どうやって決める？kubernetesでのシークレット管理方法（Cloud Native Days 2020 発表資料）

© 2020 NTT DATA Corporation
どうやって決める？kubernetesでのシークレット管理方法
2020年9月8日
株式会社NTTデータデジタル技術部
里木、山田
Cloud Native Days 2020 発表資料
情報種別：公開
会社名：（株）NTTデータ
情報所有者：デジタル技術部

© 2020 NTT DATA Corporation 2
目次
1. プロフィール
2. 本セッションのゴール
3. シークレット管理方法の考察
4. 最後に

プロフィール (里木)
Tomohiko Satoki
所属：
株式会社NTTデータ
技術革新統括本部システム技術本部デジタル技術部
業務：
DevOps、クラウドネイティブに関するR&Dや社内技術支援に
従事。

プロフィール (山田)
Shinya Yamada
所属：
デジタル技術部
職歴：
入社以来、社内のR&D部隊に所属。２年前程から現所属にて、
社内のクラウドネイティブ関連の仕事に従事。CKA取得。
Kubernetes, CNCF, Golang, Spring Boot, ReactJS,
GraphQL等幅広く好き

本セッションのゴール
1. （もしかしたら）なんとなくやっているかもしれないk8s上でのシークレット管
理について、シナリオに合わせた管理方法を考察する
2. 明日からシークレット管理に対してイイ感じに実践できる

シークレットとは？
シークレットとは、
パスワード、SSHキー、APIキーなどの
保護されたデータにアクセスするための機密情報を指す
Kubernetesでは、これらのシークレットを扱うために
Secretリソースを標準的なリソースとして提供している
※以降、カタカナのシークレットは機密情報のことを表現する
KubernetesのリソースはSecretリソースと表現する

シークレットを管理しないといけないのか？
適切にシークレットを管理しないと
漏えいにより保護しているデータに不正にアクセスされ
個人情報漏洩、クレジット・口座番号の漏洩、
データの不正操作等
様々な被害に繋がってしまう

こんな経験ありませんか？
シークレット管理の方法って数多くあって、どれを使うと良いか迷う・・・
とりあえず、AWS使っているからExternal Secret使うか・・・？
Sealed Secret？
Vault？

シークレットを管理する際に検討すべき観点
1. シークレットへのアクセス権限の制御
2. シークレットの保存場所
3. シークレットの生成方法
4. シークレットの適用・利用方法
5. シークレットの暗号化／復号
システムのセキュリティ要件や開発・運用体制に応じて
適切なシークレット管理のための要件はそれぞれで、唯一解はない・・・
５つのシナリオをベースにシークレットの管理方法を考察していく

シナリオ1
少人数で全員が開発・運用に携わる。
イントラからのネットワークアクセスのみ。
検証目的など、短期的かつ限定的な提供で、すぐに破棄する。
コードもプライベート領域で管理されており、
プロジェクトメンバ以外は参照できない。
このくらいの用途であれば、特に考慮する点はない。
10

Secretリソースの適用
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: mysecret
type: Opaque
data:
username: YWRtaW4=
password: MWYyZDFlMmU2N2Rm
設定例（Secretリソース）
Secretマニフェストを作成・VCS等で管理、マニフェストを適用して
Secretリソースを作成する。
あるいは、kubectlコマンドでSecretを作成する。
Base64エンコードした値を記述

シナリオ2
少人数で全員が開発・運用に携わる。
短期で破棄せず、継続的に提供する。
コードが非プライベート領域で管理されており、プロジェクト外からアクセス可能。
12

Secretマニフェストを管理する上での問題点
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: mysecret
type: Opaque
data:
username: YWRtaW4=
password: MWYyZDFlMmU2N2Rm
設定例（Secretリソース）
$ echo YWRtaW4= | base64 -d
admin
$ echo MWYyZDFlMmU2N2Rm | base64 -d
1f2d1e2e67df
Base64でデコードは容易に可能なため、平文と同等
これを不特定のメンバが参照可能なVCSに保存しておくと、
誰でもシークレットにアクセスできる

何を行う必要があるか
ポイント対策
アクセス権限の制御作業者やアプリケーションレベルのroleでのアクセスコントロー
ル
保存場所マニフェストに記述。VCS上で管理。
生成方法 -
適用・利用方法 Secretリソースとしてデプロイ
Secretマニフェストを暗号化して管理する
暗号化／復号プロジェクト内メンバのみマニフェストの
暗号化・復号が可能

