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使用ASM出口网关访问外部mTLS服务

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服务网格 ASM（Service Mesh）出口网关作为网格内流量的统一出口，可以执行TLS/mTLS请求的发起，进而实现全链路的加密通信。同时，出口网关也可以执行丰富的安全策略，实现更加精细的访问控制。在服务网格中，出口网关是实现出口流量管理的最佳方案。本文将介绍如何使用ASM出口网关管理出口流量并发起mTLS通信。

重要

请确保您已经完成在ASM入口网关上配置mTLS服务并限制特定客户端访问中的所有步骤，本文将使用此文档中在ASM和ACK环境部署的应用作为外部mTLS服务端。因此在执行本文中的步骤时，您需要额外创建一套ASM和ACK环境作为主环境。为了方便区别，本文中提到的${ASM网关ip}均代表在ASM入口网关上配置mTLS服务并限制特定客户端访问中使用的入口网关IP，“ACK集群”和“ASM实例”均为主环境资源。

前提条件

已开启sidecar自动注入。具体操作，请参见配置Sidecar注入策略。

步骤一：部署测试应用sleep

部署sleep应用，具体操作，请参见部署sleep应用。

使用ACK集群的kubeconfig，执行以下命令测试访问部署在另一套环境中的httpbin服务。

kubectl exec deploy/sleep -- curl --header "host:test.com" ${ASM网关ip}/status/418

预期输出：

    -=[ teapot ]=-

       _...._
     .'  _ _ `.
    | ."` ^ `". _,
    \_;`"---"`|//
      |       ;/
      \_     _/
        `"""`

步骤二：开启REGISTRY_ONLY并创建ServiceEntry

Sidecar支持配置外部访问策略为REGISTRY_ONLY，开启之后pod只能访问通过ServiceEntry注册的服务。您可以根据需要选择是否开启此项功能。具体开启步骤，请参见步骤二：开启REGISTRY_ONLY。开启之后，访问未经注册的服务将会返回502 Bad Gateway。

使用以下内容，为test.com配置ServiceEntry。具体操作，请参见创建集群外服务。

apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: ServiceEntry
metadata:
  name: test-com
  namespace: default
spec:
  endpoints:
    - address: ${ASM网关IP}  
  hosts:
    - test.com
  location: MESH_EXTERNAL
  ports:
    - name: http
      number: 80
      protocol: HTTP
    - name: https
      number: 443
      protocol: HTTPS
  resolution: STATIC

完成配置后，即可正常从sleep Pod中访问httpbin服务。

步骤三：创建ASM出口网关，并让HTTP协议请求经过出口网关

  1. 创建出口网关，配置HTTP协议和80端口，并打开双向TLS认证开关。此开关打开之后，网格中其他工作负载向网关发送流量时会自动使用mTLS，该mTLS的证书由网格统一管理。具体操作，请参见创建出口网关。

  2. 使用以下内容，创建网关规则。具体操作，请参见创建网关规则。

    apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: Gateway
metadata:
  name: egress-gateway
  namespace: default
spec:
  selector:
    istio: egressgateway
  servers:
  - hosts:
    - '*'
    port:
      name: http
      number: 80
      protocol: HTTPS
    tls:
      mode: ISTIO_MUTUAL

    网关规则中声明了出口网关在80端口上开启mTLS监听，并且使用网格统一提供的证书。

  3. 使用以下内容，创建虚拟服务。

    apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: egressgateway-vs
spec:
  hosts:
  - test.com
  gateways:
  - egress-gateway  # 上一步创建的网关规则名称。
  - mesh
  http:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway.istio-system.svc.cluster.local
        port:
          number: 80
      weight: 100
  - match:
    - gateways:
      - egress-gateway
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: test.com
        port:
          number: 80
      weight: 100

    创建虚拟服务后，Sidecar中的test.com的流量将会发送给出口网关，出口网关收到的test.com流量将发送给真正的test.com ServiceEntry。

  4. 执行以下命令，在sleep应用的Pod中访问test.com。

    kubectl exec deploy/sleep -- curl --header "host:test.com" ${ASM网关ip}/status/418

    预期输出：

        -=[ teapot ]=-

       _...._
     .'  _ _ `.
    | ."` ^ `". _,
    \_;`"---"`|//
      |       ;/
      \_     _/
        `"""`

  5. 使用ASM实例的kubeconfig，执行以下命令。

    kubectl -n istio-system logs ${出口网关pod名称}| tail -1

    预期输出：

    {"authority_for":"test.com","bytes_received":"0","bytes_sent":"135","downstream_local_address":"192.168.36.32:80","downstream_remote_address":"192.168.36.29:58146","duration":"8","istio_policy_status":"-","method":"GET","path":"/status/418","protocol":"HTTP/1.1","request_id":"9f7b5475-6e45-4700-a85a-e00835b6b6c0","requested_server_name":"outbound_.80_._.istio-egressgateway.istio-system.svc.cluster.local","response_code":"418","response_flags":"-","route_name":"-","start_time":"2024-07-29T03:05:58.421Z","trace_id":"-","upstream_cluster":"outbound|80||test.com","upstream_host":"${ASM网关IP}:80","upstream_local_address":"192.168.36.32:52838","upstream_response_time":"7","upstream_service_time":"7","upstream_transport_failure_reason":"-","user_agent":"curl/8.1.2","x_forwarded_for":"192.168.36.29"}

