基于 Traefik 的激进 TLS 安全配置实践

前言

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！）

配置实践

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。

证书

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
证书
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：
websecure 即：example.ewhisper.cn 可以通过 https://example.ewhisper.cn:443 访问；
web 即：example.ewhisper.cn 可以通过 http://example.ewhisper.cn:80 访问；
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。