docker容器的安全

docker容器的安全

1.docker容器與虛擬機的區別

	container	VM
啓動速度	秒級	分鐘級
運行性能	接近原生	5%左右損失
磁盤佔用	MB	GB
數量	成百上千	一般幾十臺
隔離性	進程級別	系統級別
操作系統	只支持linux	幾乎所有
封裝程度	只打包項目代碼和依賴關係。共享主機內核	完整的操作系統

• 共享和隔離
  • 虛擬機通過添加 Hypervisor 層，虛擬出網卡、內存、CPU 等虛擬硬件，再在其上建立 虛擬機，每個虛擬機都有自己的系統內核。而 Docker 容器則是通過隔離的方式，將文件系 統、進程、設備、網絡等資源進行隔離，再對權限、CPU 資源等進行控制，最終讓容器之間互不影響，容器無法影響宿主機。容器與宿主機共享內核、文件系統、硬件等資源。
• 性能與損耗
  • 與虛擬機相比，容器資源損耗要少。 同樣的宿主機下，能夠建立容器的數量要比虛擬 機多。但是，虛擬機的安全性要比容器稍好，要從虛擬機攻破到宿主機或其他虛擬機，需要 先攻破 Hypervisor 層，這是極其困難的。而 docker 容器與宿主機共享內核、文件系統等資源，更有可能對其他容器、宿主機產生影響。

2.docker存在的安全問題

• docker自身漏洞
  • 作爲一款應用 Docker 本身實現上會有代碼缺陷。CVE官方記錄Docker歷史版本共有超過20項漏洞。黑客常用的攻擊手段主要有代碼執行、權限提升、 信息泄露、權限繞過等。目前 Docker 版本更迭非常快，Docker 用戶最好將 Docker 升級爲 最新版本。
• docker源碼問題
• Docker 提供了 Docker hub，可以讓用戶上傳創建的鏡像，以便其他用戶下載，快速搭 建環境。但同時也帶來了一些安全問題。例如下面三種方式：
  • （1）黑客上傳惡意鏡像 如果有黑客在製作的鏡像中植入木馬、後門等惡意軟件，那麼環境從一開始就已經不安全了，後續更沒有什麼安全可言。
  • （2）鏡像使用有漏洞的軟件 Docker Hub 上能下載的鏡像裏面，75%的鏡像都安裝了有漏洞的軟件。所以下載鏡像後，需要檢查裏面軟件的版本信息，對應的版本是否存在漏洞，並及時更新打上補丁。
  • （3）中間人攻擊篡改鏡像 鏡像在傳輸過程中可能被篡改，目前新版本的 Docker 已經提供了相應的校驗機制來預 防這個問題。

3.docker架構缺陷與安全機制

• Docker 本身的架構與機制就可能產生問題，例如這樣一種攻擊場景，黑客已經控制了宿主機上的一些容器，或者獲得了通過在公有云上建立容器的方式，然後對宿主機或其他容器發起攻擊。
• 1.容器之間的局域網攻擊
  • 主機上的容器之間可以構成局域網，因此針對局域網的 ARP 欺騙、嗅探、廣播風暴等攻 擊方式便可以用上。所以，在一個主機上部署多個容器需要合理的配置網絡，設置 iptable 規則。
• 2.DDoS 攻擊耗盡資源
  • Cgroups 安全機制就是要防止此類攻擊的，不要爲單一的容器分配過多的資源即可避免此類問題。
• 3.有漏洞的系統調用
  • Docker與虛擬機的一個重要的區別就是Docker與宿主機共用一個操作系統內核。一旦宿主內核存在可以越權或者提權漏洞，儘管Docker使用普通用戶執行，在容器被入侵時，攻擊者還可以利用內核漏洞跳到宿主機做更多的事情。
• 4.共享root用戶權限
  • 如果以 root 用戶權限運行容器，容器內的 root 用戶也就擁有了宿主機的root權限。

