Kubernetes 秘密管理：深度解析與最佳實踐

Kubernetes 作為現代雲端原生應用程式的重要協調平台，其秘密管理機制的重要性不言而喻。秘密管理旨在保護敏感資訊，例如密碼、API 金鑰和證書等，避免這些資訊以明文形式儲存或傳輸，造成安全風險。本文將探討 Kubernetes Secret 資源的型別和使用方法，包含 Opaque Secret 和 Service Account Token 等，並解析如何在不同佈署環境（開發、測試、生產）中組態和管理 Secret。同時，文章也將探討如何利用 Kubernetes 原生加密功能或第三方工具提升 Secret 的安全性，並結合 RBAC 許可權控制機制，限制對 Secret 的存取，確保只有授權人員才能操作敏感資訊。最後，文章將介紹如何將 Kubernetes 與主流雲端供應商的秘密管理服務（如 AWS Secrets Manager、Azure Key Vault 和 GCP Secret Manager）整合，提供更完善的秘密管理解決方案，強化整體安全性並簡化管理流程。

容器與秘密管理：Kubernetes 專家的深度指引

段落標題：Kubernetes 秘密管理的深度解析

玄貓將從零開始，探討 Kubernetes 秘密管理的核心概念與實作技巧。透過這篇文章，讀者將能夠理解 Kubernetes 秘密管理的重要性、實作細節以及潛在的安全風險。

次段落標題：Kubernetes 秘密管理的基本概念

首先，玄貓會介紹 Kubernetes 的起源與設計原則。Kubernetes 是一個開源的容器協調平台，旨在自動化佈署、擴充套件和操作應用程式。其設計原則包括可擴充套件性、可靠性和彈性，這些特性使其成為現代雲端應用程式的理想選擇。

從純硬體到容器化的轉變是現代 IT 環境的一大趨勢。容器化技術讓應用程式能夠在不同環境中一致執行，而 Kubernetes 則進一步提升了容器化應用程式的管理效率。

次段落標題：Kubernetes 的架構與設計原則

Kubernetes 的架構可以分為控制平面和資料平面兩部分。控制平面負責全域性決策和管理，而資料平面則執行實際的工作負載。這種架構設計使得 Kubernetes 能夠高效地管理大規模的容器化應用程式。

  graph TD;
    A[Master Node] --> B[API Server];
    A --> C[etcd];
    A --> D[Controller Manager];
    A --> E[Scheduler];
    F[Worker Node] --> G[Kubelet];
    F --> H[Kube-proxy];
    F --> I[Container Runtime];

此圖示展示了 Kubernetes 的基本架構，包括 Master Node 和 Worker Node 的主要元件。

次段落標題：Kubernetes 秘密管理的實作細節

在 Kubernetes 中，秘密是指敏感資訊，如密碼、金鑰和證書等。這些資訊通常不應該以明文形式儲存或傳輸。Kubernetes 提供了多種方式來管理秘密，包括內建的 Secret 資源和外部秘密管理系統。

次段落標題：為什麼需要 Kubernetes 秘密管理？

秘密管理是保護敏感資訊的關鍵。若未正確管理秘密，可能會導致嚴重的安全漏洞。例如，未加密的秘密可能會被攔截或竊取，進而威脅到整個系統的安全。

次段落標題：探討 Kubernetes Secret 資源

Kubernetes 提供了多種 Secret 資源型別，包括 Opaque、Service Account Token、Docker Config 等。每種 Secret 資源型別都有其特定的使用場景和限制。

次段落標題：Opaque Secret

Opaque Secret 是最常見的 Secret 資源型別，適合用來儲存任意形式的敏感資訊。以下是一個範例：

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: my-secret
type: Opaque
data:
  username: YWRtaW4=
  password: MWYyZDFlMmU2N2Rm

內容解密：

apiVersion: 指定 API 版本，這裡使用的是 v1。
kind: 指定資源型別為 Secret。
metadata: 包含資源的基本資訊，這裡指定了名稱為 my-secret。
type: 指定 Secret 的型別為 Opaque。
data: 包含實際的敏感資訊，這裡使用 base64 編碼來保護資料。

次段落標題：服務帳戶 Token

服務帳戶 Token 是 Kubernetes 用來識別和驗證 Pod 的方式之一。它們通常與內建的服務帳戶機制結合使用。

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: my-service-account-token
type: kubernetes.io/service-account-token
data:
  token: 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

內容解密：

apiVersion: 指定 API 版本，這裡使用的是 v1。
kind: 指定資源型別為 Secret。
metadata: 包含資源的基本資訊，這裡指定了名稱為 my-service-account-token。
type: 指定 Secret 的型別為 kubernetes.io/service-account-token。
data: 包含實際的 Token 資訊，這裡使用 base64 編碼來保護 Token。

