1.13. セキュリティー

サービスメッシュアプリケーションが複雑な配列のマイクロサービスで構築されている場合、Red Hat OpenShift Service Mesh を使用してそれらのサービス間の通信のセキュリティーをカスタマイズできます。Service Mesh のトラフィック管理機能と共に OpenShift Container Platform のインフラストラクチャーを使用すると、アプリケーションの複雑性を管理し、マイクロサービスのセキュリティーを確保できるようにします。

作業を開始する前に

プロジェクトがある場合は、プロジェクトを ServiceMeshMemberRoll リソース に追加します。

プロジェクトがない場合は、Bookinfo サンプルアプリケーション をインストールし、これを ServiceMeshMemberRoll リソースに追加します。サンプルアプリケーションは、セキュリティーの概念を説明するのに役立ちます。

1.13.1. Mutual Transport Layer Security (mTLS) について

Mutual Transport Layer Security (mTLS) は、二者が相互認証できるようにするプロトコルです。これは、一部のプロトコル (IKE、SSH) での認証のデフォルトモードであり、他のプロトコル (TLS) ではオプションになります。mTLS は、アプリケーションやサービスコードを変更せずに使用できます。TLS は、サービスメッシュインフラストラクチャーおよび 2 つのサイドカープロキシー間で完全に処理されます。

デフォルトで、Red Hat OpenShift Service Mesh の mTLS は有効にされ、Permissive モードに設定されます。この場合、Service Mesh のサイドカーは、プレーンテキストのトラフィックと mTLS を使用して暗号化される接続の両方を受け入れます。メッシュのサービスがメッシュ外のサービスと通信している場合、厳密な mTLS によりサービス間の通信に障害が発生する可能性があります。ワークロードを Service Mesh に移行する間に Permissive モードを使用します。次に、メッシュ、namespace、またはアプリケーションで厳密な mTLS を有効にできます。

Service Mesh コントロールプレーンのレベルでメッシュ全体で mTLS を有効にすると、アプリケーションとワークロードを書き換えずにサービスメッシュ内のすべてのトラフィックのセキュリティーが保護されます。メッシュの namespace のセキュリティーは、ServiceMeshControlPlane リソースのデータプレーンレベルで保護できます。トラフィックの暗号化接続をカスタマイズするには、アプリケーションレベルで namespace を PeerAuthentication および DestinationRule リソースで設定します。

1.13.1.1. サービスメッシュ全体での厳密な mTLS の有効化

ワークロードがメッシュ外のサービスと通信しない場合には、通信を中断せずに mTLS をメッシュ全体ですぐに有効化できます。これを有効にするには、ServiceMeshControlPlane リソースで spec.security.dataPlane.mtlstrue に設定します。Operator は必要なリソースを作成します。

apiVersion: maistra.io/v2
kind: ServiceMeshControlPlane
spec:
  version: v2.3
  security:
    dataPlane:
      mtls: true

OpenShift Container Platform Web コンソールを使用して mTLS を有効にすることもできます。

手順

  1. Web コンソールにログインします。
  2. Project メニューをクリックし、Service Mesh コントロールプレーンをインストールしたプロジェクト (例: istio-system) を選択します。
  3. OperatorsInstalled Operators をクリックします。
  4. Provided APIsService Mesh Control Plane をクリックします。
  5. ServiceMeshControlPlane リソースの名前 (例: basic) をクリックします。
  6. Details ページで、Data Plane SecuritySecurity セクションでトグルをクリックします。
1.13.1.1.1. 特定のサービスの受信接続用のサイドカーの設定

ポリシーを作成して、個別のサービスに mTLS を設定することもできます。

手順

  1. 以下のサンプルを使用して YAML ファイルを作成します。

    PeerAuthentication ポリシーの例 (policy.yaml)

    apiVersion: security.istio.io/v1beta1
    kind: PeerAuthentication
    metadata:
      name: default
      namespace: <namespace>
    spec:
      mtls:
        mode: STRICT

