Kubernetes bietet seit Jahren bewährte Mechanismen, um eingehenden Traffic in ein Cluster zu steuern. Ingress-Controller stellen ein definiertes „Nadelöhr" dar, über das Anfragen von außen eintreten und mit klaren Regeln – beispielsweise für Routing, TLS oder Authentifizierung – behandelt werden können. Für den ausgehenden Traffic, den sogenannten Egress-Traffic, ist die Lage jedoch weniger übersichtlich. Standardmäßig verlässt Egress-Traffic das Cluster über die Node, auf der der Pod läuft, der die Verbindung initiiert. Eine zentrale Kontrollinstanz, vergleichbar zum Ingress-Controller, gibt es nicht.

Für Unternehmen mit Compliance-Anforderungen oder komplexen Netzwerkszenarien stellt dies ein Problem dar: Ausgehender Traffic soll nachvollziehbar, regulierbar und gegebenenfalls auch über bestimmte IP-Adressen geroutet werden. In diesem Artikel stellen wir zwei Ansätze zur Lösung vor – Cilium Egress Gateway und kube-vip – und beleuchten deren Vor- und Nachteile im praktischen Einsatz.

Das Problem mit Egress-Traffic in Kubernetes

Status quo

• Jeder Pod kann standardmäßig ausgehende Verbindungen initiieren.
• Der Traffic verlässt das Cluster auf der Node, auf der der Pod ausgeführt wird.
• Die Quell-IP des ausgehenden Traffics entspricht daher der IP der Node.

Herausforderungen

1. Nachvollziehbarkeit: Es ist schwer zu identifizieren, welcher Pod welche externe Verbindung hergestellt hat.
2. Regelwerke: Firewalls und externe Systeme erwarten oft feste, bekannte Quelladressen.
3. Compliance: In regulierten Umgebungen muss Egress-Traffic zentral steuerbar und überprüfbar sein.

Während Ingress also klar strukturiert über Controller läuft, ist Egress im Standardbetrieb fragmentiert und unreguliert.

Lösungsansätze für Egress-Traffic

1. Cilium Egress Gateway

Cilium ist ein CNI (Container Network Interface), das eBPF nutzt, um Netzwerkthemen in Kubernetes effizient und granular zu kontrollieren. Mit dem Egress Gateway bietet Cilium die Möglichkeit, ausgehenden Traffic über dedizierte Gateways im Cluster zu leiten.

Funktionsweise

• Pods können über Kubernetes-Ressourcen definiert bestimmten Egress-Gateways zugeordnet werden.
• Diese Gateways sind spezielle Nodes oder Pods, über die sämtlicher Traffic ins externe Netz geleitet wird.
• Damit können feste Quell-IPs definiert und durchgesetzt werden.

Vorteile

• Granulare Steuerung: Selektiver Einsatz, z. B. pro Namespace oder Label.
• Zentralisierung: Ausgehender Traffic kann über definierte Nodes gebündelt werden.
• Integration in Policies: In Kombination mit Cilium Network Policies lassen sich komplexe Regeln abbilden.
• eBPF-Performance: Sehr geringe Latenz, da direkt im Kernel implementiert.
• Audit & Monitoring: Mit Hubble bringt Cilium eine integrierte Lösung zur Überwachung von Egress-Verbindungen mit, inklusive Audit-Logs und Flussanalysen.

Nachteile

• Komplexität: Einführung von Cilium als CNI ist ein größerer Architekturentscheid.
• Abhängigkeit: Funktionalität ist an das Cilium-Ökosystem gebunden.
• Know-how-Bedarf: eBPF- und Cilium-Spezifika erfordern tiefere Netzwerkkenntnisse.
• IP-Adress-Management: Nodes, die als Egress-Gateways fungieren sollen, müssen die benötigten Quell-IPs bereits vorkonfiguriert haben. Dies erfordert zusätzliche Abstimmung mit dem Netzwerk- bzw. IP-Adressmanagement.

2. kube-vip

kube-vip ist ursprünglich als Lösung für Load-Balancing und VIP (Virtual IP)-Management in Kubernetes-Clustern entstanden. Neben Ingress- und Controlplane-Szenarien kann kube-vip auch genutzt werden, um Egress-Traffic zu steuern.

Funktionsweise

• kube-vip stellt eine Virtual IP bereit, über die Egress-Traffic das Cluster verlässt.
• Pods kommunizieren wie gewohnt, der ausgehende Traffic wird jedoch über die definierte VIP umgeschrieben.
• Externe Systeme sehen damit eine einheitliche, feste Quell-IP.
• Die Vergabe der VIPs erfolgt über den Kubernetes LoadBalancer-Mechanismus, sodass keine manuelle IP-Vorkonfiguration auf den Nodes notwendig ist.

Vorteile

• Einfache Implementierung: kube-vip ist leichtgewichtig und schnell integriert.
• Stabile Quell-IP: Firewalls und externe Systeme profitieren von konsistenter Identität.
• Flexibilität: Kann parallel zu anderen CNIs genutzt werden.
• Automatisiertes IP-Handling: Nutzung des Kubernetes LoadBalancer-Mechanismus reduziert den manuellen Verwaltungsaufwand.

Nachteile

• Weniger granular: Steuerung erfolgt über eine gemeinsame VIP, nicht selektiv pro Namespace oder Pod.
• Single Point of Failure: Hohe Verfügbarkeit erfordert zusätzliche Absicherung.
• Begrenzte Funktionalität: kube-vip löst das IP-Problem, bietet jedoch weniger tiefe Integrationsmöglichkeiten als Cilium.
• Monitoring: Anders als Cilium mit Hubble bringt kube-vip keine integrierten Funktionen für Egress-Transparenz oder Audit-Logs mit. Hier müssen externe Monitoring-Tools ergänzt werden.

Vergleich Cilium Egress Gateway vs. kube-vip

Fazit

Das Management von Egress-Traffic ist in Kubernetes kein Randthema, sondern ein zentrales Element für Sicherheit, Compliance und Stabilität. Während Ingress seit Jahren durch Controller sauber abstrahiert ist, braucht Egress zusätzliche Lösungen.

• Cilium Egress Gateway ist die richtige Wahl für Organisationen, die bereits auf Cilium setzen oder granularen, hochperformanten Traffic-Flow benötigen. Insbesondere das Zusammenspiel mit Hubble bietet hier einen klaren Vorteil für Transparenz und Auditing.
• kube-vip bietet sich an, wenn es primär darum geht, eine einheitliche Quell-IP für das Cluster bereitzustellen – bei vergleichsweise geringem Aufwand und ohne manuelles IP-Management.

Beide Ansätze zeigen: Auch Egress-Traffic lässt sich in Kubernetes strukturiert und regelbasiert steuern – die Wahl hängt vom Grad der benötigten Kontrolle, der vorhandenen Laufzeitumgebung und den organisatorischen Anforderungen ab.