「シークレットへのアクセス権限の制御」
Secretリソースはkubernetes APIで取得するとbase64エンコードされた平
文が表示されてしまうため、RBACでsecretリソースへのアクセスを制限する必
要がある。
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
name: secret-reader
rules:
- apiGroups: [""]
resources: [“pods"]
verbs: ["get”, “watch”, “list”]
- apiGroups: [""]
resources: ["secrets"]
verbs: ["get”]
設定例（Secretアクセス可）
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
name: secret-forbidden
rules:
- apiGroups: [""]
resources: [“pods"]
verbs: ["get”, “watch”, “list”]
設定例（Secretアクセス不可）

補足～Kubernetesのベストプラクティス～
引用：
https://kubernetes.io/ja/docs/concepts/configuration/secret/#%E3%83%99%E3%82%B9%E3%83%88%E3%83
%97%E3%83%A9%E3%82%AF%E3%83%86%E3%82%A3%E3%82%B9

kubesec : https://github.com/shyiko/kubesec
• Secretリソースのマニフェストの構造を保ったまま、値部分のみを暗号化する
• kubesecコマンドで対象のマニフェストを暗号化。これを管理する。
• クラスタに適用する前にkubesecコマンドでマニフェストを復号してから適用する必要がある
• 暗号鍵の管理にはPGP, 各種クラウドプロバイダ提供のKMSを利用可能

kubesecで暗号化されたSecretマニフェスト
apiVersion: v1
data:
password: YWRtaW4=
user: YWRtaW4=
kind: Secret
metadata:
name: mysecret
元secret例
apiVersion: v1
data:
password: 4fc++z(...省略...)+GQ==
user: Gr3wTI(...省略...)6RQ==
kind: Secret
metadata:
name: mysecret
# kubesec:v:3
# kubesec:pgp:(...省略...)
# kubesec:mac:(...省略...)
暗号化後(kubesec)
kubesecコマンドで暗号化

helm-secrets : https://github.com/zendesk/helm-secrets
• helmのパラメータを暗号化して管理するためのツール
• 暗号化にはsopsを利用しており、鍵管理にPGP, 各種クラウドプロバイダ提
供のKMSを利用可能
• helm-wrapperを利用することで暗号化されたパラメータが復号される

シナリオ3
不特定のメンバが開発に携わっている、
あるいは開発メンバが必ずしも運用まで行わない。
コードはパブリック領域などプロジェクト外からアクセスできる領域で管理。
復号に必要な秘密鍵を外部に持ち出せないようにして、
内部不正へのリスクを低減したい。
監査への対応もしなければならない。
20

リスク
デプロイを行うマシン上に秘密鍵を保管しておく必要がある
→不適切な秘密鍵の管理によって秘密鍵の漏洩。
シークレットの流出の可能性。
Secretリソースへのアクセス権限を持つアカウントからの
不適切なKubernetes API利用によるシークレットの流出
21

ポイント対策
アクセス権限の制御作業者やアプリケーションレベルのroleでのアクセスコントロール
保存場所マニフェストに記述。VCS上で管理。
生成方法 -
シークレットへアクセスした際の監査ログを出力する
暗号化／復号メンバはシークレットを暗号化できるが、復号することはできな
い

Kubernetes APIのaudit
Kubernetes APIに対するaudit(監査)ログを設定できる。
apiVersion: audit.k8s.io/v1
kind: Policy
rules:
# omit
- level: Metadata
resources:
- group: "" # core
resources: ["secrets", "configmaps"]
- group: authentication.k8s.io
resources: ["tokenreviews"]
omitStages:
- "RequestReceived"
設定例（Policy）
引用：
https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/cluster/gce/gci/configure-helper.sh