    1. <namespace> は、サービスが置かれている namespace に置き換えます。
  2. 以下のコマンドを実行して、サービスが置かれている namespace にリソースを作成します。先ほど作成した Policy リソースの namespace フィールドと一致させる必要があります。

    $ oc create -n <namespace> -f <policy.yaml>
注記

自動 mTLS を使用しておらず、PeerAuthentication を STRICT に設定する場合は、サービスの DestinationRule リソースを作成する必要があります。

1.13.1.1.2. 送信接続用のサイドカーの設定

宛先ルールを作成し、Service Mesh がメッシュ内の他のサービスに要求を送信する際に mTLS を使用するように設定します。

手順

  1. 以下のサンプルを使用して YAML ファイルを作成します。

    destinationRule の例 (destination-rule.yaml)

    apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
    kind: DestinationRule
    metadata:
      name: default
      namespace: <namespace>
    spec:
      host: "*.<namespace>.svc.cluster.local"
      trafficPolicy:
       tls:
        mode: ISTIO_MUTUAL

    1. <namespace> は、サービスが置かれている namespace に置き換えます。
  2. 以下のコマンドを実行して、サービスが置かれている namespace にリソースを作成します。先ほど作成した DestinationRule リソースの namespace フィールドと一致させる必要があります。

    $ oc create -n <namespace> -f <destination-rule.yaml>
1.13.1.1.3. 最小および最大のプロトコルバージョンの設定

ご使用の環境のサービスメッシュに暗号化されたトラフィックの特定の要件がある場合、許可される暗号化機能を制御できます。これは、ServiceMeshControlPlane リソースに spec.security.controlPlane.tls.minProtocolVersion または spec.security.controlPlane.tls.maxProtocolVersion を設定して許可できます。Service Mesh コントロールプレーンリソースで設定されるこれらの値は、TLS 経由でセキュアに通信する場合にメッシュコンポーネントによって使用される最小および最大の TLS バージョンを定義します。

デフォルトは TLS_AUTO であり、TLS のバージョンは指定しません。

表1.5 有効な値

説明

TLS_AUTO

default

TLSv1_0

TLS バージョン 1.0

TLSv1_1

TLS バージョン 1.1

TLSv1_2

TLS バージョン 1.2

TLSv1_3

TLS バージョン 1.3

手順

  1. Web コンソールにログインします。
  2. Project メニューをクリックし、Service Mesh コントロールプレーンをインストールしたプロジェクト (例: istio-system) を選択します。
  3. OperatorsInstalled Operators をクリックします。
  4. Provided APIsService Mesh Control Plane をクリックします。
  5. ServiceMeshControlPlane リソースの名前 (例: basic) をクリックします。
  6. YAML タブをクリックします。
  7. 以下のコードスニペットを YAML エディターに挿入します。minProtocolVersion の値は、TLS バージョンの値に置き換えます。この例では、最小の TLS バージョンは TLSv1_2 に設定されます。

    ServiceMeshControlPlane スニペット

    kind: ServiceMeshControlPlane
    spec:
      security:
        controlPlane:
          tls:
            minProtocolVersion: TLSv1_2

  8. Save をクリックします。
  9. Refresh をクリックし、変更が正しく更新されたことを確認します。

1.13.1.2. Kiali による暗号化の検証

Kiali コンソールは、アプリケーション、サービス、ワークロードが mTLS 暗号化を有効にしているかどうかを検証するためのいくつかの方法を提供します。

図1.5 マストヘッドアイコン メッシュワイド mTLS が有効

mTLS enabled

サービスメッシュ全体で厳密に mTLS が有効化されている場合、Kiali はマストヘッドの右側にロックアイコンを表示します。これは、メッシュ内のすべての通信に mTLS が使用されていることを意味します。

図1.6 マストヘッドアイコン メッシュワイド mTLS が一部有効

mTLS partially enabled

メッシュが PERMISSIVE モードに設定されているか、メッシュ全体の mTLS 設定にエラーが発生している場合、Kiali は中空ロックアイコンを表示します。

