浅析 Kubernetes原生NetworkPolicy 网络策略,让更安全的容器运行环境唾手可得

k8s中的网络策略主要分为原生 NetworkPolicy 和第三方网络插件提供的网络策略。本文将主要分析原生Networkpolicy的网络策略。

什么是网络策略

网络策略(NetworkPolicy)是一种关于 Pod 间及 Pod 与其他网络端点间所允许的通信规则的规范。NetworkPolicy 资源使用标签选择 Pod,并定义选定 Pod 所允许的通信规则。

k8s中的网络策略由实现了[CNI接口](https://github.com/containernetworking/cni/blob/master/SPEC.md#container-networking-interface-specification)的网络插件提供,网络插件监听集群中 NetworkPolicy 资源的创建/删除/更新事件生成对应的规则来控制 Pod 的流量是否放行。

常见的支持 NetworkPolicy 的网络插件有:

– Calico

– Cilium

– Kube-router

– Romana

– Weave Net

默认情况下 Pod 间及 Pod 与其他网络端点间的访问是没有限制的。

如下是一个 NetworkPolicy 定义的例子,该策略的含义是阻止所有流量访问有`app=web`这个 label 的 Pod。

经常有人会问网络策略要怎么写,或者是这个网络策略代表了什么含义。笔者认为这个问题主要是因为使用者不了解网络策略的省缺行为。

NetworkPolicy 字段含义

NetworkPolicy 这个资源属于命名空间级别的,因此metadata 中的 namespace 不可省略,否则只会对default 命名空间下的满足条件的 Pod 生效。

下面介绍下 NetworkPolicy 中各字段的含义,并说明各字段省缺值及其含义,主要看 [Spec](https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.14/#networkpolicyspec-v1-networking-k8s-io) 中的字段,

podSelector: 必填字段,Pod 的标签选择器,表示该网络策略作用于哪些 Pod。如果为空`{}`则表示选中本命名空间下所有 Pod。
policyTypes: 可选字段,字符串,策略规则类型, 表示该网络策略中包含哪些类型的策略,可选为”Ingress”, “Egress”, 或 “Ingress,Egress”。未填时,这个值依据下面的 ingress 和 egress 来定。如果该字段未设置且下面只出现了 ingress,则对 egress 不做限制。如果填了这个值,同时后续没有设定对应的规则,则认为设定的规则对应的流量全部禁止。例如:
该规则就限制了所有 Pod 的出流量。

ingress: 可选字段,数组,入站规则。互相间为或的关系,满足其中一条则放行。
  • ports: 可选字段,数组,放行端口信息。互相间为或的关系,如果为空表示端口不受约束,如果非空,则表示除了出现的端口放行,其他未指定的端口都禁止。

-port: 可选字段,数字,协议端口号。如果不写,表示协议所有端口。

-protocol: 可选字段,字符串,协议。允许取值为 TCP,UDP,SCTP。省缺为 TCP。

  • from: 可选字段,数组,放行源地址信息。互相间为或的关系,如果为空表示不约束源地址,如果非空,则表示除了出现的源地址放行外,其他源地址都禁止。

-ipBlock: 可选字段,放行 ip 段。

cidr: 标准 cidr,除了指定的cidr放行外其他都禁止。

except: 标准 cidr 字符串数组,表示前面cidr 中的放行的 cidr 段需要再排除掉 except 中指定的。

-namespaceSelector: 可选字段,namespace 的标签选择器,表示放行集群中的哪些命名空间中过来的流量。如果为空`{}`或未出现则表示选中所有命名空间。

-podSelector: 可选字段,Pod 的标签选择器,表示放行哪些 Pod 过来的流量,默认情况下从NetworkPolicy 同命名空间下的 Pod 中做筛选,如果前面设定了`namespaceSelector`则从符合条件的命名空间中的 Pod 中做筛选。如果为空`{}`则表示选中满足`namespaceSelector` 条件的所有 Pod。

egress: 可选字段,数组,出站规则。互相间为或的关系,满足其中一条就放行。

  • ports: 可选字段,数组,放行端口信息。互相间为或的关系,如果为空表示端口不受约束,如果非空,则表示除了出现的端口放行,其他未指定的端口都禁止。(详细字段同 ingress 中的 ports)
  • to: 可选字段,数组,放行目的地址信息。互相间为或的关系,如果为空表示不约束目的,如果非空,则表示除了出现的目的地址放行外,其他目的地址都禁止。(详细字段同ingress 中的 from)

介绍完 [Spec](https://kubernetes.io/docs/reference/generated/kubernetes-api/v1.14/#networkpolicyspec-v1-networking-k8s-io) 中各字段的含义及其默认行为后,做个简单的小结,NetworkPolicy 定义了放行规则,规则间是或的关系,只要命中其中一条规则就认为流量可以放行。

下面以一个kubernetes官网(https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/network-policies/#behavior-of-to-and-from-selectors)中的例子来回顾下前面的知识。

首先该规则指定了命名空间为 default, 选择了其中所有包含 `role=db` 这个 label 的 Pod,定义了入站流量规则与出站流量规则。

对于入站流量,放行源地址来自 cidr 172.17.0.0/16 除了 172.17.1.0/24 之外的流量,放行来自有`project=myproject` 这个label的namespace中的流量,放行 default 命名空间下有 label `role=frontend` 的 Pod 的流量,并限定这些流量只能访问到 `role=db` 这个 label 的 Pod 的 TCP 6379端口。

对于出站流量,只放行其访问目的地址属于 cidr 10.0.0.0/24 中,且端口为 TCP 5978的流量。

需要注意的是 NetworkPolicy 选中的 Pod 只能是与 NetworkPolicy 同处一个 namespace 中的 Pod,因此对于有些规则可能需要在多个命名空间中分别设置。或者使用非原生的网络策略定义,例如 Calico 中的 [GlobalNetworkPolicy](https://docs.projectcalico.org/v3.7/reference/calicoctl/resources/globalnetworkpolicy)。

 

NetworkPolicy 变更历史

v1.6 以及以前的版本需要在 kube-apiserver 中开启 extensions/v1beta1/networkpolicies;

v1.7 版本 Network Policy 已经 GA,API 版本为 networking.k8s.io/v1;

v1.8 版本新增 Egress 和 IPBlock 的支持;

附录

– 推荐观看[Securing Cluster Networking with Network Policies – Ahmet Balkan, Google](https://www.youtube.com/watch?v=3gGpMmYeEO8)

– 一些常见的策略样例[ahmetb/kubernetes-network-policy-recipes](https://github.com/ahmetb/kubernetes-network-policy-recipes)

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评论 1

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  1. #1

    这是本人的实践分享:https://davidlovezoe.wordpress.com/2019/06/10/kubernetes-network-policy-101/

    nevermosby1周前 (06-16)回复