Kubernetes Secret 災難復原與機密管理策略

– 11 分鐘閱讀

Kubernetes Secret 的安全管理對於保障系統穩定和資料安全至關重要。實施有效的災難復原策略能降低服務中斷風險，同時也需考量跨團隊合作及工具選型，例如 Velero、Kubestr 和 Kasten K10 等，才能確保備份和還原流程的順暢。OrgX 的成功案例展示了完善的 DRP 與跨團隊合作的重要性，也凸顯了加密備份和安全還原流程的必要性。然而，管理 Kubernetes Secret 也面臨諸多挑戰，例如機密零的單點失效風險、機密存取膨脹導致的許可權過度授予，以及機密代客泊車模式帶來的安全隱憂。應對這些挑戰，需要多管齊下，包括匯入多因素驗證、鑰匙分割、硬體安全模組、沙米爾秘密分享和持續監控等安全措施。此外，實施嚴格的群組策略、定期掃描存取許可權、根據角色的存取控制和即時存取策略，也有助於降低機密存取膨脹的風險。最後，針對機密代客泊車模式，需要仔細評估安全性和可控性，確保敏感資料在委託處理過程中得到充分保護。

Kubernetes 秘密（Secrets）災難復原策略

在 Kubernetes 環境中，秘密（Secrets）是保護敏感資訊的關鍵組成部分。然而，由於 Kubernetes 環境的動態性質，確保這些秘密的安全性並進行有效的災難復原（Disaster Recovery, DRP）是一項重要且具挑戰性的任務。本文將探討在 Kubernetes 中管理 Secret 的災難復原策略，並提供實際案例和技術選型建議。

災難復原計畫（DRP）的重要性

在 Kubernetes 環境中，秘密（Secrets）的動態變化可能會影響現有的災難復原計畫（DRP）的效能。因此，定期檢視和更新 DRP 是確保其與環境持續相關的必要措施。盡可能自動化備份更新流程，以確保每當有變更時都能及時進行備份。

跨團隊合作

定期涉入相關團隊（如 DevOps、安全、IT 等）參與測試和更新流程，以確保對系統進行全面審查。這樣的合作可以確保災難復原策略的穩健性和靈活性。

工具及解決方案

目前有多種工具可以幫助在 Kubernetes 中進行災難復原。以下是一些值得注意的工具：

  • Velero：支援備份和還原操作，並能處理 etcd 資料，適合用來備份 Kubernetes Secret。
  • Kubestr：可驗證備份和還原策略的有效性。
  • Kasten K10：提供全面的平台來管理 Kubernetes 應用程式資料，包括備份和還原。

此圖示

實際案例：OrgX 的成功復原

讓我們來看一個簡單的例子，OrgX 是一家成功處理了 Kubernetes Secret 災難復原場景的組織：

  • DRP：OrgX 有完善的 DRP，並定期進行模擬演練或「遊戲日」（gamedays），以驗證其有效性。這些準備工作為實際災難場景做好了準備。
  • 跨功能團隊合作：在災難發生時，跨功能團隊啟動了 DRP。不同部門之間的集體努力是有效執行復原計畫的關鍵。
  • 保護秘密：作為復原的一部分，團隊從 AWS S3 桶中檢索了加密的 Secret 備份。解密和還原 Secret 的過程由授權人員使用安全程式來處理。Secret 被還原到 Secret 儲存函式庫中，確保了 Secret 在整個過程中的完整性。
  • 服務連續性：迅速行動和嚴格遵守 DRP 使得 OrgX 能夠迅速還原其 Kubernetes Secret。這種迅速反應最小化了服務中斷，並確保應用程式使用最新的 Secret 值。

挑戰與風險：管理 Kubernetes Secrets

在 Kubernetes 環境中管理 Secret 是保護敏感資訊（如 API 金鑰、密碼、憑證等）的一項關鍵任務。有效管理 Secret 可以防止未經授權的人員存取關鍵資訊，並確保服務正常執行。然而，這項任務伴隨著各種挑戰和潛在風險需要妥善處理。本文將探討管理 Kubernetes Secrets 的各種挑戰和風險，並提出緩解策略來增強 Secrets 的安全性。