図1.7 セキュリティーバッジ

セキュリティーバッジ

Graph ページには、mTLS が有効であることを示すために、グラフの端に Security バッジを表示するオプションがあります。グラフにセキュリティーバッジを表示するには、Display メニューの Show BadgesSecurity チェックボックスをオンにします。エッジにロックアイコンが表示されている場合、mTLS が有効なリクエストが少なくとも 1 つ存在することを意味します。mTLS と non-TLS の両方のリクエストがある場合、サイドパネルには mTLS を使用するリクエストのパーセンテージが表示されます。

Applications Detail Overview ページでは、mTLS が有効なリクエストが 1 つ以上存在するグラフの端に Security アイコンが表示されます。

Workloads Detail Overview ページでは、mTLS が有効なリクエストが 1 つ以上存在するグラフの端に Security アイコンが表示されます。

Services Detail Overview ページでは、mTLS が有効なリクエストが 1 つ以上存在するグラフの端に Security アイコンが表示されます。また、Kiali では、mTLS を設定したポートの横の Network セクションにロックアイコンが表示されることに注意してください。

1.13.2. ロールベースアクセス制御 (RBAC) の設定

Role-based Access Control (RBAC: ロールベースアクセス制御) オブジェクトは、ユーザーまたはサービスがプロジェクト内で所定のアクションを実行することが許可されるかどうかを決定します。メッシュでワークロードのメッシュ全体、namespace 全体、およびワークロード全体のアクセス制御を定義できます。

RBAC を設定するには、アクセスを設定する namespace で AuthorizationPolicy リソースを作成します。メッシュ全体のアクセスを設定する場合は、Service Mesh コントロールプレーンをインストールしたプロジェクト (例: istio-system) を使用します。

たとえば、RBAC を使用して以下を実行するポリシーを作成できます。

  • プロジェクト内通信を設定します。
  • デフォルト namespace のすべてのワークロードへの完全アクセスを許可または拒否します。
  • ingress ゲートウェイアクセスを許可または拒否します。
  • アクセスにはトークンが必要です。

認証ポリシーには、セレクター、アクション、およびルールの一覧が含まれます。

  • selector フィールドは、ポリシーのターゲットを指定します。
  • action フィールドは、要求を許可または拒否するかどうかを指定します。
  • rules フィールドは、アクションをトリガーするタイミングを指定します。

    • from フィールドは、要求元についての制約を指定します。
    • to フィールドは、要求のターゲットおよびパラメーターの制約を指定します。
    • when フィールドは、ルールを適用する追加の条件を指定します。

手順

  1. AuthorizationPolicy リソースを作成します。以下の例は、ingress-policy AuthorizationPolicy を更新して、IP アドレスが Ingress ゲートウェイにアクセスすることを拒否するリソースを示しています。

    apiVersion: security.istio.io/v1beta1
    kind: AuthorizationPolicy
    metadata:
      name: ingress-policy
      namespace: istio-system
    spec:
      selector:
        matchLabels:
          app: istio-ingressgateway
      action: DENY
      rules:
      - from:
        - source:
          ipBlocks: ["1.2.3.4"]
  2. リソースを作成した後に以下のコマンドを実行して、namespace にリソースを作成します。namespace は、AuthorizationPolicy リソースの metadata.namespace フィールドと一致する必要があります。

    $ oc create -n istio-system -f <filename>

次のステップ

その他の一般的な設定については、以下の例を参照してください。

1.13.2.1. プロジェクト内通信の設定

AuthorizationPolicy を使用して Service Mesh コントロールプレーンを設定し、メッシュまたはメッシュ内のサービスとの通信トラフィックを許可したり、拒否したりすることができます。

