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Multi-Cluster PKI + Istio-Rezept: Praktisches Beispiel für eine vertrauenswürdige und skalierbare PKI für Ihr Service Mesh

PKI

Dieser Artikel wurde gemeinsam verfasst von Cristofer Ten Eyck, Senior Solution Engineer bei Keyfactor und Jimmy Song, Developer Advocate bei Tetrate

In der sich entwickelnden Landschaft von Cloud-nativen Anwendungen ist die Sicherung von Service-Meshes über mehrere Cluster hinweg entscheidend für die Gewährleistung von Sicherheit und Compliance.

Istio, ein führendes open-source Service-Mesh, bietet Tools zur Sicherung der Kommunikation zwischen Microservices. Die Implementierung einer robusten und skalierbaren Public-Key-Infrastruktur (PKI) zur Verwaltung von Zertifikaten in dieser Umgebung bleibt jedoch eine große Herausforderung. 

In diesem Blog befassen wir uns mit der Implementierung einer PKI-Lösung unter Verwendung der EJBCA open-source PKI für ein Istio-Service-Mesh, das mehrere Cluster umfasst. Wir konzentrieren uns auf die Einrichtung von EJBCA, die Konfiguration des externen Zertifikatsausstellers cert-manager EJBCA und die automatische Zertifikatserneuerung für Ihre Istio-Workloads. Dieser Leitfaden hilft Ihnen beim Aufbau einer vertrauenswürdigen und skalierbaren PKI, die sichere, konforme und widerstandsfähige Service Meshes ermöglicht. 

Warum Multicluster? Multicluster-Bereitstellungen werden immer beliebter, da Unternehmen ihre Kubernetes-Infrastruktur erweitern. Istio-Setups mit mehreren Clustern bieten eine verbesserte Verfügbarkeit, Fehlertoleranz und Isolierung von Arbeitslasten über Cluster hinweg.

Verständnis der PKI und ihrer Rolle in Service Meshes 

PKI ist ein Eckpfeiler der modernen digitalen Sicherheit. Sie umfasst die Verwaltung von Schlüsseln und Zertifikaten, um eine sichere Kommunikation zwischen Entitäten zu gewährleisten, seien es Benutzer, Anwendungen oder Dienste. Im Kontext eines Service-Meshes wie Istio ist eine effektive PKI für die Sicherung der Kommunikation zwischen Microservices unerlässlich, insbesondere in Multi-Cluster-Umgebungen. 

EJBCA bietet eine open-source Lösung für die Verwaltung einer PKI im großen Maßstab. Im Vergleich zu anderen Optionen wie OpenSSL oder der integrierten PKI von Istio bietet EJBCA eine voll funktionsfähige PKI für Unternehmen, die sich für einfache bis hin zu komplexeren und vielseitigen Implementierungen eignet. EJBCADie Fähigkeiten der PKI gehen über das Ausstellen von mTLS-Zertifikaten hinaus und bieten Compliance-Funktionen, sichere Skalierbarkeit, Krypto-Flexibilität und die Integration in eine Vielzahl von Anwendungen. 

Istio, EJBCA und cert-manager  

Einrichten einer PKI für eine Multicluster-Istio-Umgebung mit EJBCA. Hier ist alles enthalten:

  1. Umwelt Vorbereitung: Wir verwenden ein MicroK8s-Multicluster-Istio-Setup, das aus einem primären und einem Remote-Cluster besteht. Beide Cluster sind so konfiguriert, dass sie mit EJBCA als Stammzertifizierungsstelle (CA) arbeiten.
  2. cert-manager Integration: Wir zeigen die Integration von cert-manager mit EJBCA, einschließlich der Konfiguration des EJBCA custom issuer. cert-manager wird die Ausstellung und Erneuerung von Zertifikaten übernehmen.
  3. Automatische Zertifikatserneuerung: Eine zentrale Herausforderung bei der PKI-Verwaltung ist die automatische Erneuerung von Zertifikaten vor deren Ablauf. cert-manager kann mit EJBCA eine nahtlose, anwendungstransparente Zertifikatserneuerung in allen Clustern erreichen.

Einrichtung der Architektur mit Istio unter Verwendung von EJBCA als externe CA

Architektur-Setup mit Istio unter Verwendung von EJBCA als externe CA, eine Zusammenfassung auf höchster Ebene 

In diesem Abschnitt werden die Schritte zur Einrichtung von Istio auf Kubernetes-Clustern mit EJBCA als externe Zertifizierungsstelle (CA) beschrieben. Die Einrichtung umfasst die Konfiguration von zwei MicroK8s-Clustern mit MetalLB für den Lastausgleich, die Integration von EJBCA für die Zertifikatsverwaltung und die Installation von Istio-Komponenten mit Helm. Die vollständige Anleitung finden Sie hier:

Die wichtigsten Schritte sind: 