Kubernetes APIのaudit
{
"kind": "Event",
"apiVersion": "audit.k8s.io/v1",
"level": "Metadata",
"auditID": "a1ee7f24-0c8e-405a-a0e2-3e9b57c28f2d",
"stage": "ResponseComplete",
"requestURI": "/api/v1/namespaces/default/secrets/test-secret",
"verb": "get",
"user": {
"username": "test-user",
"groups": [
"system:masters",
"system:authenticated"
]
},
"sourceIPs": [
"172.17.0.1"
],
"userAgent": "kubectl/v1.19.0 (linux/amd64) kubernetes/e199641",
"objectRef": {
"resource": "secrets",
"namespace": "default",
"name": "test-secret",
"apiVersion": "v1"
},
"responseStatus": {
"metadata": {},
"code": 200
},
"requestReceivedTimestamp": "2020-09-06T01:13:50.019092Z",
"stageTimestamp": "2020-09-06T01:13:50.019756Z",
"annotations": {
"authorization.k8s.io/decision": "allow",
"authorization.k8s.io/reason": ""
}
}
ログの出力例
アクセスしたユーザ
対象オブジェクト

Sealed Secrets : https://github.com/bitnami-labs/sealed-secrets
• クラスタ内にインストールしたSealedSecretsコントローラが鍵ペアを生成
• kubesealコマンドで公開鍵を取得し、Secretリソースのマニフェストを暗号化して
SealedSecretマニフェストに変換。これをVCSで管理する。
• 秘密鍵はクラスタ内にのみ存在し、復号はクラスタ内のSealedSecretsコントローラで
行われる。クラスタ外での復号はできない(SealedSecretKeyをバックアップした場合を
除く)

Sealed Secretsで暗号化されたSecretマニフェスト
apiVersion: v1
data:
password: YWRtaW4=
user: YWRtaW4=
kind: Secret
metadata:
name: mysecret
元secret例
apiVersion: bitnami.com/v1alpha1
kind: SealedSecret
metadata:
name: mysecret
spec:
encryptedData:
password: AgBVj(...省略...)LjIqWCA==
user: AgBkU(...省略...)XsW09A==
template:
metadata:
name: mysecret
暗号化後(SealedSecret)
kubesealコマンドで公開鍵を使って暗号化

キーローテーションとSealedSecretの再暗号化
kind: SealedSecret
metadata:
name: mysecret
spec:
encryptedData:
password: AgBSe(...省略...)UmEmiA==
user: AgA8o(...省略...)rUYfQ==
template:
metadata:
name: mysecret
再暗号化SealedSecret
kind: SealedSecret
metadata:
name: mysecret
spec:
encryptedData:
password: AgBVj(...省略...)LjIqWCA==
user: AgBkU(...省略...)XsW09A==
template:
metadata:
name: mysecret
SealedSecret(旧)
kubeseal --re-encryptで再暗号化
再暗号化は全てクラスタ内で行われる

シナリオ4
不特定のメンバが開発に携わっている、
あるいは開発メンバが必ずしも運用まで行わない。
コードはパブリック領域などプロジェクト外からアクセスできる領域で管理。
暗号化された情報の公開もしたくない。
監査への対応もしなければならない。
28

ポイント対策
保存場所認証が必要な保管場所、暗号化されたシークレット。
生成方法 -
シークレットへアクセスした際の監査ログを出力する
暗号化／復号暗号化、復号はシークレットマネージャ等の人手を介さない機
構で実施

Kubernetes External Secret : https://github.com/godaddy/kubernetes-external-secrets
• 開発者はシークレットのキーと、値を管理するシークレットマネージャの参照キーを記述した
ExternalSecretマニフェストを作成、管理する。
• クラスタ内にインストールされたExternalSecretsコントローラがシークレットマネージャから値を取
得し、Secretを作成する。

Kubernetes External Secretの特徴
開発者はシークレットマネージャの参照キーだけ知っていれば良く、シークレットを
知る必要がない
暗号化・復号、シークレットの管理をシークレットマネージャに任せることができる
シークレットローテーションなど、シークレットマネージャがサポートする機能を利用
可能
Secretリソースへのアクセスと、シークレットマネージャへのアクセスの監査ログを
記録することを推奨

シナリオ5
さらなるリスク低減への対応
個人情報や高換金情報などの機微（センシティブ）情報をあつかうシステムでは
より高いセキュリティ要件を満たす必要がある
次のページでリスクを考察していく
32

Secretリソースに存在するリスク
今までの方法はSecretリソースとして扱われるため、以下のリスクがある。シーク
レットをより強固に取り扱う、またはシークレットが漏洩した場合の対策を考慮し
て、リスクを低減する必要がある
引用：https://kubernetes.io/ja/docs/concepts/configuration/secret/

