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[企业CA系列二]替换vCenter Server和ESXi证书(混合模式)

虚拟化 0条评论 2020-5-25 2,961 views

作为企业级产品，VMware所有产品都是要求通过Https访问的，并且产品之间通讯也采用TLS通讯。VMware产品默认采用自签名证书，每次使用浏览器（Firefox可以添加例外，Chrome每次都有提示）打开系统都会增加“两次”跳过验证的点击，我们需要解决这个影响用户体验的证书问题。

另外，不仅仅是VMware的产品，还包括其他的企业级产品也存在相同的问题。

所以，今天我将替换vCenter、ESXi和NSX-T的证书，解决证书警告和信任难题。

企业根CA和中间CA的搭建，请参考[企业CA系列一]搭建企业根CA和中间CA

警告：一定要预先在测试环境进行验证，并考虑好相关联的系统证书信任问题！

警告：强烈建议先在测试环境进行验证，并考虑好相关联的系统证书信任问题！

VMware vCenter证书管理介绍

证书是驱动TLS加密的关键组件，TLS加密保护了与vSphere之间的所有网络通信。在vCenter Server7.0版本简化了证书的管理，在保障安全性的同时，降低了维护难度。

VMware vSphere vCenter Server Appliance (简称为VCSA)是一个基于Linux系统的虚拟应用,包含了PSC（Platform Service Controller）、Postgresql数据库的的系列服务。VMware Certificate Authority（简称VMCA）就是其中不可或缺的一员。vCenter Server 核心的身份认证服务包括以下3个组件：

  1. VMCA，VMware证书管理服务
  2. VMAFD，VMware Authentication Framework Daemon
  3. VMDIR，VMware Directory Service，目录服务

VMware vCenter Server证书管理模式

vSphere 7.0的证书管理经历了几个版本，现在主要有四种方法来管理证书:

  • 完全托管模式:在第一次安装vCenter Server时，系统将使用新的根(Root)CA证书初始化VMCA，并使用VMCA管理集群内的证书(保护ESXi之间通讯和vCenter和ESXi之间通讯)。我们可以通过vCenter页面下载VMCA根证书，并添加到客户端电脑的"企业受信任根证书颁发机构"中，也获得信任。
  • 混合模式:很多时候我们无法让使用者添加VMCA根CA证书到受信任中，在混合模式下，我们可以单独替换vSphere Client证书，改善用户在访问vCenter Web Client时的体验。但是，vSphere管理员仍然需要添加VMCA到本地"企业受信任根证书颁发机构"中，以获得ESXi主机连接信任。
  • 中间CA模式:此模式下，VMCA可以作为企业根(Root)CA的中间CA，vCenter Server依然通过VMCA管理内部使用的证书，由于VMCA由企业根(Root)CA签署，用户只需将企业根(Root)CA添加到"企业受信任的根证书颁发机构"中，即可实现vCenter、ESXi的证书信任。
  • 完全自定义模式:此模式下，不使用VMCA，人工安装和管理所有vSphere集群中的证书，非常耗时、耗力。

从以上四种模式可以看出，"混合模式"是一个均衡的选择，也是官方推荐的方案，"中间CA模式"体验更好，但一定要管理好秘钥，避免安全事件的发生。

同时，我们也要考虑vSphere7的的Kubernetes解决方案，其也是通过VMCA签发的证书，如果使用vSphere With Kubernetes解决方案，推荐采用"中间CA模式"。

本篇我们采用混合模式。在下一篇 [企业CA系列三]替换vCenter和ESXi证书(中间CA模式) 中，我们采用为VMCA签发中间CA证书，并通过VMCA自动管理vSphere7.0环境证书。请根据根据实际需求选择证书管理方式。

前提条件和操作步骤概述

混合模式非常简单，仅需要我们为vSphere Web Client签发证书，并进行替换，请参考 [企业CA系列一] 搭建企业CA；

  1. 搭建企业CA；
  2. 使用企业中间CA签发vCenter Server和ESXi证书；
  3. 替换vCenter Server的机器证书为企业中间CA签发证书；
  4. (可选)替换ESXi主机证书为企业中间CA签发证书；
  5. (可选)修改ESXi证书管理策略；

