Kubernetes 已成為容器編排的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，但其復(fù)雜架構(gòu)帶來(lái)了諸多安全挑戰(zhàn)，企業(yè)必須主動(dòng)應(yīng)對(duì)。保護(hù) Kubernetes 集群需要采用多層防御策略，涵蓋控制平面防護(hù)、強(qiáng)認(rèn)證機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)分段、密鑰管理和持續(xù)監(jiān)控。

本指南基于 CIS Kubernetes 基準(zhǔn)和 NIST 網(wǎng)絡(luò)安全框架等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供 Kubernetes 環(huán)境中企業(yè)級(jí)安全防護(hù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)與優(yōu)秀實(shí)踐。

一、控制平面安全基礎(chǔ)

Kubernetes 控制平面是集群的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，其安全性直接關(guān)系到整個(gè)集群的完整性。控制平面加固應(yīng)從限制 API 服務(wù)器訪問(wèn)和實(shí)施全面加密策略開始。

1. API 服務(wù)器加固

未經(jīng)適當(dāng)訪問(wèn)控制，kube-apiserver 絕不應(yīng)直接暴露在互聯(lián)網(wǎng)上?？赏ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單 curl 命令測(cè)試 API 服務(wù)器的暴露情況：

curl https://my-control-plane-ip:6443/api

若獲得響應(yīng)，則表明 API 服務(wù)器可公開訪問(wèn)，需立即修復(fù)。建議通過(guò)防火墻規(guī)則或安全組將訪問(wèn)限制在內(nèi)網(wǎng)或企業(yè) VPN。

關(guān)鍵 API 服務(wù)器安全配置包括啟用 TLS 加密和證書管理。CIS Kubernetes 基準(zhǔn)要求為 kube-apiserver 設(shè)置以下參數(shù)：

# 關(guān)鍵 kube-apiserver 安全參數(shù)
--tls-cert-file=/etc/kubernetes/pki/apiserver.crt
--tls-private-key-file=/etc/kubernetes/pki/apiserver.key
--client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
--etcd-cafile=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
--encryption-provider-config=/etc/kubernetes/encryption-config.yaml

2. 靜態(tài)數(shù)據(jù)加密

Etcd 數(shù)據(jù)加密為敏感集群信息提供關(guān)鍵保護(hù)。通過(guò)創(chuàng)建 EncryptionConfiguration 對(duì)象配置加密：

apiVersion: apiserver.config.k8s.io/v1
kind: EncryptionConfiguration
resources:
- resources:
 - secrets
 providers:
 - aescbc:
   keys:
   - name: key1
    secret: <32字節(jié)base64編碼密鑰>
 - identity: {}

創(chuàng)建配置后，使用指向該文件的--encryption-provider-config參數(shù)重啟 kube-apiserver。這將確保所有密鑰在存入 etcd 前均被加密，防范備份泄露導(dǎo)致的數(shù)據(jù)暴露風(fēng)險(xiǎn)。

二、基于角色的訪問(wèn)控制實(shí)施

RBAC（Role-Based Access Control）是 Kubernetes 授權(quán)的基石，在集群資源上實(shí)施最小權(quán)限原則。正確配置 RBAC 可防止未授權(quán)訪問(wèn)并限制潛在安全事件的影響范圍。

1. 創(chuàng)建細(xì)粒度角色

首先定義符合組織職責(zé)的特定角色：

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
 namespace: production
 name: pod-reader
rules:
- apiGroups: [""]
 resources: ["pods"]
 verbs: ["get", "watch", "list"]
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
 name: read-pods
 namespace: production
subjects:
- kind: User
 name: jane
 apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
 kind: Role
 name: pod-reader
 apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

此配置授予 production 命名空間內(nèi) pod 的只讀權(quán)限，體現(xiàn)了細(xì)粒度權(quán)限分配原則。除非絕對(duì)必要，否則應(yīng)避免授予集群范圍的管理權(quán)限，這會(huì)顯著增加安全風(fēng)險(xiǎn)。

2. 服務(wù)賬戶安全

為應(yīng)用程序創(chuàng)建僅含必要權(quán)限的專用服務(wù)賬戶：

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
 name: app-service-account
 namespace: application
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
 namespace: application
 name: app-role
rules:
- apiGroups: [""]
 resources: ["configmaps", "secrets"]
 verbs: ["get"]

此方法確保應(yīng)用程序僅以必要權(quán)限運(yùn)行，從而減少潛在攻擊面。

三、網(wǎng)絡(luò)安全與分段

網(wǎng)絡(luò)策略提供關(guān)鍵的微隔離能力，控制 Pod 間及與外部資源的流量。實(shí)施全面的網(wǎng)絡(luò)策略可構(gòu)建縱深防御，防范橫向移動(dòng)攻擊。

1. 默認(rèn)拒絕網(wǎng)絡(luò)策略

通過(guò)實(shí)施默認(rèn)拒絕策略建立基線安全態(tài)勢(shì)：

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

該策略默認(rèn)阻止所有流量，僅允許明確規(guī)則的必需通信。

2. 選擇性允許策略

為必要通信創(chuàng)建特定策略：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
 name: allow-web-to-api
 namespace: production
spec:
 podSelector:
  matchLabels:
   app: api-server
 policyTypes:
 - Ingress
 ingress:
 - from:
  - podSelector:
    matchLabels:
     app: web-frontend
  ports:
  - protocol: TCP
   port: 8080