Kubernetes Secrets 的基本概念及其安全風險

Kubernetes Secrets 是用來儲存敏感資訊的機制之一。然而，由於它們儲存在叢集內部且易於存取，因此存在一定的安全風險。

不同階段中的挑戰與風險

建立階段

  1. 資料暴露風險：若未正確組態存取許可權或使用不安全的通訊通路傳輸敏感資料，可能會導致資料洩露。
  2. 加密問題：未加密或加密不夠強壯可能會使 Secret 被破解。

儲存階段

  1. 未經授權存取：叢集內部人員可能會獲得不當存取許可權。
  2. 儲存媒介安全性：如果儲存介質本身不夠安全（例如容易被物理攻擊），Secret 也會受到威脅。

使用階段

  1. 運作時間範圍內洩露風險：Secret 在執行時可能會被記錄或洩露。
  2. 依賴技術弱點：應用程式可能會因技術漏洞而洩露 Secret。

嚴重威脅：內部人員攻擊

內部人員攻擊是最嚴重且最難防範的一種威脅。內部人員通常已經擁有一定程度上的存取許可權，因此需要特別注意如何監控和控制這些許可權。

效率及可靠性問題

Secret 的變更頻繁且多樣化時，管理 Secret 的效率及可靠性也會成為挑戰之一。

飛行檢查清單

  1. 存取控制：建立嚴格且細緻的存取控制機制。
  2. 加密措施：確保所有秘密都已經加密儲存與傳輸。
  3. 監控與稽核：持續監控對秘密操作的人員活動。
  4. 定期旋轉密碼與金鑰：
  5. 針對高風險區域設定更嚴格規範。
小段落標題：技術選型分析

不同工具都各有優劣：

  • Velero 偏向簡單易用
  • Kubestr 提供強大驗證能力
  • Kasten K10 則提供更全面功能
小段落標題：未來趨勢預測

預測未來模型將更智慧化：

小段落標題：實務應用評估

實際使用情況：

def secret_rotation():
    # 擬真演練模擬資料生成
    for i in range(5):
        secret = f"secret_{i}"
        print(f"Rotating secret: {secret}")
# 自動化旋轉機制

內容解密：

此段落展示 Python 函式 secret_rotation() 用於模擬自動旋轉機制， 該函式透過迴圈生成五個假設秘密並顯示其旋轉過程， 此處展示自動化旋轉機制可以提高秘密管理效率及安全性，

管理密碼的挑戰與風險

在現代軟體開發與維運中，密碼管理是一個關鍵且敏感的領域。為了有效地管理密碼，我們需要了解其背後的技術需求、潛在挑戰及風險。本文將探討密碼管理系統的各個階段，並提供實務經驗與解決方案。

密碼管理的技術需求

為了跟隨本章節的內容並實作所討論的策略與做法，您需要以下技術與安裝：

  • Kubernetes 叢集：您需要一個運作中的 Kubernetes 叢集來管理環境中的密碼。您可以使用 Amazon Elastic Kubernetes Service（Amazon EKS）、Azure Kubernetes Service（AKS）或 Google Kubernetes Engine（GKE）等受管 Kubernetes 服務來設定，或是使用 minikube 或 Kind 來設定本機叢集。
  • kubectl：這是 Kubernetes 命令列工具，允許您與 Kubernetes 叢集互動。這對於在叢集中佈署及管理資源是不可或缺的。
  • 密碼管理工具：您需要了解如何使用內部或外部工具來管理密碼，或者對 HashiCorp Vault、CyberArk、AWS Secrets Manager、Azure Key Vault 和 GCP Secret Manager 等工具有一定的瞭解。此外，建議您在閱讀完第 8、9 和 10 章後，再回頭參考本章。

深入理解密碼管理系統

密碼管理系統從簡單工具演變成複雜實體，途中面臨各種獨特的挑戰與風險。這段旅程包括以下幾個階段：

初期設定

在密碼管理系統的初期設定階段，主要挑戰在於建立一個基本的結構，具備安全儲存和加密功能。此時，存取控制僅限於專屬行政存取，主要安全風險在於安全儲存和加密的基本層面。挑戰在於明確界定誰擁有行政存取許可權。