提示1:vSphere 7.0环境测试，vSphere6.x版本需要参考官方KB进行操作； 提示2:替换证书后，相关与vCenter的连接需要重新配置，已信任新证书；例如：虚拟化备份系统会连接失败。 提示3:强烈建议在测试环境测试后，再进行生产部署；

准备VMware Intermediate Root CA证书配置文件

正如文章前面提高的，直接使用Root CA签发证书是非常危险的，因为私钥有可能被泄漏出去（签发证书时需要使用私钥），所以强烈推荐创建中间CA，并通过中间CA签发证书。

这里我们为VMware的产品证书准备一个中间CA，用于VMware相关产品的证书签发。

/root/intermediate/vmware/config.json相关配置

  • "usages": 描述此证书具备哪些能力；
  • "expiry": 描述证书有效期；
  • "ca_constraint": 声明此证书是一个CA证书，能够签发证书。

/root/intermediate/vmware/vmware-ca-csr.json相关配置

  • "CN": 通用名，一般出现在证书的颁发机构中，需要清晰描述，且不能与根CA证书相同；
  • "key": 加密算法，VMware产品使用RSA 2048；
  • "names": 指定证书相关属性信息；
  • "C": 两位国家代码
  • "L": 城市
  • "O": 组织
  • "OU": 组织单元
  • "ST": 省
cd /root/intermediate/vmware
cat <<EOF > /root/intermediate/vmware/config.json
{
"signing": {
  "default": {
  "usages": ["digital signature","key encipherment","cert sign","crl sign","signing","server auth","client auth"],
  "expiry": "175200h",
  "ca_constraint": {"is_ca": true, "max_path_len": 0, "max_path_len_zero": true}
   }
}
}
EOF

cat <<EOF > /root/intermediate/vmware/vmware-ca-csr.json
{
  "CN": "VMware Intermediate CA",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C":  "CN",
      "L":  "Changchun",
      "O":  "VMware",
      "OU": "DevOps",
      "ST": "Jilin"
    }
  ],
  "ca": {
    "expiry": "175200h"
  }
}
EOF

cfssl genkey -initca vmware-ca-csr.json | cfssljson -bare vmware-intermediate-ca

cfssl sign -ca ../../ca/root-ca.pem -ca-key ../../ca/root-ca-key.pem --config config.json vmware-intermediate-ca.csr | cfssljson -bare vmware-intermediate-ca

cat vmware-intermediate-ca.pem ../../ca/root-ca.pem >> vmware-intermediate-ca-bundle.pem

现在 /root/intermediate/vmware/ 目录下应该已经存在了中间 CA的证书和私钥：

  • vmware-intermediate-ca.pem
  • vmware-intermediate-ca-key.pem
  • vmware-intermediate-ca-bundle.pem (根证书链，后续使用)

根(Root)CA签发完成后，一定要保留好根(Root)CA的私钥。切记！切记！切记！

通过中间CA为vSphere Web Client签发证书

正如前面介绍的，混合模式下，仅需要为vCenter Server 的vSphere Web Client替换签名证书，保证连接vCenter Server控制台的使用。

mgmt-vc-csr.json配置文件说明:

  • CN": "mgmt-nsxma.corp.local"(修改为NSX-T域名)
  • "hosts": ["127.0.0.1","mgmt-vc.corp.local","192.168.100.10"] (修改为NSX-T域名和IP地址)
mkdir -p /root/certs/mgmt-vc
cd /root/certs/mgmt-vc
cat <<EOF > /root/certs/mgmt-vc/config.json
{
"signing": {
  "default": {
  "usages": ["digital signature","key encipherment","signing","server auth"],
  "expiry": "87600h"
   }
}
}
EOF

cat <<EOF > /root/certs/mgmt-vc/mgmt-vc-csr.json
{
  "CN": "mgmt-vc.corp.local",
  "hosts": [
      "127.0.0.1",
      "mgmt-vc0.corp.local",
      "192.168.100.10"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C":  "CN",
      "L":  "Changchun",
      "O":  "VMware",
      "OU": "DevOps",
      "ST": "Jilin"
    }
  ]
}

cfssl gencert -ca=/root/intermediate/vmware/vmware-intermediate-ca.pem  -ca-key=/root/intermediate/vmware/vmware-intermediate-ca-key.pem -config=config.json mgmt-vc-csr.json | cfssljson -bare mgmt-vc