その他のリスク
上記までで色々対策してきても
シークレット自身が漏洩してしまうリスクはある
シークレットの漏洩リスクも想定した対応を考察してみる

ポイント対策
保存場所認証が必要な保管場所、暗号化されたシークレット。Secretリ
ソースにも残さず、リスクを減らす
生成方法永続化されたり、人手を介したりしない方法で、自動生成やロー
テション
適用・利用方法シークレットをアプリケーションからのみ利用可能。取得経由で
もシークレットが流出しない。アクセスした際の監査ログを出力す
る
暗号化／復号暗号化、復号はシークレットマネージャ等の人手を介さない機構
で実施

Bank Vaultを使った方法の紹介
Bank Vaultを使った方法を紹介
Bank VaultはBanzai Cloudが提供しており
HashiCorp Vaultの利用・操作を
k8s上で簡単にするために
Vaultの様々なツールを提供するプロジェクト
https://github.com/banzaicloud/bank-vaults
36

補足
以降のページでは、Bank VaultとVaultの違いは明確に説明していない。
シークレットの保持、認証・認可などのアクセスコントロールといった
バックエンド側の機能はVault
シークレットを取得し、アプリケーションに渡す
クライアントの役割をBank Vault
と理解してもらえるとわかりやすいです。

Vaultを使った場合の「シークレットへのアクセス権限の制御」
path "secret/foo" {
capabilities = [“read”, “create”, “update”]
}
→ Role Aに割当
PolicyベースでVaultへのアクセスコントロール
path "secret/bar/*" {
capabilities = ["read"]
}
→ Role Bに割当
Role A
Role B

Vaultを使った場合の「シークレットの保存場所」、「シークレットの暗号化／復号化」
※Vault の推奨事項は対応しておくこと
https://learn.hashicorp.com/tutorials/vault/production-hardening
Key Shareからしきい値以上(例えば3/5のKey)の
KeyからMaster Keyを構成※「シャミアの秘密分
散法」
Master Keyからシークレットバックエンドを暗号化／
復号化するEncrypt Keyringを生成(暗号化／復
号化)
Encrypt Keyを使って、シークレットバックエンドを暗
号化／復号化
※「シャミアの秘密分散法」のもっと詳しい説明は、公
式ページを参照
https://www.vaultproject.io/docs/concepts/seal

Bank Vaultを使った場合の「シークレットの適用・利用方法」
シークレットの生成方法
→永続化されたり、人手を介したりしない方法で、
自動生成やローテション
まずはローテションしないケースから考察

Bank Vaultを使った場合の「シークレットの適用・利用方法」のシーケンス
シークレット取得経路は暗号
化され、また経路途中で他の
媒体を介さずアプリケーションに
シークレットを渡すことが可能

Bank Vaultによる機密情報の設定例～適用前～
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: hello
spec:
# omit
spec:
containers:
- name: go-http-server
image: sample/go-http-server
env:
- name: XXX_SECRET
value: "vault:secret/data/service#XXX_SECRET"
applyするdeployment.yaml
Vaultで管理している情報へのパスを設定

Bank Vaultによる機密情報の設定例～適用後～
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
Init Containers:
copy-vault-env:
Image:
banzaicloud/vault-env:1.4.0
Command: sh -c cp /usr/local/bin/vault-env /vault/
Mounts: /vault/ from vault-env (rw)
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
Containers:
hello:
Image: go-http-server ・・・
Command: /vault/vault-env
Args: /usr/local/bin/server
Environment: XXX_SECRET: vault:secret/data/service#XXX_SECRET
Mounts: /vault/ from vault-env (rw)
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
Volumes:
vault-env:
Type:
EmptyDir (a temporary directory that shares a pod's lifetime)
Medium: Memory
適用された設定
kubectl describe po hello
「vault-env」という実行ファイルを、アプリケーションコ
ンテナにコピー
① Commandがbank vaultのwebhookにて上
書きされ、アプリケーション実行前に「vault-
env」を実行することでシークレットをアプリケー
ションプロセスの環境変数としてインジェクト。
② K8s API経由で取得できる情報にはシーク
レット情報は表示されない
①
②