細粒度存取控制

隨著系統擴充套件以容納使用者和服務呼叫者，挑戰變得更加複雜。實施細粒度存取控制至關重要；這必須在不創造安全漏洞的情況下進行。這個階段也引入了身分驗證風險，特別是在處理人員和機器或服務身分驗證時。

平台整合

接下來的階段涉及與各種平台如 Active Directory、Lightweight Directory Access Protocol（LDAP）或特定操作員整合。這引入了新的挑戰和風險。整合挑戰在於確保無縫整合而不創造新的漏洞。資料同步也存在風險，特別是在維持資料完整性期間同步至 LDAP 等系統時。

落實可用性及稽核

第四階段引入了可用性功能、韌性和稽核。在此階段，挑戰包括安全加密和存取遠端備份、設計穩健的災難還原計劃及實施安全且符合規範的稽核追蹤。平衡可用性與安全性也成為需要解決的風險。

法規遵循

最後一個階段涉及遵循法規。挑戰在於符合法規而不影響功能性。長期儲存也存在風險，這與管理法律要求長期儲存相關。這個階段對於確保秘密管理系統的持續合法性和安全性至關重要。

隨著每個階段推進

隨著每個階段推進，從基礎安全到複雜整合、可用性增強、韌性、稽核和法規遵循，每一步都增加了複雜性。理解這些方面對於有效管理秘密至關重要，特別是在像 Kubernetes 這樣的環境中，秘密管理必須堅固且靈活以滿足各種需求。

常見安全風險

接下來我們將探討秘密管理領域中具體的安全風險。從單一主鍵問題到存取控制許可權的擴充套件及代理授權，以及與其他平台整合帶來的一些挑戰，這些挑戰需要深思熟慮的策略和解決方案。

秘密零（Secret Zero）

秘密零指的是所有秘密都受一個主鍵或最終秘密保護的情況，類別似於「國王之鑰」。想象一下將所有密碼儲存在雲端上，由單一密碼保護；為了方便起見，你將該主密碼放置在雲端上的文字檔案中。駭客只需找到或猜出這個唯一密碼即可解鎖一切。這把主鍵被稱為「秘密零」。它類別似於將所有蛋放在一個籃子裡或者將所有鑰匙鎖在抽屜裡，而抽屜鑰匙則放在口袋裡。

此設定創造了一個重大攻擊點：如果該鍵被破解，攻擊者就可以無限制地存取一切秘密。想想看所有你的不同密碼和敏感資料被鎖在門後面而門鑰則被放置在地毯下面；這展示了秘密零情況下可能發生的嚴重後果。

管理機密的挑戰與風險

在現代資訊安全中，管理機密（secrets）是一個至關重要且具有挑戰性的任務。機密零（secret zero）概念強調了管理主要秘密（master secret）的重要性，但這同時也帶來了許多風險和挑戰。以下是玄貓對這些風險及其解決方案的深入分析。

機密零的風險與挑戰

機密零（secret zero）概念強調管理主要秘密（master secret）的重要性，但這同時也帶來了許多風險和挑戰。以下是一些主要的風險：

  • 單一失敗點（Single Point of Failure, SPOF）： 主要秘密成為惡意攻擊者的目標。如果攻擊者獲得這個鑰匙，他們將能夠取得一切。
  • 管理複雜性： 保護主秘密成為至關重要且具有挑戰性的任務，因為其被破壞可能導致災難性後果。
  • 內部威脅： 有許可權存取主要秘密的員工或利益相關者可能誤用它，無論是有意或無意。
  • 合規問題： 在某些監管環境中，擁有一個主秘密可能違反某些標準或最佳實踐。

機密零的解決方案

為了增強主秘密的安全性，有一些有效的措施可以採取：

  • 多因素驗證（Multi-Factor Authentication, MFA）： 透過要求多種形式的身份驗證來增加安全層級，從而提高存取許可權的安全性。
  • 鑰匙分割： 將主秘密分成多個部分並分別儲存，確保即使其中一部分被破壞也不會完全暴露。
  • 硬體安全模組（Hardware Security Modules, HSMs）： 使用HSM來儲存主秘密或其碎片，提供額外的物理保護。
  • 沙米爾秘密分享（Shamir’s Secret Sharing, SSS）： 這種方法將私人資訊分配給一組人員，確保只有達到一致的組成員才能揭示秘密。
  • 持續監控： 持續監控未經授權的存取嘗試，並定期稽核存取記錄，以便早期偵測可疑活動。

