctEclHDlVi7K3_3giyiToZtmNUn-4KpQNx-a-4I7avn8d67UybOFOdYFeDnyOe9E8Ajuis22v2CvRr7rHEFjyxVCPoT0NFqiXkQMApd-7A6Rs33kIt7STwVBWhjFT5F--BzgJfQ"
        }]
    }

經過自建過程，咱們能夠得知 oidc 的公鑰信息來自於上面的 sa.pub。

go run ./hack/self-hosted/main.go -key $PKCS_KEY  | jq '.keys += [.keys[0]] | .keys[1].kid = ""' > keys.json

2、Pod 訪問 AWS 的資源

假如當這個 Pod 去訪問 aws s3 資源的時候，咱們發現能夠直接使用命令aws s3 ls，由此可知，awscli 已經自動幫咱們請求了 assume-role-with-web-identity，關於 awscli 爲何會自動請求這個接口，請參考awscli文檔。後續的資源請求會調用獲取的臨時憑證，臨時憑證的存儲位置爲 ~/.aws/cli/cache。

咱們也可也手動去 sts 服務獲取臨時憑證，命令以下：

aws sts assume-role-with-web-identity --role-arn $AWS_ROLE_ARN --role-session-name alice --web-identity-token file://$AWS_WEB_IDENTITY_TOKEN_FILE

獲取的內容大體以下：

{
    "Credentials": {
        "AccessKeyId": "ASIA5NAGHF6NZIPEBVGZ",
        "SecretAccessKey": "U5GXw/lcz0PTbHUPO+A7Rk4RbMAK9ISzdrYW9BeK",
        "SessionToken": "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",
        "Expiration": "2020-01-02T10:04:50Z"
    },
    "SubjectFromWebIdentityToken": "system:serviceaccount:default:alice",
    "AssumedRoleUser": {
        "AssumedRoleId": "AROA5NAGHF6NZWI5VRGOR:alice",
        "Arn": "arn:aws:sts::921283538843:assumed-role/eksctl-eks-addon-iamserviceaccount-default-a-Role1-SSGCB7DDESI5/alice"
    },
    "Provider": "arn:aws:iam::921283538843:oidc-provider/oidc.eks.us-east-1.amazonaws.com/id/93BEE997ED0F1C1BA3BD6C8395BE0756",
    "Audience": "sts.amazonaws.com"
}

那麼 STS 如何與 OIDC Provider 進行驗證而且最終發佈 Secret Key 及 Access Key。

因爲 IAM Role 的設計也包含其餘Federation 驗證的機制。在前面使用 eksctl 建立的 iamserviceaccount 的時候，建立了一個 role arn:aws:iam::921283538843:role/eksctl-eks-addon-iamserviceaccount-default-a-Role1-SSGCB7DDESI5 的資源項目，例如：

{
  "Version": "2012-10-17",
  "Statement": [
    {
      "Effect": "Allow",
      "Principal": {
        "Federated": "arn:aws:iam::921283538843:oidc-provider/oidc.eks.us-east-1.amazonaws.com/id/93BEE997ED0F1C1BA3BD6C8395BE0756"
      },
      "Action": "sts:AssumeRoleWithWebIdentity",
      "Condition": {
        "StringEquals": {
          "oidc.eks.us-east-1.amazonaws.com/id/93BEE997ED0F1C1BA3BD6C8395BE0756:aud": "sts.amazonaws.com",
          "oidc.eks.us-east-1.amazonaws.com/id/93BEE997ED0F1C1BA3BD6C8395BE0756:sub": "system:serviceaccount:default:alice"
        }
      }
    }
  ]
}

他信任這個 Federation 來源的用戶，只要是 token 可也經過 OIDC 的驗證，而且知足 Condition 便可，由於咱們知道，token 是由 controller-manager 經過 --service-account-private-key-file="/etc/kubernetes/pki/sa.key 簽署完成，而 OIDC 的 jwks_uri 裏面的驗證證書爲 sa.pub，這是一對祕鑰對，所以可也能夠信任 token，這是一個 json web token，咱們能夠查看其 Payload 結構信息以下：

{
  "aud": [
    "sts.amazonaws.com"
  ],
  "exp": 1578041687,
  "iat": 1577955287,
  "iss": "https://oidc.eks.us-east-1.amazonaws.com/id/93BEE997ED0F1C1BA3BD6C8395BE0756",
  "kubernetes.io": {
    "namespace": "default",
    "pod": {
      "name": "myapp",
      "uid": "873e92b0-2d3d-11ea-8820-0a64f353aa45"
    },
    "serviceaccount": {
      "name": "alice",
      "uid": "7a58554d-2bb1-11ea-8820-0a64f353aa45"
    }
  },
  "nbf": 1577955287,
  "sub": "system:serviceaccount:default:alice"
}

一旦 Pod 與 STS 服務器節點發起 AssumeRoleWithWebIdentity 動做時，用戶端會帶入 WebIdentityToken 信息，其中 STS 會將該 Token 經由您配置的 OIDC Provider 上提供的憑證信息進行比對驗證 (keys.json)，確認其您用戶端使用 Service Account Token 發起來源爲您的 OIDC Provider 所簽署識別其來源，而且，認證您在 Trust Relationship 的政策，以容許您的用戶端操做 AssumeRoleWithWebIdentity 動做而能夠獲取您對應 IAM Role 的臨時存取信息，最終返回對應的 AccessKeyID 及 SecretAccessKey 資訊，使您的用戶端可以再度使用該臨時金鑰訪問其餘 AWS 資源 (例如：S3 Bucket)