在管理 Kubernetes 工作负载时，组件和服务之间的安全通信至关重要。TLS 证书是确保这种通信安全的常用解决方案，Kubernetes 管理员和 DevOps 团队面临的一个决定是如何处理证书管理：是使用私有证书颁发机构（CA）还是依赖自签名证书？
虽然这两种方法都能提供必要的加密保证，但与自签名证书相比，为 Kubernetes 使用专用 CA 具有多项优势，尤其是在生产环境中。
什么是私有 CA？
专用证书颁发机构（Private CA）是企业管理的内部证书颁发机构，用于颁发、管理和撤销数字证书。专用 CA 在专用网络或组织内运行，本身不受外部系统信任。不过，它在组织的基础设施中是可信的。
与 Kubernetes 集成后，私有 CA 可以签发证书，确保 pod、服务和其他资源之间的通信安全，提供身份验证和整个集群的加密通信。
自签名证书： 快速概览
自签证书是指由自己的私钥而不是受信任的证书颁发机构签署的证书。从本质上讲，创建证书的实体也证明了证书的真实性，而无需第三方 CA 的认可。虽然自签名证书可以提供加密功能，但也有一定的局限性。
为什么要在 Kubernetes 中使用私有 CA？
1. 信任模式与安全
自签名证书没有固有的信任模式。每个证书都是独立信任的，这可能会带来安全风险。如果有人篡改或替换自签证书，不经过人工处理很难发现。
另一方面，私有 CA 建立的是集中信任模式。由 CA 签发的所有证书都会被信任 CA 的其他组件自动信任。这大大降低了中间人（MITM）攻击的风险，并提供了一个更强大的安全环境。此外，有了私有 CA，撤销受损证书就容易多了。
2. 可扩展性和自动化
Kubernetes 本质上是动态的，服务会上下扩展，会创建新的 pod，应用程序也会不断发展。在这样的环境中管理自签名证书极具挑战性：
- 每个自签名证书都需要创建并手动分发。
- 续期和过期必须单独处理。
- 在多个服务中更换证书需要大量的人工操作。
使用私有 CA 可简化这一过程。利用Kubernetes cert-manager等工具，您可以自动进行证书签发、更新和撤销。私有 CA 可以在创建服务或应用程序时动态签发证书，从而使整个流程无缝且可扩展。
3. 证书更新和生命周期管理
自签名证书因更新管理不善而臭名昭著。由于每张证书都是独一无二的，因此没有简单的方法来自动完成更新过程。当证书过期时，服务可能会出现停机，直到新证书被手动更新。
相比之下，私有 CA 可以实现证书生命周期的自动管理。有了私有 CA，你可以在证书过期前自动更新证书，确保零停机时间，无需人工干预证书更新。
4. 集中管理和审计
自签名证书没有中央授权或监督。每次签发新证书都需要人工验证和管理。这可能会导致不一致，并且无法了解哪些证书正在使用、部署在哪里以及何时过期。
私有 CA 可对整个证书管理过程进行集中控制。它允许管理员对所有已签发的证书保持清晰的概览，跟踪其生命周期，并轻松撤销任何受损的证书。这种集中式系统还能实现更好的审计和合规性，这在高度规范的环境中至关重要。
5. 合规与管理
许多组织必须遵守严格的合规和管理要求（如 PCI-DSS、GDPR、HIPAA）。这些法规通常要求安全通信、加密标准和清晰的加密资产审计跟踪。自签名证书会使合规工作复杂化，因为它们缺乏可信证书提供的验证。
通过使用私有 CA，企业可以更轻松地执行合规政策。CA 可确保所有签发的证书都符合组织标准，得到适当跟踪，并可在必要时撤销，从而使审计更加直接。
6. 可定制性和控制
自签名证书提供的控制有限。如果你需要自定义证书参数，如设置特定的主题替代名称（SAN），或对证书过期有不同的要求，自签名证书往往会有缺陷。
私有 CA 允许对证书进行更多控制和定制。管理员可以指定证书策略，定义自定义过期时间，并包含必要的元数据，确保证书满足 Kubernetes 各组件或外部服务的特定需求。
7. 更容易与外部系统集成
在混合云环境或多集群设置中，Kubernetes 经常需要与外部系统交互。外部服务不太可能信任自签名证书，这可能导致建立安全通信的复杂性。
有了私有 CA，就可以将证书配置为可在多个群集或环境中使用，还可以将外部系统配置为信任 CA。这就增强了内部和外部服务之间安全通信的能力，便于在复杂的多云架构中进行整合。
使用专用 CA 确保安全
虽然自签名证书对于小型或非关键型 Kubernetes 环境可能足够，但随着规模的扩大，它们很快就会变得繁琐和不安全。私有 CA 为 Kubernetes 中的证书管理提供了一种可扩展、安全和自动化的方法，可确保您的群集保持安全，而不会牺牲运行效率。
通过将私有 CA 与 cert-manager 或 Hashicorp Vault 等工具结合使用，您可以实现证书签发、更新和撤销流程的自动化，同时保持集中式信任模型。这将带来更强大的安全性、更简便的合规性和更精简的基础架构--这正是当今云原生环境所需要的。