4.docker安全基線標準

• 1.內核級別
  • （1）及時更新內核。
  • （2）User NameSpace（容器內的 root 權限在容器之外處於非高權限狀態）。
  • （3）Cgroups（對資源的配額和度量）。
  • （4）SELiux/AppArmor/GRSEC（控制文件訪問權限）。
  • （5）Capability（權限劃分）。
  • （6）Seccomp（限定系統調用）。
  • （7）禁止將容器的命名空間與宿主機進程命名空間共享。
• 2.主機級別
  • （1）爲容器創建獨立分區。
  • （2）僅運行必要的服務。
  • （3）禁止將宿主機上敏感目錄映射到容器。
  • （4）對 Docker 守護進程、相關文件和目錄進行審計。
  • （5）設置適當的默認文件描述符數。（文件描述符：內核（kernel）利用文件描述符（file descriptor）來訪問文件。文件描述符是非負整數。打開現存文件或新建文件時，內核會返回一個文件描述符。讀寫文件也需要使用文件描述符來指定待讀寫的文件）
  • （6）用戶權限爲 root 的 Docker 相關文件的訪問權限應該爲 644 或者更低權限。
  • （7）週期性檢查每個主機的容器清單，並清理不必要的容器。
• 3.網絡級別
  • （1）通過 iptables 設定規則實現禁止或允許容器之間網絡流量。
  • （2）允許 Dokcer 修改 iptables。
  • （3）禁止將 Docker 綁定到其他 IP/Port 或者 Unix Socket。
  • （4）禁止在容器上映射特權端口。
  • （5）容器上只開放所需要的端口。
  • （6）禁止在容器上使用主機網絡模式。
  • （7）若宿主機有多個網卡，將容器進入流量綁定到特定的主機網卡上。
• 4.鏡像級別
  • （1）創建本地鏡像倉庫服務器。
  • （2）鏡像中軟件都爲最新版本。
  • （3）使用可信鏡像文件，並通過安全通道下載。
  • （4）重新構建鏡像而非對容器和鏡像打補丁。
  • （5）合理管理鏡像標籤，及時移除不再使用的鏡像。
  • （6）使用鏡像掃描。
  • （7）使用鏡像簽名。
• 5.容器級別
  • （1）容器最小化，操作系統鏡像最小集。
  • （2）容器以單一主進程的方式運行。
  • （3）禁止 privileged 標記使用特權容器。
  • （4）禁止在容器上運行 ssh 服務。
  • （5）以只讀的方式掛載容器的根目錄系統。
  • （6）明確定義屬於容器的數據盤符。
  • （7）通過設置 on-failure 限制容器嘗試重啓的次數，容器反覆重啓容易丟失數據。
  • （8）限制在容器中可用的進程樹，以防止 fork bomb。（fork炸彈，迅速增長子進程，耗盡系統進程數量）
• 6.其他設置
  • （1）定期對宿主機系統及容器進行安全審計。
  • （2）使用最少資源和最低權限運行容器。
  • （3）避免在同一宿主機上部署大量容器，維持在一個能夠管理的數量。
  • （4）監控 Docker 容器的使用，性能以及其他各項指標。
  • （5）增加實時威脅檢測和事件響應功能。
  • （6）使用中心和遠程日誌收集服務

5.容器最小化

• 如果僅在容器中運行必要的服務，像 SSH 等服務是不能輕易開啓去連接容器的。通常使用以下方式來進入容器。

docker exec -it 容器id bash

6.docker remote api訪問控制

• Docker的遠程調用 API 接口存在未授權訪問漏洞，至少應限制外網訪問。建議使用 Socket 方式訪問。監聽內網 ip，docker daemon 啓動方式如下。

docker -d -H uninx:///var/run/docker.sock -H tcp://[docker服務器的IP地址]:2375
或者
vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H unix:///var/run/docker.sock -H tcp://[docker服務器的IP地址]:2375

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

然後，在宿主機的 firewalld 上做 IP 訪問控制即可。（source address 是客戶端地址）

iptables -L
iptables -F

//在其他節點訪問docker狀態
docker -H=tcp://[docker服務器的IP地址]:2375 ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS

7.限制流量流向

使用防火牆過濾器限制 Docker 容器的源 IP 地址範圍與外界通訊。

firewall-cmd --permanent --zone=public --add-rich-rule="rule family="ipv4" source address="192.168.73.0/24" reject"

大量問題是因爲Docker容器端口外放引起的漏洞，除了操作系統賬戶權限控制上的問題，更在於對Docker Daemon的進程管理上存在隱患。
目前常用的Docker版本都支持Docker Daemon管理宿主iptables的，而且一旦啓動進程加上-p host_port:guest_port的端口映射，
Docker Daemon會直接增加對應的FORWARD Chain並且-j ACCEPT，而默認的DROP規則是在INPUT鏈做的，對docker沒法限制，
這就留下了很嚴重的安全隱患了。因此建議：

1. 不在有外網ip的機器上使用Docker服務

2. 使用k8s等docker編排系統管理Docker容器

3. 宿主上Docker daemon啓動命令加一個--iptables=false，然後把常用iptables寫進文件裏，再用iptables-restore去刷。

