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KubernetesクラスターにおけるSecretと機密データの管理に関するベストプラクティス

Kubernetesで機密データを保護するための不可欠なベストプラクティスを学びましょう。本ガイドでは、デフォルトのSecretが安全ではない理由、必須となるetcdの保存時暗号化、そしてSecrets Store CSI Driverや外部Vaultsの利用といった高度な戦略を詳しく解説し、認証情報の露出を最小限に抑え、堅牢なクラスターセキュリティを確保します。

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Kubernetesクラスタにおけるシークレットと機密データの管理に関するベストプラクティス

Kubernetesは、デプロイメント、スケーリング、管理を自動化する、現代のクラウドネイティブアプリケーションの基盤です。しかし、この強力なオーケストレーションレイヤーは、特に認証情報、APIキー、プライベート証明書などの機密データに関して、細心の注意を払ったセキュリティ対策を必要とします。これらの要素の不適切な取り扱いは、たとえ堅牢なクラスタアーキテクチャであっても、壊滅的な侵害につながる可能性があります。この記事は、Kubernetes環境内でのシークレットと機密設定データの管理のための堅牢なセキュリティプラクティスを実装するためのガイドです。

ネイティブのKubernetes機能、クラス最高の暗号化戦略、そして最も価値のある資産の公開リスクを最小限に抑えるために設計された重要な運用パターンを探求します。

Kubernetesシークレットの理解：デフォルトのメカニズム

Kubernetesは、機密情報を保持するために特別に設計されたSecretオブジェクトを導入しています。これは便利ですが、セキュリティに関するその制限とデフォルトの動作を理解することが重要です。

デフォルトの動作と注意点

デフォルトでは、Kubernetesシークレットは、クラスタのすべての設定データを保持するバックストアであるetcd内に、保存時に暗号化されていません。単にBase64エンコードされているだけで、実際の暗号化は提供されません。etcdデータストアへのアクセス権を持つ人（例：クラスタ管理者、侵害されたノード）は、これらの値を簡単にデコードできます。

警告： 暗号化対策を適用せずに、高度に機密性の高いデータに対してデフォルトのKubernetesシークレットオブジェクトのみに依存しないでください。

Base64エンコーディングと暗号化の違い

Base64エンコーディングがセキュリティを提供すると誤解されがちですが、Base64はエンコーディングスキームであり、暗号化スキームではありません。これは簡単に元に戻すことができます。

# Kubernetesシークレット値のデコード例
echo 'c3VwZXItc2VjcmV0Cg==' | base64 -d
# 出力: super-secret

レイヤー1：保存時のシークレットの保護（etcd暗号化）

シークレットを保護する最も基本的なステップは、ストレージレイヤー（etcd）で暗号化されていることを確認することです。これにより、基盤となるデータベースに直接アクセスされた場合でもデータが保護されます。

保存時の暗号化の有効化

保存時の暗号化は、Kubernetes APIサーバーを介してEncryptionConfigurationオブジェクトで構成されます。この構成は、etcdに保存されるさまざまな種類のデータ（secretsを含む）を暗号化するために使用されるプロバイダーを指定します。

暗号化構成の主要コンポーネント：

  1. kind: EncryptionConfiguration：リソースタイプを宣言します。
  2. resources：暗号化されるべきAPIリソースを指定します。
  3. providers：暗号化メカニズムを定義します。一般的なプロバイダーには、aescbc、aesgcm、KMSプロバイダー（AWS KMSやGCP KMSなど）があります。

ベストプラクティス： 静的キーを使用する場合はaesgcmのような強力なプロバイダーを利用するか、理想的にはAPIサーバーのみがアクセスできる管理されたKey Management Service（KMS）と統合します。

レイヤー2：転送中および使用中のシークレットの保護

etcd暗号化は「保存時」の問題を解決しますが、Podにマウントされるとシークレットは依然としてKubeletによって復号化されます。これらのシークレットがどのように、どこで表示されるかを制御する必要があります。

戦略1：シークレットのボリュームマウント

コンテナにシークレットデータを注入する標準的な方法は、それをボリューム（多くの場合、コンテナのファイルシステム上のファイルとなる）としてマウントすることです。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: secure-app
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx
    volumeMounts:
    - name: secret-volume
      mountPath: "/etc/config/db"
      readOnly: true
  volumes:
  - name: secret-volume
    secret:
      secretName: my-sensitive-secret

セキュリティ上の考慮事項： コンテナがクラッシュしたり、コアダンプを生成したりした場合、シークレットファイルがノードのディスクに永続化される可能性があります。readOnly: trueを使用し、コンテナランタイムがアーティファクトを残さないようにしてください。