  1. Installieren und Konfigurieren von Helm-Repositories: Fügen Sie die erforderlichen Helm-Repositories für Istio, cert-manager und EJBCA hinzu.
  2. Setzen Sie cert-manager ein und EJBCA: Installieren Sie cert-manager mit Helm in den primären und entfernten Clustern, gefolgt von der Bereitstellung von EJBCA mit einem benutzerdefinierten Aussteller. Dieser Schritt umfasst auch die Erstellung und Speicherung der erforderlichen Zertifikate als Kubernetes-Geheimnisse.
  3. Konfigurieren Sie Istio mit EJBCA: Erstellen Sie einen benutzerdefinierten Issuer in Kubernetes, der auf die Instanz EJBCA verweist, um Zertifikate auszustellen. Dieser Issuer wird dann in die Istio-Konfiguration integriert.
  4. Istio-Komponenten installieren: Installieren Sie den cert-manager-istio-csr, um die Zertifikatsignierungsanfragen von Istio zu bearbeiten, gefolgt von der Installation der Basiskomponenten von Istio, Istio CNI (Container Network Interface), Istiod (Istio control plane) und dem Istio Ingress Gateway.
  5. Anpassungen und Überschreibungen: Wenden Sie benutzerdefinierte Werte an, um das Verhalten von Istio anzupassen, z. B. bestimmte Cluster-IDs, Vertrauensdomänen und DNS -Konfigurationen für die sichere Kommunikation zwischen Diensten.
  6. Automatische Zertifikatserneuerung: Das Setup ist so konfiguriert, dass cert-manager die Zertifikate automatisch erneuert, bevor sie ablaufen, ohne die laufenden Anwendungen zu stören.

Flussdiagramm, das den Prozess der Ausstellung und Erneuerung von mTLS-Zertifikaten in Istio darstellt

Oben sehen Sie das Flussdiagramm, das den Prozess der Ausstellung und Erneuerung von mTLS-Zertifikaten in Istio darstellt. Es veranschaulicht den Fluss von der Istiod-Kontrollebene, die die Envoy-Konfiguration vorantreibt, bis zur endgültigen Ausstellung des Zertifikats durch EJBCA. 

Bewährte PKI-Praktiken und Konformität 

Der Aufbau einer sicheren PKI für Ihr Istio-Service-Mesh umfasst mehr als nur die Einrichtung einer PKI und die Ausstellung von Zertifikaten. Es erfordert die Einhaltung von Best Practices und Vorschriften, um sicher und zukunftssicher zu sein. Hier sind einige wichtige Punkte zu beachten: 

  1. Einhaltung von Vorschriften: Stellen Sie sicher, dass Ihre PKI-Implementierung den gesetzlichen Anforderungen wie dem EU Cyber Resilience Act und der US Executive Order on Improving the Nation's Cybersecurity entspricht. Dazu gehören die Implementierung einer widerstandsfähigen Architektur, die Aufrechterhaltung von Prüfpfaden und die Gewährleistung robuster Schlüsselverwaltungspraktiken.
  2. Krypto-Beweglichkeit und Quanten-Bereitschaft: Da sich die kryptografischen Standards weiterentwickeln, muss Ihre PKI flexibel genug sein, um sich an neue Algorithmen und Schlüssellängen anzupassen. Mit dem möglichen Aufkommen von Quantencomputern wird es immer wichtiger, quantenfähig zu sein.
  3. Zusammenarbeit mit InfoSec: Eine effektive Zusammenarbeit mit Ihrem Team für Informationssicherheit (InfoSec) ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Sicherheit und Konformität Ihrer PKI. Dazu gehören regelmäßige Überprüfungen der Sicherheitsrichtlinien, laufende Schulungen und die Gewährleistung, dass die PKI-Verwaltungsprozesse mit den Sicherheitszielen des Unternehmens übereinstimmen.

Sichere Zertifikatsverwaltung erreichen

Die Implementierung einer PKI für ein Istio Service Mesh in einer Multicluster-Umgebung kann entmutigend erscheinen, aber mit den richtigen Tools und Praktiken kann sie effizient und effektiv durchgeführt werden. EJBCA In Kombination mit cert-manager bietet die PKI von Istio eine Lösung für die Verwaltung von Zertifikaten im großen Maßstab, die sicherstellt, dass Ihre PKI für das Istio Service Mesh sowohl sicher als auch konform ist. 

Wenn Sie die in diesem Leitfaden beschriebenen Schritte befolgen, werden Sie in der Lage sein, eine vertrauenswürdige PKI einzurichten, eine nahtlose und robuste Zertifikatsverwaltung zu erreichen und effektiv mit Ihrem InfoSec-Team zusammenzuarbeiten, um die Sicherheit Ihres Servicenetzes zu gewährleisten.  

Weitere Ressourcen und detailliertere Informationen zu den in diesem Blog behandelten Themen finden Sie unter den unten aufgeführten Links und Referenzen. 

Ressourcen