Traefik 是一个现代的HTTP反向代理和负载均衡器,使部署微服务变得容易。

Traefik可以与现有的多种基础设施组件(Docker、Swarm模式、Kubernetes、Marathon、Consul、Etcd、Rancher、Amazon ECS...)集成,并自动和动态地配置自己。

今天我们基于 Traefik on K8S 来详细说明如何对 TLS 安全进行「激进」配置。

环境基本信息

  • K8S 集群;
  • 域名: ewhisper.cn (由 DNSPod 进行 DNS 管理,已指向 K8S 集群的 Traefik Ingress 的 LoadBalancer 公网地址)
  • 使用 cert-manager 自动管理的证书 *.ewhisper.cn 作为 Traefik 的默认证书;cert-manager 位于 cert-manager NameSpace 下
  • Traefik 2.4.8 安装于 K8S 集群的 kube-system NameSpace 下,且使用 CRDs 进行配置。
  • 「激进」的 TLS 配置

    全站受信证书 + HTTPS。具体如下:

  • 全站 HTTPS 443 端口配置;
  • 证书来自 Let's Encrypt(由 cert-manager 自动申请)(⚡激进,生产慎用!)
  • 监听 HTTP 请求,并重定向到 HTTPS;(⚡激进,生产慎用!)
  • 启用 HSTS 功能(⚡激进,生产慎用!)
  • TLS 版本限定在 TLS 1.3(⚡激进,生产慎用!)
  • TLS 版本限定在 TLS 1.3

    使用 Traefik 的 CRD - TLSOption 配置如下:

    apiVersion: traefik.containo.us/v1alpha1
    kind: TLSOption
    metadata:
      name: default
      namespace: kube-system
    spec:
      minVersion: VersionTLS13
    

    💡 说明

  • minVersion: VersionTLS13 指定 TLS 最小版本为 TLS 1.3.
  • ⚠️ Warning:

    以防万一,建议 namespace: kube-system 和 Traefik 所在的 ns 保持一致。

    使用 Traefik 的 CRD - TLSStore 配置如下:

    apiVersion: traefik.containo.us/v1alpha1
    kind: TLSStore
    metadata:
      name: default
      namespace: cert-manager
    spec:
      defaultCertificate:
        secretName: ewhisper-crt-secret
    

    💡 说明

  • secretName: ewhisper-crt-secret 这个是 cert-manager 自动从 Let's Encrypt 申请到的证书的存放位置(cert-manager 会负责定期自动更新该证书)。Traefik 就使用该证书作为默认证书。
  • ⚠️ Warning:

    TLSStore,注意 namespace: cert-manager 必须要在 证书的 secret 所在的 NameSpace。

    接下来 2 个功能:

  • HTTP 重定向到 HTTPS
  • 启用 HSTS
  • 都是通过 Traefik CRD - Middleware 来进行配置的。

    HTTP 重定向到 HTTPS

    Traefik CRD Middleware - redirectshttps 配置如下:

    # Redirect to https
    apiVersion: traefik.containo.us/v1alpha1
    kind: Middleware
    metadata:
      name: redirectshttps
      namespace: kube-system
    spec:
      redirectScheme:
        scheme: https
        permanent: true
    

    💡 说明

  • redirectScheme: 协议重定向
  • scheme: https: HTTP 协议重定向为 HTTPS
  • permanent: true: 设置为 true 以应用永久重定向。
  • 启用 HSTS

    Traefik CRD Middleware - hsts-header 配置如下:

    apiVersion: traefik.containo.us/v1alpha1
    kind: Middleware
    metadata:
      name: hsts-header
      namespace: kube-system
    spec:
      headers:
        customResponseHeaders:
          Strict-Transport-Security: 'max-age=63072000'
    