戦略2：環境変数（高感度データには非推奨）

便利ではありますが、シークレットからソースされた環境変数を高価値のシークレットに使用することは一般的に推奨されません。環境変数は、次のような原因で簡単に漏洩する可能性があります。

  • 不適切に設定されたアプリケーションによって生成されたコンテナログ。
  • コンテナ内または他の特権コンテナから/proc/1/environを読み取る。
  • コンテナ検査ツール。

環境変数を使用する必要がある場合は、低感度の設定データにのみ使用してください。

レイヤー3：外部シークレットストアによる高度な管理

最も安全なパターンは、機密データをKubernetesコントロールプレーン（etcd）の外に完全に保持し、専用のツールを使用して実行時に動的に取得することです。

外部シークレットオペレーターの使用

外部シークレットオペレーターは、専用のボールト（HashiCorp Vault、AWS Secrets Manager、Azure Key Vaultなど）に安全に保存されたシークレットと、ネイティブのKubernetesシークレットオブジェクトとの間のギャップを橋渡しします。

  1. 保存： 実際のシークレットは、外部ボールトにのみ存在します。
  2. 同期/注入： オペレーターは、カスタムリソース（ExternalSecretなど）を監視し、ボールトからデータを取得します。
  3. 作成： オペレーターは、ローカルに標準のKubernetes Secretオブジェクトを作成し、それをPodにマウントできます。

利点： Kubernetesクラスタが侵害された場合、攻撃者はボールトに保存されているマスター認証情報ではなく、動的に生成された時間制限付きのローカルシークレットにのみアクセスできます。

Secrets Store CSI Driverの使用

シークレットをetcdにローカルにまったく保存せずに、直接一時的なアクセスを必要とするアプリケーションの場合、Secrets Store CSI Driverが優れた選択肢です。

  • このドライバーは、プロバイダー（例：Vaultプロバイダー、Azureプロバイダー）を活用します。
  • シークレットを外部ストアからPodのファイルシステムに一時的なボリュームとして直接マウントし、シークレットデータをetcdに書き込む必要性を回避します。

これにより、etcdデータベースからシークレットが完全に排除され、最高のセキュリティレベルが提供されます。

シークレット管理のための運用上のベストプラクティス

技術的なストレージメカニズムを超えて、運用上の衛生状態は、安全な体制を維持するために不可欠です。

1. 最小権限の原則（PoLP）

Podに関連付けられたService Accountが、必要な特定のシークレットのみを読み取る権限を持ち、それ以外は持たないようにします。ロールベースアクセス制御（RBAC）を使用して権限を厳密にスコープします。

2. シークレットの頻繁なローテーション

すべての認証情報に対して自動ローテーションスケジュールを実装します。長期間使用されるシークレットは、侵害の機会ウィンドウを増やします。外部ボールトと統合されたツールは、多くの場合、このローテーションを自動的に処理します。

3. アクセスの監査と監視

シークレットオブジェクトの読み取りまたは変更を追跡するために、監査ログを構成します。外部ボールトと統合されたツール（Vault AgentやCSIドライバーなど）も、外部ストアへのアクセス試行をログに記録する必要があります。

4. シークレットをGitにコミットしない

これは基本的なルールです。生の、またはBase64エンコードされたシークレットでさえ、プライベートリポジトリであっても、Gitリポジトリに保存しないでください。git-secretsのようなツールや、HelmやKustomizeのような設定管理テンプレートツールと、外部シークレット注入メカニズムを組み合わせて、デプロイメントマニフェストを管理します。

Kustomizeを使用した例（外部参照）：

テンプレートを使用する場合、マニフェストファイルにプレースホルダーを使用し、ビルドステップまたはCI/CDパイプラインに依存して、YAMLをクラスタに適用する前にボールトから安全に取得した実際のシークレット値を注入することができます。

管理戦略の概要表

戦略 セキュリティレベル etcdへの露出？ 複雑さ 最適な用途
デフォルトのK8sシークレット（etcd暗号化なし） 非常に低い はい（プレーンテキスト） 低 テストのみ
etcd暗号化を使用したK8sシークレット 中程度 はい（暗号化済み） 中程度 一般的な設定データ
外部シークレットオペレーター 高 はい（オペレーター管理シークレット） 高 シークレット管理の標準化
Secrets Store CSI Driver 最高 いいえ（直接マウント） 高 高感度な認証情報とトークン

etcd暗号化から始め、最新のCSIドライバーを使用した外部ボールト統合へと進む、レイヤードアプローチを採用することで、組織はKubernetesクラスタをシークレットの漏洩に対して大幅に強化できます。