次段落標題：安全風險與最佳實踐

雖然 Kubernetes 提供了多種 Secret 資源型別來保護敏感資訊，但仍需注意潛在的安全風險。例如，未加密的 Secret 資源可能會被攔截或竊取。因此，建議使用外部秘密管理系統（如 HashiCorp Vault 或 AWS Secrets Manager）來增強安全性。

此外，玄貓還建議定期檢查和輪換 Secret 資源，以減少潛在風險。同時，限制對 Secret 資源的存取許可權，確保只有授權人員才能檢視或修改敏感資訊。

Kubernetes Secrets 管理與最佳實踐

在現代雲端環境中，Kubernetes Secrets 的管理是一個關鍵的安全議題。本文將探討如何在不同的佈署情境中組態、管理以及安全地存取 Kubernetes Secrets。這些實務經驗和技術分析將幫助你在實際應用中避免常見的錯誤，並提升系統的安全性和穩定性。

秘密資料與修改操作

資料與 `stringData`

在 Kubernetes 中，Secrets 主要用來儲存敏感資訊，如 API 金鑰、密碼和證書等。資料可以以二進位制或字串形式儲存在 data 和 stringData 欄位中。這兩種方式各有優缺點：

data 欄位需要以 Base64 編碼儲存。
stringData 欄位則可以直接儲存明文字串，內部會自動進行 Base64 編碼。

以下範例展示如何使用 stringData 儲存秘密：

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysecret
type: Opaque
stringData:
  username: admin
  password: s3cr3tP@ssw0rd

內容解密：

在這段程式碼中，我們定義了一個名為 mysecret 的 Kubernetes Secret。使用 stringData 欄位，我們直接將 username 和 password 儲存在明文中，這樣更易於閱讀和管理。Kubernetes 會自動將這些字串轉換為 Base64 編碼儲存在叢集中。

更新 Secret

更新 Secret 的方式與建立相似，但需要注意版本控制和資料一致性。以下是更新 Secret 的範例：

kubectl apply -f updated-secret.yaml

其中 updated-secret.yaml 是包含更新後資料的 YAML 檔案。

內容解密：

這段命令會將最新的 Secret 組態應用到叢集中。如果已經存在同名的 Secret，Kubernetes 會自動更新其內容。這種操作需要謹慎處理，避免出現不一致或丟失資料的情況。

刪除 Secret

刪除 Secret 的方法也很簡單，但需要注意該操作是不可逆的：

kubectl delete secret mysecret

內容解密：

這條命令會從 Kubernetes 叢集中刪除名為 mysecret 的 Secret。請確保該操作是必要且安全的，因為一旦刪除，Secret 中的敏感資訊將無法還原。

佈署情境中的 Secret 組態

在不同環境中的 Secret 使用

在開發、測試和生產環境中，Secret 的管理策略可能有所不同：

開發環境：通常允許手動管理和快速變更。
測試環境：需要更嚴格的控制和版本管理。
生產環境：必須高度安全且具備完善的監控和稽核機制。

以下是不同環境下 Secret 的組態範例：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: env-config
data:
  ENVIRONMENT: production

內容解密：

這段程式碼定義了一個 ConfigMap，用來儲存環境變數。根據不同的環境（如開發、測試、生產），我們可以更改 ENVIRONMENT 的值來調整應用程式的行為。這樣做能夠有效地區隔不同環境下的組態和行為。

安全儲存與存取控制

安全儲存

Kubernetes Secrets 預設以 Base64 編碼儲存在 etcd 中，但這並不是真正的加密。為了提高安全性，可以使用 Kubernetes 原生加密功能或第三方工具來進行加密儲存。

以下是使用 Kubernetes 原生加密功能的範例：

apiVersion: apiserver.k8s.io/v1alpha1
kind: EncryptionConfiguration
resources:
  - resources:
    - secrets
    providers:
    - aescbc:
        keys:
        - name: key1
          secret: c2VjcmV0IGlzIHNlY3JldCBzeW5jIHRvIHNlY3JldCBjb25maWd1cmF0aW9uLg==

內容解密：

這段程式碼定義了一個 EncryptionConfiguration 資源，用來組態 Kubernetes API Server 的加密功能。我們指定了對 Secrets 資源進行 AES 加密，並設定了一個加金鑰。這樣可以確保 Secrets 在儲存時是加密狀態，提高了安全性。

RBAC 與 Secret 安全

RBAC 與 Secrets

RBAC（Role-Based Access Control）可以用來精細控制對 Secrets 的存取許可權。以下是如何使用 RBAC 控制對某個名稱空間中的 Secrets 的存取許可權：

