Envoy + Wasm：构建零信任安全架构的利器

“零信任”这个词，相信你已经听过很多次了。在传统的网络安全模型里，我们通常会假设内网是安全的，只要守住边界就行。但这种“城堡+护城河”的模式，一旦被攻破，内部就畅通无阻了。零信任安全模型则不同，它不预设任何信任，默认所有流量都是不可信的，需要对每一次访问都进行验证和授权。

今天，咱们就来聊聊 Envoy 和 Wasm 这对组合，是如何在零信任安全架构中发挥关键作用的。我会尽量用大白话，结合一些实际的例子，让你更容易理解。

什么是 Envoy？

Envoy 是一个高性能的、开源的边缘和服务代理，最初由 Lyft 开发，现在是 CNCF（云原生计算基金会）的一个毕业项目。你可以把它想象成一个“超级路由器”，它不仅仅能转发流量，还能做很多高级的事情，比如：

• 负载均衡： 把流量分发到多个后端服务，避免单个服务压力过大。
• 服务发现： 自动找到可用的服务实例，不用手动配置。
• 流量控制： 限流、熔断、重试等，保证服务的稳定性。
• 安全策略： 身份验证、授权、加密等，保护服务安全。
• 可观测性： 监控、日志、追踪等，让你了解服务的运行状态。

Envoy 之所以这么强大，是因为它采用了插件化的架构。你可以通过编写插件，来扩展 Envoy 的功能。而 Wasm，就是其中一种非常重要的插件类型。

什么是 Wasm？

WebAssembly（简称 Wasm）是一种新的二进制代码格式，可以在浏览器和非浏览器环境中运行。你可以把它想象成一个“通用虚拟机”，它可以运行各种语言编写的代码（比如 C/C++、Rust、Go 等），而且速度非常快，接近原生代码的性能。

Wasm 有几个关键特性，让它特别适合用来扩展 Envoy：

• 安全性： Wasm 运行在一个沙箱环境中，与宿主环境隔离，即使 Wasm 代码有问题，也不会影响到 Envoy 本身。
• 可移植性： Wasm 代码可以在不同的操作系统和 CPU 架构上运行，不需要重新编译。
• 高性能： Wasm 代码的执行速度非常快，接近原生代码。
• 多语言支持： 你可以用自己熟悉的语言来编写 Wasm 代码。

Envoy + Wasm 如何实现零信任？

有了 Envoy 和 Wasm，我们就可以在网络流量的入口处，对每一次请求进行细粒度的安全控制，实现零信任安全架构。具体来说，我们可以用 Wasm 来实现以下功能：

1. 身份验证（Authentication）

身份验证是确认“你是谁”的过程。在零信任架构中，我们需要对每一个请求进行身份验证，确保只有合法的用户或服务才能访问资源。

Envoy 本身支持多种身份验证机制，比如 JWT（JSON Web Token）、OAuth 2.0、OIDC（OpenID Connect）等。但是，如果这些机制不能满足你的需求，或者你需要自定义的身份验证逻辑，就可以使用 Wasm。

例子：

假设你有一个内部服务，只允许特定的客户端访问。你可以编写一个 Wasm 过滤器，在 Envoy 接收到请求时，检查请求头中是否包含一个特定的 API 密钥。如果密钥正确，就放行请求；否则，就拒绝请求。

// 这是一个简单的 C++ 示例，用于演示如何使用 Wasm 检查 API 密钥。
#include <string>
#include "proxy_wasm_intrinsics.h"
 
class CheckApiKey : public Context {
 public:
  explicit CheckApiKey(uint32_t id, RootContext* root) : Context(id, root) {}
 
  FilterHeadersStatus onRequestHeaders(uint32_t, bool) override {
    // 获取请求头。
    auto api_key = getRequestHeader("X-API-Key");
 
    // 检查 API 密钥是否正确。
    if (api_key != "my-secret-api-key") {
      // 如果密钥不正确，发送 403 响应。
      sendLocalResponse(403, "Forbidden", "Invalid API key", {});
      return FilterHeadersStatus::StopIteration;
    }
 