现在 /root/certs/mgmt-vc 目录下应该已经存在了vCenter Server的证书和私钥：

  • mgmt-vc.pem
  • mgmt-vc-key.pem
  • /root/intermediate/vmware/vmware-intermediate-ca-bundle.pem (根证书链，后续使用)

(可选)通过中间CA为ESXi系统签名证书

混合模式下，ESXi主机证书依然由VMCA管理，我们也可以为ESXi生成证书，并需要在修改ESXi主机的证书模式。 修改ESXi证书模式

提示：如果你后期修改使用VMCA自动管理证书，别忘记修改ESXi证书管理模式为默认。

mkdir /root/certs/dc01-esxi-01
cd /root/certs/dc01-esxi-01
cat <<EOF > /root/certs/dc01-esxi-01/config.json
{
"signing": {
  "default": {
  "usages": ["digital signature","key encipherment","signing","server auth"],
  "expiry": "87600h"
   }
}
}
EOF

cat <<EOF > /root/certs/dc01-esxi-01/dc01-esxi-01-csr.json
{
  "CN": "dc01-esxi-01.corp.local",
  "hosts": [
      "127.0.0.1",
      "dc01-esxi-01.corp.local",
      "192.168.100.31"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C":  "CN",
      "L":  "Changchun",
      "O":  "VMware",
      "OU": "DevOps",
      "ST": "Jilin"
    }
  ]
}

cfssl gencert -ca=/root/intermediate/corp/corp-intermediate-ca.pem  -ca-key=/root/intermediate/corp/corp-intermediate-ca-key.pem -config=config.json dc01-esxi-01-csr.json | cfssljson -bare dc01-esxi-01

现在 /root/certs/dc01-esxi-01 目录下应该已经存在了ESXi主机的证书和私钥：

  • dc01-esxi-01.pem
  • dc01-esxi-01-key.pem

替换vSphere Web Client证书(混合模式)

  1. 登录vCenter Web Consle
  2. 进入 菜单->系统管理->证书管理
  3. "Machine_CERT"->操作->导入并替换证书-替换为外部CA证书
  4. "计算机SSL证书":/root/certs/mgmt-vc/mgmt-vc.pem
  5. "受信任的根证书链":/root/intermediate/vmware/vmware-intermediate-ca-bundle.pem
  6. "私钥":/root/certs/mgmt-vc/mgmt-vc-key.pem
  7. 等待vCenter Server重启完成
  8. 通过浏览器打开vCenter Web控制台，验证证书是否替换成功。

提示：只有在客户端计算机已添加企业(Root)CA到"企业受信任根证书颁发机构"后，浏览器才会信任。

(可选)替换ESXi主机证书

  1. 拷贝dc01-esxi-01.pem文件内容覆盖对应ESXi主机的rui.crt文件
  2. 拷贝dc01-esxi-01-key.pem文件内容覆盖对应ESXi主机的rui.key文件
  3. 通过DCUI控制台，重启“Restart Management Agents”
  4. 通过浏览器打开ESXi Host Web控制台，验证证书是否替换成功。 
    /etc/vmware/ssl/rui.crt
/etc/vmware/ssl/rui.key

提示1:如果此时您尚未在客户端电脑添加企业CA根证书信任，那么浏览器依然存在警告。 提示2:更改ESXi证书管理模式

添加企业根证书到Windows/Linux/MacOS的“受信任根证书颁发机构”

参考[企业CA系列一]搭建企业根CA和中间CA

完成

至此，我们完成了vCenter Server和和ESXi证书替换工作，从vSphere的证书管理机制可以看出来，VMware在安全方案做的非常到位，一方面保证安全，另一方面提高易用性。

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