  • customResponseHeaders 应用于响应头的名称和值。
  • Strict-Transport-Security: 'max-age=63072000': 即 「HTTP严格传输安全」响应头,收到该响应头的浏览器会在 63072000s(约 2 年)的时间内,只要访问该网站,即使输入的是 http,浏览器会自动跳转到 https。(HSTS 是浏览器端的跳转,之前的「HTTP 重定向到 HTTPS」是服务器端的跳转)
  • 具体域名配置

    以上的所有配置,包括:

  • TLS 版本限定在 TLS 1.3
  • HTTP 重定向到 HTTPS
  • 启用 HSTS
  • 都是全局的配置,接下来针对具体的域名 - 这里是 example.ewhisper.cn 进行配置。

    使用 Traefik 的 CRD - IngressRoute 配置如下:

    apiVersion: traefik.containo.us/v1alpha1
    kind: IngressRoute
    metadata:
      name: example
      namespace: cert-manager
    spec:
      entryPoints:
        - websecure
        - web
      routes:
        - match: Host(`example.ewhisper.cn`)
          kind: Rule
          middlewares:
            - name: hsts-header
              namespace: kube-system
            - name: redirectshttps
              namespace: kube-system
          services:
            - name: example
              namespace: default
              port: 8080
      tls: {}
    

    💡 说明

    entryPoints: EntryPoints 是进入 Traefik 的网络入口点。它们定义将接收数据包的端口,以及是否侦听 TCP 或 UDP。如下图所示:

    这里 entryPoints 是静态配置,是直接静态配置在 Traefik Deployment 中的,如下图:
  • entryPoint - traefik 地址端口是::9000/tcp
  • entryPoint - web 地址端口是::8000/tcp
  • entryPoint - websecure 地址端口是::8443/tcp,且 tls 为 true
  • 然后,再通过 Serivce Type: LoadBalancer 暴露到公网的: 80 和 443 端口(至于entryPoint - traefik 则还没有通过 SVC 暴露,所以即使配了 IngressRoute 也无法访问),如下:

    kind: Rule Rule 是一组配置了值的匹配器(即 match),它决定一个特定的请求是否匹配特定的条件。如果规则经过验证,Route 就会成为活动的,调用中间件,然后将请求转发给服务。

    match: Host(`example.ewhisper.cn`): 这里是检查请求域名(host 报头值)是否以给定域之一(即example.ewhisper.cn)为目标。

    middlewares: 连接到 Route 的中间件是在请求被发送到你的服务之前(或者在服务的回答被发送到客户端之前)对请求进行调整的一种方法。 在trafik中有几种可用的中间件,一些可以修改请求、报头,一些负责重定向,一些添加身份验证,等等。 使用相同协议的中间件可以组合成链,以适应每个场景。中间件作用如下图所示:

    name: hsts-header 启用 HSTS 的中间件(可以复用)

    name: redirectshttps 启用 HTTP 重定向到 HTTPS 的中间件(可以复用)

    services... 转发到 K8S default NameSpace 下的 example Service 的 8080 端口。

    假设以上配置都放在 ./traefik-sec 目录下,执行如下命令生效:

    kubectl apply -f ./traefik-sec
    

    浏览器访问

    直接浏览器访问 http://example.ewhisper.cn 域名,跳转到 http://example.ewhisper.cn, 并且证书已生效。

    ☝ HTTP 重定向到 HTTPS 已生效

    通过 SSL Labs 验证

    SSL Labs 的 SSL Server Test 下进行验证。验证结果如下:

    ☝ 评分为 A,且 HSTS 已启用

    ☝ 证书为 *.ewhisper.cn 合法证书

    ☝ TLS 协议只支持 TLS 1.3

    🎉🎉🎉

  • 使用 cert-manager 为 dnspod 的域名签发免费证书 | 作者 roc
  • Traefik 官方文档
  • Traefik2.3.x 使用大全(更新版) | 作者 阳明
  • Mozilla SSL Configuration Generator
  • 三人行, 必有我师; 知识共享, 天下为公. 本文由东风微鸣技术博客 EWhisper.cn 编写.

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