Cert-Manager

Cert-Manager: Vereinfachte Zertifikatsverwaltung für Kubernetes

In der Welt der Cloud-nativen Anwendungen und Microservices hat die Sicherheit höchste Priorität. Ein wichtiger Aspekt bei der Sicherung von Anwendungen ist die Verwaltung von TLS-Zertifikaten, die zur Verschlüsselung von Daten und zur Gewährleistung einer sicheren Kommunikation zwischen Diensten verwendet werden. Da Kubernetes zum De-facto-Standard für die Container-Orchestrierung geworden ist, kann die Verwaltung von TLS-Zertifikaten in dieser Umgebung eine Herausforderung darstellen. Hier kommt Cert-Manager ins Spiel, ein Kubernetes-eigenes Tool, das die Verwaltung von Zertifikaten vereinfacht, die Erneuerung von Zertifikaten automatisiert und die sichere Kommunikation in Ihrer Infrastruktur gewährleistet. In diesem Artikel erfahren Sie, was Cert-Manager ist, wie es funktioniert und warum es für moderne Kubernetes-Umgebungen unerlässlich ist.

Was ist Cert-Manager?

Cert-Manager ist ein Open-Source-Kubernetes-Add-on, das die Verwaltung und Erneuerung von TLS-Zertifikaten automatisiert. Es lässt sich nahtlos in Kubernetes integrieren, um Zertifikate für Anwendungen auszustellen, die innerhalb des Clusters ausgeführt werden, und beseitigt die manuellen Prozesse, die normalerweise für den Erhalt und die Erneuerung von Zertifikaten erforderlich sind.

Cert-Manager kann Zertifikate aus einer Vielzahl von Quellen ausstellen, darunter Let’s Encrypt, HashiCorp Vault, Venafi und andere private Zertifizierungsstellen (CAs). Cert-Manager überwacht ständig, ob die Zertifikate ablaufen, und erneuert sie bei Bedarf automatisch, so dass Ihre Dienste ohne manuelles Eingreifen sicher bleiben.

Hauptmerkmale von Cert-Manager

Cert-Manager bietet mehrere wichtige Funktionen, die es zu einem unschätzbaren Werkzeug für Kubernetes-Benutzer machen:

1. Automatische Ausstellung von Zertifikaten: Cert-Manager generiert automatisch TLS-Zertifikate auf der Grundlage von Kubernetes-Ressourcen wie
   Ingress
   oder benutzerdefinierten
   Zertifikatsressourcen
   . Dadurch wird sichergestellt, dass alle neuen oder aktualisierten Dienste in Ihrem Cluster mit gültigen Zertifikaten gesichert sind.
2. Erneuerung von Zertifikaten: Cert-Manager überwacht den Ablauf von ausgestellten Zertifikaten und erneuert sie automatisch, bevor sie ablaufen. So wird sichergestellt, dass Ihre Anwendungen immer über gültige Zertifikate verfügen und Ausfallzeiten vermieden werden.
3. Unterstützung für mehrere Zertifizierungsstellen: Cert-Manager unterstützt verschiedene Zertifizierungsstellen, einschließlich Let’s Encrypt für kostenlose, öffentliche SSL-Zertifikate, sowie interne oder private Zertifizierungsstellen, so dass Sie flexibel entscheiden können, wie Ihre Zertifikate ausgestellt werden.
4. Kubernetes nativ: Cert-Manager lässt sich nativ in Kubernetes integrieren. Er nutzt die benutzerdefinierten Ressourcendefinitionen (CRDs) von Kubernetes zur Definition von Zertifikatsanforderungen und verwaltet Zertifikate als Kubernetes-Ressourcen.
5. DNS-01- und HTTP-01-Herausforderungen: Cert-Manager unterstützt mehrere Arten von ACME-Challenges (wie DNS-01 und HTTP-01) zur Verifizierung des Domänenbesitzes bei der Verwendung von CAs wie Let’s Encrypt. Diese Methoden automatisieren den Verifizierungsprozess und machen die Ausstellung von Zertifikaten nahtlos.
6. Wildcards und Multi-Domain-Zertifikate: Cert-Manager kann Wildcard-Zertifikate ausstellen, die für die Absicherung mehrerer Subdomains unter einem einzigen Zertifikat nützlich sind, und er kann auch Zertifikate für mehrere Domains verwalten, was die Verwaltung komplexer Anwendungen vereinfacht.

Wie Cert-Manager funktioniert

Cert-Manager interagiert mit Kubernetes-Ressourcen und externen Zertifizierungsstellen, um Zertifikate während ihres gesamten Lebenszyklus zu verwalten. Hier finden Sie einen Überblick über den Prozess:

1. Zertifikatsanforderung: Cert-Manager verwendet eine Kubernetes-Ressource namens “ Zertifikat” oder ” Ingress-Ressource “, um ein Zertifikat anzufordern. Diese Ressourcen enthalten Details wie die Domänennamen, die das Zertifikat abdecken soll, die Laufzeit des Zertifikats und den Aussteller.
2. Ausstellen des Zertifikats: Cert-Manager interagiert mit einer konfigurierten Issuer- oder ClusterIssuer-Ressource, um ein Zertifikat von einer CA anzufordern. Der Aussteller kann Let’s Encrypt, eine private CA oder ein anderer unterstützter Zertifikatsanbieter sein.
3. Validierung (ACME-Herausforderungen): Wenn Sie eine ACME CA wie Let’s Encrypt verwenden, löst Cert-Manager eine Herausforderung, um die Domäneneigentümerschaft zu beweisen. Dabei kann es sich um eine HTTP-01-Herausforderung (durch Bereitstellung eines Tokens über HTTP) oder eine DNS-01-Herausforderung (durch Erstellung eines DNS-TXT-Eintrags) handeln. Nach der Validierung stellt die CA das Zertifikat aus.
4. Speichern des Zertifikats: Das ausgestellte Zertifikat wird in einem Kubernetes Secret gespeichert, auf das andere Kubernetes-Ressourcen (wie Ingress) verweisen können, um TLS für Ihre Anwendungen zu aktivieren.
5. Überwachung und Erneuerung: Cert-Manager überwacht die Zertifikate kontinuierlich und erneuert sie automatisch, bevor sie ablaufen, damit Ihre Dienste ohne Ausfallzeiten sicher bleiben.