    可以看到，上述日志可以确认该服务经过了ASM出口网关。

当前的请求链路是：sleep pod --> istio-egressgateway --> istio-ingressgateway --> httpbin。其中：

  • sleep pod --> istio-egressgateway这段是mTLS流量。

  • istio-egressgateway --> istio-ingressgateway这段是明文流量。

  • istio-ingressgateway --> httpbin这段是mTLS流量。

显然，两个网关之间交互通过明文是不安全的。由于服务端网关已经支持了mTLS，因此只需要客户端出口网关支持发起mTLS请求即可。

步骤四：在出口网关中将HTTP请求升级为mTLS流量

  1. 使用以下内容，更新虚拟服务。

    apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: egressgateway-vs
spec:
  hosts:
  - test.com
  gateways:
  - egress-gateway
  - mesh
  http:
  - match:
    - gateways:
      - mesh
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: istio-egressgateway.istio-system.svc.cluster.local
        port:
          number: 80
      weight: 100
  - match:
    - gateways:
      - egress-gateway
      port: 80
    route:
    - destination:
        host: test.com
        port:
          number: 443  # 只修改了这一行
      weight: 100

    这里的更新只是将发送给test.comServiceEntry80端口的流量改为了443端口。

  2. 导入mTLS证书，即在ASM入口网关上配置mTLS服务并限制特定客户端访问中使用的证书。请确保此处导入的证书名称为test.client。具体操作，请参见使用ASM证书管理。您也可以使用kubectl直接创建secret完成证书导入。使用ACK集群的kubeconfig，执行以下命令。

    kubectl create -n istio-system secret generic test.client \
  --from-file=tls.key=client.key.pem \
  --from-file=tls.crt=clientcert.pem \
  --from-file=ca.crt=cacert.pem

  3. 使用以下内容，创建目标规则。

    apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: DestinationRule
metadata:
  name: originate-mtls-for-test-com
spec:
  host: test.com
  trafficPolicy:
    loadBalancer:
      simple: ROUND_ROBIN
    portLevelSettings:
    - port:
        number: 443
      tls:
        mode: MUTUAL
        credentialName: test.client
        sni: test.com

  4. 执行以下命令，再次测试访问。

    kubectl exec deployment/sleep -it -- curl --header "host:test.com" ${ASM网关IP}/status/418

    预期输出：

    RBAC: access denied%

    可以看到请求被拒绝。这是由于这里复用了在ASM入口网关上配置mTLS服务并限制特定客户端访问中的客户端证书，其中配置了禁止test.client访问status/418路径。

  5. 执行以下命令，访问status/200路径。

    kubectl exec deploy/sleep -it -- curl --header "host:test.com" ${ASM网关IP}/status/200 -I

    预期输出：

    HTTP/1.1 200 OK
server: envoy
date: Mon, 29 Jul 2024 03:33:50 GMT
content-type: text/html; charset=utf-8
access-control-allow-origin: *
access-control-allow-credentials: true
content-length: 0
x-envoy-upstream-service-time: 5

    可以看到访问正常。

  6. 执行以下命令，查看出口网关访问日志。

    kubectl -n istio-system logs ${出口网关pod名称}| tail -1

    预期输出：

    {"authority_for":"test.com","bytes_received":"0","bytes_sent":"19","downstream_local_address":"192.168.36.32:80","downstream_remote_address":"192.168.36.29:58146","duration":"3","istio_policy_status":"-","method":"GET","path":"/status/418","protocol":"HTTP/1.1","request_id":"82394ec4-cf13-45cb-ae4c-cb1873fbccda","requested_server_name":"outbound_.80_._.istio-egressgateway.istio-system.svc.cluster.local","response_code":"403","response_flags":"-","route_name":"-","start_time":"2024-07-29T03:34:36.647Z","trace_id":"-","upstream_cluster":"outbound|443||test.com","upstream_host":"${ASM网关IP}:443","upstream_local_address":"192.168.36.32:42214","upstream_response_time":"2","upstream_service_time":"2","upstream_transport_failure_reason":"-","user_agent":"curl/8.1.2","x_forwarded_for":"192.168.36.29"}

    可以看到这条请求访问了入口网关的443端口，这个端口上只提供mTLS服务。

步骤五：后续配置

sleep Pod发起的是HTTP请求，在经过Sidecar和出口网关之后，全链路均使用了mTLS加密。mTLS加密是执行客户端身份认证的基础，在请求链路中，您可以在两个地方配置授权策略，限制客户端行为。

  1. 使用以下内容，在出口网关上配置授权策略，这可以限制集群内哪些服务可以访问test.com服务。

    apiVersion: security.istio.io/v1beta1
kind: AuthorizationPolicy
metadata:
  labels:
    gateway: egressgateway
  name: test
  namespace: istio-system
spec:
  action: DENY
  rules:
    - from:
        - source:
            principals:
              - cluster.local/ns/default/sa/sleep
      to:
        - operation:
            hosts:
              - test.com
            paths:
              - /headers
  selector:
    matchLabels:
      istio: egressgateway

    此配置限制了sleep Pod通过出口网关访问test.com的/headers路径。

  2. 在入口网关上配置授权策略，可以限制直接访问入口网关的客户端身份。在步骤四中，由于之前在入口网关上配置的授权策略，使得当前出口网关无法访问/status/418路径。

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