    // 如果密钥正确，继续处理请求。
    return FilterHeadersStatus::Continue;
  }
};
 
static RegisterContextFactory register_CheckApiKey(CONTEXT_FACTORY(CheckApiKey), ROOT_FACTORY(RootContext));

2. 授权（Authorization）

授权是确认“你能做什么”的过程。即使通过了身份验证，也不代表你可以访问所有资源。我们需要根据用户的身份、角色、权限等信息，来决定是否允许访问特定的资源。

Envoy 本身也支持一些授权机制，比如 RBAC（基于角色的访问控制）。但是，如果你的授权策略比较复杂，或者需要动态地进行授权决策，就可以使用 Wasm。

例子：

假设你有一个服务，不同的用户有不同的权限。你可以编写一个 Wasm 过滤器，在 Envoy 接收到请求时，根据用户的身份和请求的资源，查询一个策略引擎（比如 OPA，Open Policy Agent），来决定是否允许访问。

3. 加密（Encryption）

在零信任架构中，我们需要对所有流量进行加密，即使是在内部网络中。这样可以防止数据泄露和中间人攻击。

Envoy 本身支持 TLS 加密，可以配置双向 TLS（mTLS）来保证客户端和服务器之间的安全通信。但是，如果你需要更高级的加密功能，或者需要自定义的加密算法，就可以使用 Wasm。

例子：
你可以编写一个Wasm过滤器对特定请求或响应的内容进行加密。

实际案例分析

案例 1：Istio 中的 Wasm

Istio 是一个流行的服务网格框架，它使用 Envoy 作为数据平面。Istio 从 1.9 版本开始，正式支持 Wasm 扩展。你可以使用 Wasm 来增强 Istio 的安全、可观测性和流量管理功能。

例如，你可以使用 Wasm 来实现以下功能：

• 自定义认证和授权： 比如，集成一个第三方的身份提供商（IdP），或者实现一个更复杂的授权策略。
• 请求/响应转换： 比如，修改请求头或响应体，或者添加一些自定义的元数据。
• 自定义指标收集： 比如，收集一些特殊的业务指标，或者将指标发送到不同的监控系统。

案例 2：Solo.io 的 WebAssembly Hub

Solo.io 是一家专注于服务网格和 API 网关的公司，他们开发了一个名为 WebAssembly Hub 的工具，可以帮助你更轻松地构建、分享和部署 Wasm 过滤器。你可以使用 WebAssembly Hub 来：

• 发现和安装 Wasm 过滤器： WebAssembly Hub 提供了一个 Wasm 过滤器的仓库，你可以从中找到各种现成的过滤器，比如 JWT 验证、OPA 授权、请求限流等。
• 构建自己的 Wasm 过滤器： WebAssembly Hub 提供了一个命令行工具（wasme），可以帮助你快速创建一个 Wasm 过滤器的项目，并进行编译、测试和部署。
• 管理 Wasm 过滤器的生命周期： WebAssembly Hub 可以帮助你管理 Wasm 过滤器的版本、配置和更新。

总结

Envoy + Wasm 是一对强大的组合，可以帮助你构建一个更安全、更灵活、更可扩展的零信任安全架构。你可以利用 Wasm 的安全性、可移植性、高性能和多语言支持，来扩展 Envoy 的功能，实现各种自定义的安全策略。

当然，Wasm 也不是万能的。它也有一些局限性，比如：

• 学习曲线： 编写 Wasm 代码需要一定的学习成本，特别是对于不熟悉 C/C++ 或 Rust 的开发者来说。
• 调试困难： Wasm 代码的调试比原生代码更困难，需要一些特殊的工具和技巧。
• 性能开销： 虽然 Wasm 的性能接近原生代码，但仍然会有一些额外的开销。

总的来说，Envoy + Wasm 是一个非常有前景的技术组合，值得我们去学习和探索。希望这篇文章能帮助你对 Envoy + Wasm 有一个更深入的了解。如果你有任何问题或想法，欢迎在评论区留言。