在公有雲端服務提供者如AWS、Azure和GCP上，機密零問題通常不存在，因為這些平台已經有現成的身份和存取機制來管理角色和許可權。然而，在本地或私有雲環境中，這個問題仍然存在，需要採取措施來確保單一秘密不會被竊取。

一些供應商選擇使用如API金鑰和其他機器引數（如CPU ID或IP位址）的機器驗證方法。但是這些方法也可能被破壞——API金鑰可以被竊取，引數如IP地址可以被偽造，導致機密零問題依然存在。

機密存取膨脹

機密存取膨脹指的是在IT組織內部不必要擴充套件對機密資訊的存取。最初，機密可能僅由特定LDAP群組存取；然而隨著時間推移，群組可能會擴大到包括其他子群組，從最初的少數人擴充套件到數百人。以下是一些具體例子：

  • 群組擴大範例： 一個最初由10人組成的LDAP群組擴充套件到400人，包括各種子群組，失去了細粒度和特異性。
  • 管理員群組擴大範例： 外部工程師被新增為管理員以取得臨時存取許可權，但他們依然留在群組中，導致管理員群組爆炸性增長。

機密存取膨脹的風險與挑戰

不加區別地擴充套件對機密資訊的存取許可權會隨著時間增加風險：

  • 失去細粒度控制： 從10人擴充套件到400人的群組增長會導致對誰能存取機密資訊失去精確控制。
  • 增加暴露於威脅： 新增外部工程師作為永久管理員會增加機密資訊洩露或誤用的風險。
  • 管理複雜性： 管理膨脹後的存取許可權變得越來越複雜且耗時。
  • 合規問題： 載荷式增長可能導致違反合規法規。

機密存取膨脹的解決方案

為了管理機密存取膨脹風險，可以採用以下策略：

  • 嚴格群組政策： 防止管理員群組中的子群組存在，以維持對機密存取的控制。
  • 定期掃描： 定期掃描存取許可權和群組成員資格以識別任何膨脹前兆。
  • 根據角色的存取控制（Role-Based Access Control, RBAC）： 確保使用者僅能存取其角色所需的資訊。
  • 即時存取（Just-In-Time, JIT）：只在特定時間段授予對應用程式或系統必要之需求時提供授權
  • 步進式驗證（Step-up Authentication）： 需要使用者進行等同或更高階別資源保護策略下之驗證
  • 追蹤指標： 追蹤和反思任何增長並將其與建立標準進行比較以作為早期警告訊號。

機密代客泊車

在現代技術環境中，「機密代客泊車」概念類別似於把車鑰交給代客泊車員。機密被交給整合子系統處理特定工作負載或作業任務。這種模型常見於需要動態讀寫敏感資訊而無法實作靜態保護方式之情境。

@startuml
skinparam backgroundColor #FEFEFE
skinparam componentStyle rectangle

title Kubernetes Secret 災難復原與機密管理策略

package "Kubernetes Cluster" {
    package "Control Plane" {
        component [API Server] as api
        component [Controller Manager] as cm
        component [Scheduler] as sched
        database [etcd] as etcd
    }

    package "Worker Nodes" {
        component [Kubelet] as kubelet
        component [Kube-proxy] as proxy
        package "Pods" {
            component [Container 1] as c1
            component [Container 2] as c2
        }
    }
}

api --> etcd : 儲存狀態
api --> cm : 控制迴圈
api --> sched : 調度決策
api --> kubelet : 指令下達
kubelet --> c1
kubelet --> c2
proxy --> c1 : 網路代理
proxy --> c2

note right of api
  核心 API 入口
  所有操作經由此處
end note

@enduml
描述：

此圖示描述了一個簡單情境：主系統將敏感資料委託給代客泊車系統處理特定工作負載。代客泊車系統再將資料傳遞給工作負載進行處理。

玄貓 BlackCat

玄貓 BlackCat

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。