「vault-env」は何をしているのか？
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
client, err := vault.NewClientWithOptions(
vault.ClientRole(os.Getenv("VAULT_ROLE")),
vault.ClientAuthPath(os.Getenv("VAULT_PATH")),
vault.ClientLogger(logrusadapter.NewFromEntry(logger)),
)
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
inject := func(key, value string) {
sanitized.append(key, value)
}
err = secretInjector.InjectSecretsFromVault(environ, inject)
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
err = syscall.Exec(binary, entrypointCmd, sanitized)
vault-envのソースコード抜粋
Vaultにログイン
Kubernetes Auth Methodというものを使ってます。
後述します。
Vaultからシークレット情報を取得
当該プロセスの環境変数に設定するプログラムを実
行
シークレットが他のどこにも(etcdにも)格納されず
起動アプリケーションからのみ取得可能

Kubernetes Auth Method
KubernetesのServiceAccountに紐づくトークン(JWT)、クラスタ証明書を
利用して認証を行う。RoleをServiceAccount名、namespace名と対応付
けし、アクセスコントロールを行うことができる。
※詳しい仕組みは下記を参考
https://learn.hashicorp.com/tutorials/vault/agent-kubernetes

監査ログ
ログの出力先には「File」、「Syslog」、「Socket」に対応。
※https://www.vaultproject.io/docs/commands/audit
{"time":"2020-04-30T14:27:10.6656485Z","type":"response","auth":{"client_token":"hmac-
sha256:bd6dd75911924ab82f9dcfa7adae6b821423f0f6b02a5f00343247bde2671d67","accessor":"hmac-
sha256:a01c4d69aa0bc6ea78d41ab81f0780cccbb2594e820c5823214327fa1b8d1802","display_name":"roo
t","policies":["root"],"token_policies":["root"],"token_type":"service"},"request":{"id":"9714ba87-8309-dd3e-
148a-a14c0ece37af","operation":"update","client_token":"hmac-
sha256:bd6dd75911924ab82f9dcfa7adae6b821423f0f6b02a5f00343247bde2671d67","client_token_access
or":"hmac-
sha256:a01c4d69aa0bc6ea78d41ab81f0780cccbb2594e820c5823214327fa1b8d1802","namespace":{"id":"r
oot"},"path":"sys/audit/file","data":{"description":"hmac-
sha256:f7a8a9725741192d8fb6ac5eb77f1ebcfc73587f8074cbcfbf7142bd410d1547","local":false,"options":{"
file_path":"hmac-
sha256:5a1a68f1f918d45d09c286ea08ed0b3eacb1779a24ed2ded7a59e01749f6a0f9"},"type":"hmac-
sha256:b6fe76f7946efe0451b2451f058c5d736bfe71f8133ca086246a68c4429c78f8"},"remote_address":"10.
10.42.222"},"response":{}}
引用サンプル：
https://raw.githubusercontent.com/hashicorp/vault-guides/master/monitoring-troubleshooting/vault-audit.log

さらに
シークレットの生成方法
→永続化されたり、人手を介したりしない方法で、
自動生成やローテション
ローテーションすることでシークレットが漏洩した際の
リスクを低減する方法を考察

VaultのDynamic Secretを利用した「シークレットの生成方法」のシーケンス

アプリケーションからの「シークレットの適用・利用方法」
import (
"github.com/banzaicloud/bank-vaults/vault"
)
vaultClient, err := vault.NewClient(vaultRole)
if err != nil {
err = errors.Wrap(err, "failed to establish vault connection")
return "", err
}
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
vaultCredsEndpoint := "database/creds/" + vaultRole
secret, err := vaultClient.Vault().Logical().Read(vaultCredsEndpoint)
if err != nil {
err = errors.Wrap(err, "failed to read db credentials")
return "", err
}
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
secretRenewer, err :=
vaultClient.Vault().NewRenewer(&vaultapi.RenewerInput{Secret: secret})
if err != nil {
vaultClient.Close()
err = errors.Wrap(err, "failed to start db credential renewer")
return "", err
}
アプリケーションからの利用例
引用：https://banzaicloud.com/blog/vault-dynamic-secrets/
アプリケーションからシークレットを取得
シークレットは環境変数にも残らず
起動アプリケーションからのみ取得可能
アプリケーションからシークレットを取得

最後に
幾つかのシナリオから要件を5つの観点で整理し
対応策を考察してみました
シークレット管理のためのツールは様々出てきていますが
改めて皆さんのシナリオに当てはめて
適切なシークレット管理の検討のためのお役に立てれば幸いです
※シークレット管理のセキュリティ観点での考察でしたので、
他の観点で必要な対策や良いアプローチもあると思いますので、
参考情報として扱ってもらえればと思います。
50

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