网络安全等级保护

原创于 2025-07-14 09:50:28 发布 · 486 阅读

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#web安全 #安全 #网络 #linux #运维

K8S 内部网络是如何工作的？

当我们提到 Kubernetes 内部网络时，大家可能会想到：

Pod 之间能通信吗？
服务是如何发现的？
Node 和 Pod 之间如何相互交流？

这些问题，其实都和 Kubernetes 的网络架构息息相关。今天，咱们就来聊聊Kubernetes 内部网络是如何工作的，让你彻底搞懂集群网络是如何高效运行的！🚀

🧠 Kubernetes 网络架构：底层原理

Kubernetes 提供了一套灵活且强大的网络模型，支持 Pod、Service、Ingress 等多种资源之间的通信。

1.Pod 网络模型

在 Kubernetes 中，Pod 是最小的部署单元，而每个 Pod 中可能有一个或多个容器。Pod 之间通过CNI（Container Network Interface）插件来实现网络连接。

🧩 特点：

•每个 Pod 都有一个独立的 IP 地址，而且这个 IP 地址是唯一的。
• Pod 与 Pod 之间可以通过 IP 地址直接通信，不需要通过 Node 地址或者其他中介。
• Pod 内部的容器也共享相同的网络命名空间，意味着它们共享同一个 IP 地址、端口、DNS 等。

2.CNI 插件

Kubernetes 不提供默认的网络插件，而是允许你根据需要选择不同的CNI 插件，这些插件负责 Pod 之间的通信和网络配置。常见的 CNI 插件包括：

•Calico：提供网络安全（Network Policies）和高效的 IP 分配。
•Flannel：最简单的网络插件，支持多种模式（如 VXLAN、host-gw）。
•Weave：提供跨主机网络和跨集群连接。

🌐 Service 网络：如何发现和负载均衡？

Kubernetes 中的Service资源用于暴露一组 Pod，并通过负载均衡来实现流量的分发。

1.ClusterIP（默认类型）

ClusterIP是最常见的 Service 类型，它在集群内为服务分配一个虚拟 IP 地址。无论 Pod 如何变化，Service 都会保持稳定，客户端可以通过该 IP 地址访问服务。

🧩 特点：

•虚拟 IP 地址：Service 会为一组 Pod 分配一个虚拟 IP 地址，客户端可以通过该 IP 来访问后端 Pod。
•负载均衡：Kubernetes 会根据负载均衡策略，自动将请求路由到相应的 Pod。
•端口映射：每个 Service 会指定一个端口，Pod 会映射这个端口。

apiVersion: v1
kind:Service
metadata:
name:my-service
spec:
selector:
    app:my-app
ports:
    -protocol:TCP
      port:8080
      targetPort: 80

2.NodePort

NodePort类型的 Service 会在每个 Node 上开放一个端口，通过该端口可以访问服务。一般用来做外部访问或者用于开发环境中。

🧩 特点：

•端口映射到 Node：每个 Node 上都会分配一个指定的端口，流量会通过该端口转发到后台的 Service 和 Pod。
•外部访问：可以通过NodeIP:NodePort来访问 Service。

3.LoadBalancer

LoadBalancer类型的 Service 适用于云环境，它会请求云服务提供商（如 AWS、GCP、Azure）提供外部负载均衡器。

🧩 特点：

•自动创建负载均衡器：自动请求云提供商创建外部负载均衡器，并将流量转发到集群内的服务。
•适用于生产环境：常用于暴露生产环境中的服务。

🚦 Pod 网络通信：如何保障网络隔离？

在 Kubernetes 集群中，我们通常需要保障不同服务之间的网络隔离和安全性。这里的关键就是NetworkPolicy（网络策略）。

1.NetworkPolicy

Kubernetes 提供了NetworkPolicy资源来控制 Pod 之间的流量。你可以定义哪些 Pod 可以和其他 Pod 进行通信，哪些不能。NetworkPolicy可以基于标签、命名空间、端口等多种条件进行控制。

🧩 特点：

•流量控制：可以限制 Pod 的入站和出站流量。
•安全性：通过网络策略，能对 Pod 间的通信进行精细控制。

例如，以下 NetworkPolicy 只允许带有role=db标签的 Pod 访问带有role=frontend标签的 Pod：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind:NetworkPolicy
metadata:
name:allow-db-to-frontend
spec:
podSelector:
    matchLabels:
      role:frontend
ingress:
-from:
    -podSelector:
        matchLabels:
          role: db

🏗️ 服务发现：如何自动化管理？

除了ClusterIP和NodePort，Kubernetes 还为服务发现提供了DNS解析支持。每当你创建一个新的 Service，Kubernetes 会自动为该 Service 创建一个 DNS 域名。

🧩DNS 解析：

每个 Service 都会拥有一个域名，你可以通过该域名在集群内访问该服务。例如，创建一个my-service的 Service 后，你可以通过以下域名进行访问：

my-service.default.svc.cluster.local

•default是命名空间
•svc是 Kubernetes Service 的缩写
•cluster.local是集群的默认域名

Kubernetes 内部的 DNS 服务会自动解析这些服务名，方便进行服务间的访问。

🔧 如何诊断 Kubernetes 网络问题？

1.查看 Pod 网络配置：
使用以下命令检查 Pod 的网络配置：
```
kubectl describe pod <pod-name> -n <namespace>
```
2.查看 Service 配置：
使用以下命令查看 Service 配置和端口映射：
```
kubectl describe service <service-name> -n <namespace>
```
3.检查 NetworkPolicy：
确保没有意外的网络策略限制了 Pod 间的通信：
```
kubectl get networkpolicy -n <namespace>
```
4.Pod 间 Ping 测试：
如果要测试 Pod 间通信，可以直接进入 Pod 内部执行ping测试：
```
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/sh
ping <target-pod-ip>
```