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: default
  name: secret-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["secrets"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: read-secrets-binding
subjects:
- kind: User
  name: jane # 假設使用者名稱為 jane
roleRef:
  kind: Role
  name: secret-reader # 上述定義的角色名稱

內容解密：

我們首先定義了一個角色（Role），允許對 Secrets 資源進行 get、watch 和 list 操作。然後透過 RoleBinding，將該角色繫結到特定使用者（假設名稱為 jane）。這樣 jane 就只能對該名稱空間中的 Secrets 執行指定的操作，而無法進行更多操作。

探索雲端秘密儲存方案

AWS Secrets Manager

AWS Secrets Manager 提供了高度安全且易於管理的秘密儲存服務。它支援多種特性如加密、版本控制和自動旋轉鑰匙等。

處理 AWS Secrets Manager 與 EKS 叢集整合

以下是如何整合 AWS Secrets Manager 與 EKS 叢集：

eksctl create cluster \
--name my-cluster \
--region us-west-2 \
--with-oidc \
--alb-implementation arn \
--version "1.21" \
--nodegroup-name standard-workers \
--node-type t3.medium \
--nodes 3 \
--nodes-min 1 \
--nodes-max 4 \
--managed --asg-access --external-dns-access --full-ecr-access --spot --without-nodegroup

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/aws/eks-charts/stable/secrets-store-csi-driver/templates/secrets-store-csi-driver.yaml

helm repo add eks https://aws.github.io/eks-charts/
helm repo update eks

helm install secrets-store-csi-driver eks/secrets-store-csi-driver --namespace kube-system --set syncSecret.enabled=true --set enableSecretRotation=true --set enableAutoRotation=true

kubectl create secret generic aws-secrets-manager-role -n kube-system --from-literal=role_arn=arn:aws:iam::<account-id>:role/<role-name>

內容解密：

首先我們透過 eksctl 工具建立了一個 EKS 叢集並啟用了 OIDC 功能，接著安裝了 Amazon EKS 混合式加密 CIS Driver（Secrets Store CSI Driver）。然後安裝了 secrets-store-csi-driver Helm chart 並組態同步秘密並啟用秘密旋轉功能。最後建立了一個 IAM 輸入卷以便 K8S 與 AWS Secrets Manager 整合使用。

Azure Key Vault 與 AKS 叢集整合

Azure Key Vault 提供了類別似於 AWS Secrets Manager 的功能，支援高用性和詳細的稽核日誌記錄。

GCP Secret Manager 與 GKE 叢集整合

Google Cloud Platform 提供 GCP Secret Manager 作為秘密管理服務，與 Google Kubernetes Engine (GKE) 整合時非常方便。

慣用圖表示意

此圖示展示了 Kubernetes 在不同雲平台上的 Secrets 整合流程：

  graph TD;
    A[Kubernetes Cluster] --> B[AWS Secrets Manager];
    A --> C[Azure Key Vault];
    A --> D[GCP Secret Manager];

    B --> E[Encryption];
    C --> F[High Availability];
    D --> G[Logging and Monitoring];

    E --> H[Secure Storage];
    F --> H;
    G --> H;

內容解密：

此圖示展示了 Kubernetes 叢集如何與不同雲平台上的秘密管理服務進行整合。AWS Secrets Manager 提供強大的加密功能；Azure Key Vault 則強調高用性；GCP Secret Manager 則提供詳細的日誌記錄和監控功能。所有這些特性都有助於實作安全且高效地管理秘密資料。

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。

Kubernetes 秘密管理：深度解析與最佳實踐

容器與秘密管理：Kubernetes 專家的深度指引

段落標題：Kubernetes 秘密管理的深度解析

次段落標題：Kubernetes 秘密管理的基本概念

次段落標題：Kubernetes 的架構與設計原則

次段落標題：Kubernetes 秘密管理的實作細節

次段落標題：為什麼需要 Kubernetes 秘密管理？

次段落標題：探討 Kubernetes Secret 資源

次段落標題：Opaque Secret

內容解密：

次段落標題：服務帳戶 Token

內容解密：

次段落標題：安全風險與最佳實踐

Kubernetes Secrets 管理與最佳實踐

秘密資料與修改操作

資料與 stringData

內容解密：

更新 Secret

內容解密：

刪除 Secret

內容解密：

佈署情境中的 Secret 組態

在不同環境中的 Secret 使用

內容解密：

安全儲存與存取控制

安全儲存

內容解密：

RBAC 與 Secret 安全

RBAC 與 Secrets

內容解密：

探索雲端秘密儲存方案

AWS Secrets Manager

處理 AWS Secrets Manager 與 EKS 叢集整合

內容解密：

Azure Key Vault 與 AKS 叢集整合

GCP Secret Manager 與 GKE 叢集整合

慣用圖表示意

內容解密：

玄貓

資料與 `stringData`