1.13.2.1.1. namespace 外のサービスへのアクセス制限

以下の AuthorizationPolicy リソースの例を使用して、bookinfo namespace にないソースからの要求を拒否することができます。

apiVersion: security.istio.io/v1beta1
kind: AuthorizationPolicy
metadata:
 name: httpbin-deny
 namespace: info
spec:
 selector:
   matchLabels:
     app: httpbin
     version: v1
 action: DENY
 rules:
 - from:
   - source:
       notNamespaces: ["info"]
1.13.2.1.2. allow-all およびデフォルトの deny-all 認証ポリシーの作成

以下の例は、bookinfo namespace のすべてのワークロードへの完全なアクセスを許可する allow-all 認証ポリシーを示しています。

apiVersion: security.istio.io/v1beta1
kind: AuthorizationPolicy
metadata:
  name: allow-all
  namespace: info
spec:
  action: ALLOW
  rules:
  - {}

以下の例は、bookinfo namespace のすべてのワークロードへのアクセスを拒否するポリシーを示しています。

apiVersion: security.istio.io/v1beta1
kind: AuthorizationPolicy
metadata:
  name: deny-all
  namespace: info
spec:
  {}

1.13.2.2. ingress ゲートウェイへのアクセスの許可または拒否

認証ポリシーを設定し、IP アドレスに基づいて許可または拒否リストを追加できます。

apiVersion: security.istio.io/v1beta1
kind: AuthorizationPolicy
metadata:
  name: ingress-policy
  namespace: istio-system
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: istio-ingressgateway
  action: ALLOW
  rules:
  - from:
    - source:
       ipBlocks: ["1.2.3.4", "5.6.7.0/24"]

1.13.2.3. JSON Web トークンを使用したアクセスの制限

JSON Web Token (JWT) を使用してメッシュにアクセスできる内容を制限できます。認証後に、ユーザーまたはサービスはそのトークンに関連付けられたルート、サービスにアクセスできます。

ワークロードでサポートされる認証方法を定義する RequestAuthentication リソースを作成します。以下の例では、http://localhost:8080/auth/realms/master で実行される JWT を受け入れます。

apiVersion: "security.istio.io/v1beta1"
kind: "RequestAuthentication"
metadata:
  name: "jwt-example"
  namespace: info
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: httpbin
  jwtRules:
  - issuer: "http://localhost:8080/auth/realms/master"
    jwksUri: "http://keycloak.default.svc:8080/auth/realms/master/protocol/openid-connect/certs"

次に、同じ namespace に AuthorizationPolicy リソースを作成し、作成した RequestAuthentication リソースと連携させます。以下の例では、要求を httpbin ワークロードに送信する際に、JWT は Authorization ヘッダーになければなりません。

apiVersion: "security.istio.io/v1beta1"
kind: "AuthorizationPolicy"
metadata:
  name: "frontend-ingress"
  namespace: info
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: httpbin
  action: DENY
  rules:
  - from:
    - source:
        notRequestPrincipals: ["*"]

1.13.3. 暗号化スイートおよび ECDH 曲線の設定

暗号化スイートおよび ECDH 曲線 (Elliptic-curve Diffie–Hellman) は、サービスメッシュのセキュリティーを保護するのに役立ちます。暗号化スイートのコンマ区切りの一覧を spec.security.controlplane.tls.cipherSuites を使用して定義し、 ECDH 曲線を ServiceMeshControlPlane リソースの spec.security.controlplane.tls.ecdhCurves を使用して定義できます。これらの属性のいずれかが空の場合、デフォルト値が使用されます。

サービスメッシュが TLS 1.2 以前のバージョンを使用する場合、cipherSuites 設定が有効になります。この設定は、TLS 1.3 でネゴシエートする場合は影響を与えません。

コンマ区切りの一覧に暗号化スイートを優先度順に設定します。たとえば、ecdhCurves: CurveP256, CurveP384 は、CurveP256CurveP384 よりも高い優先順位として設定します。

注記

暗号化スイートを設定する場合は、TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 または TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 のいずれかを追加する必要があります。HTTP/2 のサポートには、1 つ以上の以下の暗号スイートが必要です。