Bestandteile von Cert-Manager

Cert-Manager besteht aus mehreren Kernkomponenten, die zusammenarbeiten, um das Zertifikatsmanagement innerhalb von Kubernetes zu verwalten:

• Issuer/ClusterIssuer: Diese Ressourcen definieren, wie und wo Cert-Manager Zertifikate anfordern soll. Ein Issuer ist Namespace-bezogen, während ein ClusterIssuer Cluster-übergreifend ist. Sie bieten Konfigurationsdetails für die Interaktion mit der gewünschten CA.
• Zertifikat: Eine Zertifikatsressource definiert das spezifische TLS-Zertifikat, das Cert-Manager anfordern soll. Sie enthält Details wie den/die Domänennamen, die Dauer und den zugehörigen Aussteller.
• ZertifikatAnfrage: Cert-Manager verwendet eine CertificateRequest-Ressource, um eine spezifische Anfrage für ein Zertifikat zu verfolgen. Diese Ressource wird automatisch von Cert-Manager erstellt, wenn ein neues Zertifikat angefordert wird.
• Secret: Nachdem Cert-Manager das Zertifikat von der CA erhalten hat, speichert es das Zertifikat und den privaten Schlüssel in einem Kubernetes Secret. Dieses Secret kann dann von Anwendungen oder Ingress-Ressourcen referenziert werden, um TLS zu aktivieren.

Häufige Anwendungsfälle für Cert-Manager

Cert-Manager wird häufig in Kubernetes-Umgebungen verwendet, um die Zertifikatsverwaltung zu vereinfachen und zu automatisieren. Hier sind einige häufige Anwendungsfälle:

1. Absicherung von Webanwendungen mit HTTPS

Einer der beliebtesten Anwendungsfälle für Cert-Manager ist die Sicherung von Webanwendungen mit HTTPS durch die Verwendung von Let’s Encrypt zur Ausstellung von SSL-Zertifikaten. Cert-Manager kann automatisch Zertifikate für Kubernetes-Ingress-Ressourcen ausstellen und erneuern und so sicherstellen, dass der Webverkehr verschlüsselt und sicher ist.

2. Automatisierte Zertifikatserneuerung

Die manuelle Verwaltung von Zertifikatserneuerungen kann zeitaufwändig und anfällig für menschliche Fehler sein. Cert-Manager automatisiert diesen Prozess, indem er die Ablaufdaten von Zertifikaten überwacht und sie vor ihrem Ablauf erneuert. So wird sichergestellt, dass Ihre Dienste nicht durch Ausfallzeiten aufgrund abgelaufener Zertifikate beeinträchtigt werden.

3. Verwaltung von internen Zertifikaten

Zusätzlich zu öffentlichen Zertifikaten kann Cert-Manager auch Zertifikate verwalten, die von privaten Zertifizierungsstellen für interne Anwendungen ausgestellt wurden. In einer Microservices-Architektur, in der Dienste intern über ein sicheres Netzwerk kommunizieren, kann Cert-Manager beispielsweise Zertifikate für die interne Kommunikation von Dienst zu Dienst ausstellen und rotieren.

4. Wildcard-Zertifikate

Für Anwendungen, die mehrere Subdomains verwenden (z.B. app.example.com, api.example.com), kann Cert-Manager ein einziges Wildcard-Zertifikat (z.B. *.example.com) ausstellen, um alle Subdomains auf einmal zu sichern, was die Zertifikatsverwaltung vereinfacht.

Installieren und Konfigurieren von Cert-Manager

Die Installation von Cert-Manager in Ihrem Kubernetes-Cluster ist ganz einfach. Im Folgenden finden Sie die allgemeinen Schritte zur Installation und Konfiguration von Cert-Manager:

Schritt 1: Cert-Manager installieren

Sie können Cert-Manager mit Helm oder über statische YAML-Manifeste installieren. Hier ist die Helm-Installationsmethode:

Schritt 3: Anfordern eines Zertifikats

Sobald Sie Ihren Aussteller konfiguriert haben, können Sie eine Zertifikatsressource erstellen, um ein TLS-Zertifikat für Ihre Anwendung anzufordern

Schlussfolgerung

Cert-Manager ist ein unverzichtbares Tool für die Automatisierung der Verwaltung von TLS-Zertifikaten in Kubernetes-Umgebungen. Egal, ob Sie Webanwendungen sichern, Zertifikatserneuerungen automatisieren oder interne Zertifikate für Microservices verwalten müssen, Cert-Manager vereinfacht den Prozess, sodass Sie sich auf die Entwicklung und Skalierung Ihrer Anwendungen konzentrieren können. Durch die Integration mit einer Vielzahl von Zertifizierungsstellen und die Kubernetes-eigene Automatisierung stellt Cert-Manager sicher, dass Ihre Dienste stets sicher und konform mit den Best Practices der Branche sind.