使用SPIRE（自动）提供TLS证书给Envoy以进行更强大的身份验证

作者：Andrew Harding

你好！这是来自Scytale的Andrew Harding。如果你目前正在使用Envoy提供安全的服务到服务通信，我想向你展示如何利用开源SPIRE项目，通过基于多个因子工作负载认证，自动交付和轮换密钥和证书来显着提高你的身份验证安全性。

Envoy和SPIRE已经存在了一段时间，但我们最近才在SPIRE中 增加了 对Envoy SDS API的支持，这使得设置起来更加容易。我们来探讨一下。

背景

Envoy 是一个流行的开源服务代理，除其他外，广泛用于在服务之间提供抽象、安全、经过身份验证和加密的通信。Envoy享有丰富的配置系统，允许灵活的第三方交互。

该配置系统的一个组件是 秘密发现服务协议或SDS（Secret Discovery Service） 。Envoy使用SDS从SDS供应商处检索并维护更新的“秘密”。在身份验证的意思来说，这些秘密是Envoy用于在服务之间提供安全TLS通信的TLS证书、私钥和可信CA证书。

短暂的秘密是安全的一个重要方面，因为它们减少了对撤销列表基础设施的需求，这削弱了安全性并导致攻击面增加。旋转短寿命秘密经常涉及手动审计和部署，并且通常对操作员来说非常麻烦。SDS供应商向Envoy提供更新秘密的能力，是简化秘密管理和为Envoy提供最新服务标识的有用步骤。

SPIRE （ SPIFFE 运行时环境）是一个 工具 链，用于在各种平台上建立软件系统之间的信任。SPIRE支持容器化和弹性扩展环境，例如Kubernetes、托管基础架构如Azure、AWS和GCP，以及内部裸机部署。这些环境中的服务可以利用SPIRE以X.509证书（ X509-SVID ）的形式，获取具有关联私钥的服务标识，以及服务可用于验证其他身份的一组可信CA证书。

当服务与SPIRE接合时，它会经历一个称为证明（attestation）的过程，其中SPIRE宣称

（assert）有关服务及其环境的特征。这些宣称与运营商定义的政策相匹配，以决定应该为服务提供哪个服务标识。（有关证明的更多详细信息，请参阅 此视频 。）SPIRE根据运营商定义的政策自动轮换服务的X.509证书和密钥。

换句话说，Envoy可以通过SDS动态消费服务标识，SPIRE可以动态提供服务标识。听起来很棒！

这个怎样运作

当Envoy连接到SDS服务器时，SPIRE代理会证明Envoy并确定它应该通过SDS向Envoy提供哪些服务身份和CA证书。

随着服务标识和CA证书的轮换，更新将流式传输回Envoy，Envoy可立即将它们应用于新连接，而不会中断或停机，也无需私钥触及磁盘。换句话说，SPIRE丰富的定义和证明服务的方法可用于定位Envoy流程，为其定义身份，并为其提供Xv09证书和Envoy可用于TLS通信的信任信息。

在两个服务之间的两个Envoy代理，使用SPIRE代理作为SDS的实现，以获取相互认证的TLS通信的秘密

配置SPIRE

在SPIRE中设置SDS支持就像在 SPIRE代理配置 中设置enable_sds = true配置值一样简单。

配置Envoy

SPIRE代理群集

必须将Envoy配置为与SPIRE代理通信，通过配置集群指向SPIRE代理提供的Unix域套接字（domain socket）。

例如：

clusters:
  - name: spire_agent
    connect_timeout: 0.25s
    http2_protocol_options: {}
    hosts:
    - pipe:
      path: /tmp/agent.sock

connect_timeout会影响Envoy在启动Envoy时SPIRE代理未运行或者如果重启SPIRE代理时能够响应的速度。

TLS证书

要从SPIRE获取TLS证书和私钥，你可以在TLS上下文中设置SDS配置。

例如：

tls_context:
  common_tls_context:
    tls_certificate_sds_secret_configs:
      - name: "spiffe://example.org/backend"
      sds_config:
        api_config_source:
          api_type: GRPC
          grpc_services:
            envoy_grpc:
              cluster_name: spire_agent

TLS证书的名称是Envoy充当代理服务的SPIFFE ID。

验证上下文（Validation Context）

Envoy使用可信CA证书来验证对等证书。验证上下文提供这些可信CA证书。SPIRE可以为每个信任域提供验证上下文。

要获取信任域的验证上下文，可以在TLS上下文的SDS配置中配置验证上下文，将验证上下文的名称设置为信任域的SPIFFE ID。

例如：

tls_context:
  common_tls_context:
    validation_context_sds_secret_config:
      name: "spiffe://example.org"
      sds_config:
        api_config_source:
          api_type: GRPC
          grpc_services:
            envoy_grpc:
              cluster_name: spire_agent

SPIFFE和SPIRE专注于促进安全认证作为授权的构建块，而不是授权本身，因此对验证上下文中的授权相关字段（例如verify_subject_alt_name）的支持超出范围。相反，我们建议你利用Envoy广泛的 过滤器框架来执行授权 。此外，你可以将Envoy配置为将 客户端证书详细信息转发 到目标服务，从而允许它执行自己的授权步骤，例如使用嵌入在客户端X.509 SVID的URI SAN中的SPIFFE ID。

试试看！

这就是你使用SPIRE改善服务到服务通信中的身份验证安全性的方法！尝试一下，让我们知道你的试用是怎么回事！你可以通过 SPIFFE slack 与我们联系。计划进行未来的改进，你的经验对于塑造SPIRE对Envoy的支持非常有价值。

我要感谢Scytale公司自己的Marcos Yacob和Marcos Yedro，他们的努力有助于SPIRE SDS实施的原型设计和开发。

KubeCon + CloudNativeCon和Open Source Summit大会日期：

• 会议日程通告日期：2019 年 4 月 10 日
• 会议活动举办日期：2019 年 6 月 24 至 26 日