サポートされている暗号化スイートは以下になります。

  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256
  • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
  • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384
  • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA
  • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256
  • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CBC_SHA
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA
  • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_CBC_SHA
  • TLS_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
  • TLS_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384
  • TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256
  • TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA
  • TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA
  • TLS_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA

サポートされる ECDH 曲線は以下のとおりです。

  • CurveP256
  • CurveP384
  • CurveP521
  • X25519

1.13.4. 外部認証局キーおよび証明書の追加

デフォルトで、Red Hat OpenShift Service Mesh は自己署名ルート証明書およびキーを生成し、それらを使用してワークロード証明書に署名します。ユーザー定義の証明書およびキーを使用して、ユーザー定義のルート証明書を使用してワークロード証明書に署名することもできます。このタスクは、証明書およびキーを Service Mesh にプラグインするサンプルを示しています。

前提条件

  • 相互 TLS を有効にして Red Hat OpenShift Service Mesh をインストールし、証明書を設定する。
  • この例では、Maistra リポジトリー からの証明書を使用します。実稼働環境の場合は、認証局から独自の証明書を使用します。
  • Bookinfo サンプルアプリケーションをデプロイして以下の手順で結果を確認しておく。
  • OpenSSL は、証明書を検証するために必要です。

1.13.4.1. 既存の証明書およびキーの追加

既存の署名 (CA) 証明書およびキーを使用するには、CA 証明書、キー、ルート証明書が含まれる信頼ファイルのチェーンを作成する必要があります。それぞれの対応する証明書について以下のファイル名をそのまま使用する必要があります。CA 証明書は ca-cert.pem と呼ばれ、キーは ca-key.pem であり、ca-cert.pem を署名するルート証明書は root-cert.pem と呼ばれます。ワークロードで中間証明書を使用する場合は、cert-chain.pem ファイルでそれらを指定する必要があります。

  1. Maistra リポジトリー からサンプル証明書をローカルに保存し、<path> を証明書へのパスに置き換えます。
  2. cacert という名前のシークレットを作成します。これには、入力ファイルの ca-cert.pemca-key.pemroot-cert.pem および cert-chain.pem が含まれます。

    $ oc create secret generic cacerts -n istio-system --from-file=<path>/ca-cert.pem \
        --from-file=<path>/ca-key.pem --from-file=<path>/root-cert.pem \
        --from-file=<path>/cert-chain.pem
  3. ServiceMeshControlPlane リソースで、spec.security.dataPlane.mtls truetrue に設定し、以下の例のように certificateAuthority フィールドを設定します。デフォルトの rootCADir/etc/cacerts です。キーおよび証明書がデフォルトの場所にマウントされている場合は、privateKey を設定する必要はありません。Service Mesh は、secret-mount ファイルから証明書およびキーを読み取ります。

    apiVersion: maistra.io/v2
    kind: ServiceMeshControlPlane
    spec:
      security:
        dataPlane:
          mtls: true
        certificateAuthority:
          type: Istiod
          istiod:
            type: PrivateKey
            privateKey:
              rootCADir: /etc/cacerts
  4. cacert シークレットを作成/変更/削除した後に、変更を有効にするために、Service Mesh コントロールプレーンの istiodgateway Pod を再起動する必要があります。以下のコマンドで Pod を再起動します。

    $ oc -n istio-system delete pods -l 'app in (istiod,istio-ingressgateway, istio-egressgateway)'

    Operator は、Pod を削除した後、自動的に再作成します。

  5. bookinfo アプリケーションの Pod を再起動し、sidecar プロキシーがシークレットの変更を取り込むようにします。以下のコマンドで Pod を再起動します。