8.鏡像安全

Docker 鏡像安全掃描，在鏡像倉庫客戶端使用證書認證，對下載的鏡像進行檢查。
通過與 CVE 數據庫同步掃描鏡像，一旦發現漏洞則通知用戶處理，或者直接阻止鏡像繼續構建。

如果公司使用的是自己的鏡像源，可以跳過此步；否則，至少需要驗證 baseimage 的 md5 等特徵值，確認一致後再基於 baseimage 進一步構建。 一般情況下，要確保只從受信任的庫中獲取鏡像，並且不建議使用--insecure-registry=[] 參數，推薦使用harbor私有倉庫。

9.docker-tls加密

• 爲了防止鏈路劫持、會話劫持等問題導致 Docker 通信時被中 間人攻擊，c/s 兩端應該通過加密方式通訊。

mkdir /tls
cd /tls

hostnamectl set-hostname master
su

vim /etc/hosts
127.0.0.1   master
//創建ca密鑰
openssl genrsa -aes256 -out ca-key.pem 4096  //輸入123123
//創建ca證書
openssl req -new -x509 -days 1000 -key ca-key.pem -sha256 -subj "/CN=*" -out ca.pem  //輸入123123
//創建服務器私鑰
openssl genrsa -out server-key.pem 4096 
//簽名私鑰
openssl req -subj "/CN=*" -sha256 -new -key server-key.pem -out server.csr
//使用ca證書與私鑰證書籤名，輸入123123
openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in server.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem


//生成客戶端密鑰
openssl genrsa -out key.pem 4096
//簽名客戶端
openssl req -subj "/CN=client" -new -key key.pem -out client.csr
//創建配置文件
echo extendedKeyUsage=clientAuth > extfile.cnf
//簽名證書，輸入123123，需要（簽名客戶端，ca證書，ca密鑰）
openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in client.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out cert.pem -extfile extfile.cnf
//刪除多餘文件
rm -rf ca.srl client.csr extfile.cnf server.csr
//配置docker
vim /lib/systemd/system/docker.service
ExecStart=/usr/bin/dockerd --tlsverify --tlscacert=/tls/ca.pem --tlscert=/tls/server-cert.pem --tlskey=/tls/server-key.pem -H tcp://0.0.0.0:2376 -H unix:///var/run/docker.sock

//重啓進程
systemctl daemon-reload
//重啓docker服務
systemctl restart docker

//將 /tls/ca.pem /tls/cert.pem /tls/key.pem 三個文件複製到另一臺主機
scp ca.pem [email protected]:/etc/docker/
scp cert.pem [email protected]:/etc/docker/
scp key.pem [email protected]:/etc/docker/

//本地驗證
docker --tlsverify --tlscacert=ca.pem --tlscert=cert.pem --tlskey=key.pem -H tcp://master:2376 version
docker pull nginx

//client上操作
vim /etc/hosts
192.168.73.11 master

docker --tlsverify --tlscacert=ca.pem --tlscert=cert.pem --tlskey=key.pem -H tcp://master:2376 version

Client: Docker Engine - Community
 Version:           19.03.5
 API version:       1.40
 Go version:        go1.12.12
 Git commit:        633a0ea
 Built:             Wed Nov 13 07:25:41 2019
 OS/Arch:           linux/amd64
 Experimental:      false

Server: Docker Engine - Community
 Engine:
  Version:          19.03.5
  API version:      1.40 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.12.12
  Git commit:       633a0ea
  Built:            Wed Nov 13 07:24:18 2019
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.2.10
  GitCommit:        b34a5c8af56e510852c35414db4c1f4fa6172339
 runc:
  Version:          1.0.0-rc8+dev
  GitCommit:        3e425f80a8c931f88e6d94a8c831b9d5aa481657
 docker-init:
  Version:          0.18.0
  GitCommit:        fec3683

2016 年的 8 月 Github 上大量泄露個人或企業各種賬號密碼，出現這種問題一般都使用 dockerfile 或者 docker-compose 文件創建容器。
如果這些文件中存在賬號密碼等認證信息， 一旦 Docker 容器對外開放，則這些宿主機上的敏感信息也會隨之泄露。
因此可以通過以下 方式檢查容器創建模板的內容。

# check created users 
grep authorized_keys $dockerfile 
# check OS users 
grep "etc/group" $dockerfile 
# Check sudo users 
grep "etc/sudoers.d" $dockerfile 
# Check ssh key pair 
grep ".ssh/.*id_rsa" $dockerfile 
# Add your checks in below