此配置僅允許 web 前端 Pod 通過(guò) 8080 端口與 API 服務(wù)器通信，實(shí)現(xiàn)精確流量控制。

四、密鑰管理與保護(hù)

Kubernetes 密鑰需要謹(jǐn)慎處理，以防憑證泄露并確保應(yīng)用生命周期中的安全完整性。

1. 外部密鑰管理集成

與外部密鑰管理系統(tǒng)集成以增強(qiáng)安全性：

apiVersion: external-secrets.io/v1beta1
kind: SecretStore
metadata:
 name: vault-backend
 namespace: production
spec:
 provider:
  vault:
   server: "https://vault.company.com"
   path: "secret"
   auth:
    kubernetes:
     mountPath: "kubernetes"
     role: "production-role"

外部密鑰存儲(chǔ)提供自動(dòng)輪換、審計(jì)日志和集中管理等高級(jí)功能。

2. 密鑰輪換自動(dòng)化

使用 kubectl 和自定義腳本實(shí)現(xiàn)密鑰自動(dòng)輪換：

#!/bin/bash
# 自動(dòng)密鑰輪換腳本
kubectl create secret generic db-credentials \
 --from-literal=username=$NEW_USERNAME \
 --from-literal=password=$NEW_PASSWORD \
 --dry-run=client -o yaml | kubectl apply -f -
kubectl rollout restart deployment/application

此方法確保密鑰定期更新而無(wú)需人工干預(yù)。

五、Pod 安全標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施

Pod 安全標(biāo)準(zhǔn)取代已棄用的 PodSecurityPolicies，通過(guò)準(zhǔn)入控制器提供全面的工作負(fù)載保護(hù)。

1. 受限安全配置

為生產(chǎn)工作負(fù)載配置最嚴(yán)格的安全策略：

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
 name: secure-production
 labels:
  pod-security.kubernetes.io/enforce: restricted
  pod-security.kubernetes.io/audit: restricted
  pod-security.kubernetes.io/warn: restricted

此配置強(qiáng)制執(zhí)行受限策略，防止權(quán)限提升并實(shí)施安全最佳實(shí)踐。

2. 自定義安全上下文

定義顯式安全上下文以增強(qiáng)保護(hù)：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
 name: secure-app
spec:
 template:
  spec:
   securityContext:
    runAsNonRoot: true
    runAsUser: 10001
    fsGroup: 10001
   containers:
   - name: app
    securityContext:
     allowPrivilegeEscalation: false
     readOnlyRootFilesystem: true
     capabilities:
      drop:
      - ALL

這些設(shè)置可防止權(quán)限提升，并將容器能力限制在必需功能范圍內(nèi)。

2. 安全監(jiān)控與威脅檢測(cè)

持續(xù)監(jiān)控提供集群安全事件和潛在威脅的實(shí)時(shí)可見性。部署 Falco 進(jìn)行運(yùn)行時(shí)安全監(jiān)控：

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
 name: falco
spec:
 selector:
  matchLabels:
   app: falco
 template:
  spec:
   containers:
   - name: falco
    image: falcosecurity/falco:latest
    securityContext:
     privileged: true
    volumeMounts:
    - name: proc
     mountPath: /host/proc
     readOnly: true

Falco 可檢測(cè)異常行為，包括未授權(quán)系統(tǒng)調(diào)用、權(quán)限提升和可疑網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)。

六、合規(guī)性與漏洞管理

定期合規(guī)審計(jì)確保符合安全框架要求并識(shí)別配置偏差。使用 Trivy 進(jìn)行全面的漏洞掃描：

# 掃描集群漏洞和錯(cuò)誤配置
trivy k8s --report=summary cluster
# 掃描特定命名空間
trivy k8s -n production --severity=CRITICAL --report=all

Trivy 可識(shí)別容器鏡像漏洞、Kubernetes 配置問(wèn)題以及違反 CIS 基準(zhǔn)的情況。

七、總結(jié)

保護(hù) Kubernetes 集群安全需要在所有架構(gòu)組件上實(shí)施多層防護(hù)。通過(guò)加固控制平面、實(shí)施強(qiáng)健的 RBAC 策略、建立網(wǎng)絡(luò)分段、安全管理密鑰、執(zhí)行 Pod 安全標(biāo)準(zhǔn)以及持續(xù)監(jiān)控，企業(yè)可實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)安全防護(hù)。定期合規(guī)審計(jì)和漏洞評(píng)估確保對(duì)不斷演變的威脅提供持續(xù)保護(hù)。成功的關(guān)鍵在于將安全視為開發(fā)和部署流程的組成部分，而非事后補(bǔ)救。這需要安全團(tuán)隊(duì)與 DevOps 工程師協(xié)作，在保障安全的同時(shí)維持運(yùn)營(yíng)效率。