    $ oc -n info delete pods --all

    以下のような出力が表示されるはずです。

    pod "details-v1-6cd699df8c-j54nh" deleted
    pod "productpage-v1-5ddcb4b84f-mtmf2" deleted
    pod "ratings-v1-bdbcc68bc-kmng4" deleted
    pod "reviews-v1-754ddd7b6f-lqhsv" deleted
    pod "reviews-v2-675679877f-q67r2" deleted
    pod "reviews-v3-79d7549c7-c2gjs" deleted
  6. 以下のコマンドで、Pod が作成され、準備ができたことを確認します。

    $ oc get pods -n info

1.13.4.2. 証明書の確認

Bookinfo サンプルアプリケーションを使用して、ワークロード証明書が CA に差し込まれた証明書によって署名されていることを確認します。そのためには、マシンに openssl がインストールされている必要があります。

  1. bookinfo ワークロードから証明書を抽出するには、以下のコマンドを使用します。

    $ sleep 60
    $ oc -n info exec "$(oc -n bookinfo get pod -l app=productpage -o jsonpath={.items..metadata.name})" -c istio-proxy -- openssl s_client -showcerts -connect details:9080 > bookinfo-proxy-cert.txt
    $ sed -n '/-----BEGIN CERTIFICATE-----/{:start /-----END CERTIFICATE-----/!{N;b start};/.*/p}' info-proxy-cert.txt > certs.pem
    $ awk 'BEGIN {counter=0;} /BEGIN CERT/{counter++} { print > "proxy-cert-" counter ".pem"}' < certs.pem

    コマンドを実行すると、作業ディレクトリーに proxy-cert-1.pemproxy-cert-2.pemproxy-cert-3.pem の 3 つのファイルが作成されるはずです。

  2. ルート証明書が管理者が指定したものと同じであることを確認します。<path> を証明書へのパスに置き換えます。

    $ openssl x509 -in <path>/root-cert.pem -text -noout > /tmp/root-cert.crt.txt

    ターミナルウィンドウで次の構文を実行します。

    $ openssl x509 -in ./proxy-cert-3.pem -text -noout > /tmp/pod-root-cert.crt.txt

    ターミナルウィンドウで以下の構文を実行して、証明書を比較します。

    $ diff -s /tmp/root-cert.crt.txt /tmp/pod-root-cert.crt.txt

    以下のような結果が表示されるはずです: Files /tmp/root-cert.crt.txt and /tmp/pod-root-cert.crt.txt are identical

  3. CA 証明書が管理者が指定したものと同じであることを確認します。<path> を証明書へのパスに置き換えます。

    $ openssl x509 -in <path>/ca-cert.pem -text -noout > /tmp/ca-cert.crt.txt

    ターミナルウィンドウで次の構文を実行します。

    $ openssl x509 -in ./proxy-cert-2.pem -text -noout > /tmp/pod-cert-chain-ca.crt.txt

    ターミナルウィンドウで以下の構文を実行して、証明書を比較します。

    $ diff -s /tmp/ca-cert.crt.txt /tmp/pod-cert-chain-ca.crt.txt

    以下のような結果が表示されるはずです: Files /tmp/ca-cert.crt.txt and /tmp/pod-cert-chain-ca.crt.txt are identical.

  4. ルート証明書からワークロード証明書への証明書チェーンを確認します。<path> を証明書へのパスに置き換えます。

    $ openssl verify -CAfile <(cat <path>/ca-cert.pem <path>/root-cert.pem) ./proxy-cert-1.pem

    以下のような出力が表示されるはずです: ./proxy-cert-1.pem: OK

1.13.4.3. 証明書の削除

追加した証明書を削除するには、以下の手順に従います。

  1. シークレット cacerts を削除します。この例では、istio-system が Service Mesh コントロールプレーンプロジェクトの名前です。

    $ oc delete secret cacerts -n istio-system
  2. ServiceMeshControlPlane リソースで自己署名ルート証明書を使用して Service Mesh を再デプロイします。

    apiVersion: maistra.io/v2
    kind: ServiceMeshControlPlane
    spec:
      security:
        dataPlane:
          mtls: true