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Docker 安全及日志管理

容器的安全性问题的根源在于容器和宿主机共享内核。如果容器里的应用导致Linux内核崩溃,那么整个系统可能都会崩溃。与虚拟机是不同的,虚拟机并没有与主机共享内核,虚拟机崩溃一般不会导致宿主机崩溃。

------------------------------------ Docker 容器与虚拟机的区别 ------------------------------------

  1. 隔离与共享
    虚拟机通过添加 Hypervisor 层(虚拟化中间层),虚拟出网卡、内存、CPU 等虚拟硬件,再在其上建立虚拟机,每个虚拟机都有自己的系统内核。
    而Docker容器则是通过隔离的方式,将文件系统、进程、设备、网络等资源进行隔离,再对权限、CPU 资源等进行控制,最终让容器之间互不影响,容器无法影响宿主机。
    容器与宿主机共享内核、文件系统、硬件等资源。

  2. 性能与损耗
    与虚拟机相比,容器资源损耗要少。同样的宿主机下,能够建立容器的数量要比虚拟机多。
    但是,虚拟机的安全性要比容器稍好,要从虚拟机攻破到宿主机或其他虚拟机,需要先攻破 Hypervisor 层,这是极其困难的。
    而 docker 容器与宿主机共享内核、文件系统等资源,更有可能对其他容器、宿主机产生影响。

不同点 Docker容器 虚拟机
启动速度 快,几秒钟 慢,几分钟
运行性能 接近原生(直接在内核中运行) 运行于Hypervisor上,50%左右损失
磁盘占用 小,甚至几十KB(根据镜像层的情况) 非常大,上GB
并发性 一台宿主机可以启动成百上千个容器 最多几十个虚拟机
隔离性 进程级别 系统级别(更彻底)
操作系统 主要支持Linux 几乎所有
封装程度 只打包项目代码和依赖关系,共享宿主机内核 完整的操作系统,与宿主机 隔离

------------------------------------ Docker 存在的安全问题 ------------------------------------
1.Docker 自身漏洞
作为一款应用 Docker 本身实现上会有代码缺陷。CVE 官方记录 Docker 历史版本共有超过 20 项漏洞,可参见 Docker 官方网站。
黑客常用的攻击手段主要有代码执行、权限提升、信息泄露、权限绕过等。目前 Docker 版本更迭非常快,Docker 用户可将 Docker 升级为最新版本。

2.Docker 源码问题
Docker 提供了 Docker hub,可以让用户上传创建的镜像,以便其他用户下载,快速搭建环境。但同时也带来了一些安全问题。
例如下面三种方式:
(1)黑客上传恶意镜像
如果有黑客在制作的镜像中植入木马、后门等恶意软件,那么环境从一开始就已经不安全了,后续更没有什么安全可言。

(2)镜像使用有漏洞的软件
DockerHub上能下载的镜像里面,75%的镜像都安装了有漏洞的软件。所以下载镜像后,需要检查里面软件的版本信息,对应的版本是否存在漏洞,并及时更新打上补丁。

(3)中间人攻击篡改镜像
镜像在传输过程中可能被篡改,目前新版本的 Docker 已经提供了相应的校验机制来预防这个问题。

------------------------------------ Docker 架构缺陷与安全机制 ------------------------------------
Docker本身的架构与机制就可能产生问题,例如这样一种攻击场景,黑客已经控制了宿主机上的一些容器,或者获得了通过在公有云上建立容器的方式,然后对宿主机或其他容器发起攻击。

  1. 容器之间的局域网攻击
    主机上的容器之间可以构成局域网,因此针对局域网的ARP欺骗、端口扫描、广播风暴等攻击方式便可以用上。
    所以,在一个主机上部署多个容器需要合理的配置网络安全,比如设置 iptables 规则。

  2. DDoS 攻击耗尽资源
    Cgroups 安全机制就是要防止此类攻击的,不要为单一的容器分配过多的资源即可避免此类问题。

  3. 有漏洞的系统调用
    Docker 与虚拟机的一个重要的区别就是 Docker 与宿主机共用一个操作系统内核。
    一旦宿主内核存在可以越权或者提权漏洞,尽管Docker使用普通用户执行,在容器被入侵时,攻击者还可以利用内核漏洞跳到宿主机做更多的事情。

  4. 共享root用户权限
    如果以 root 用户权限运行容器(docker run --privileged),容器内的 root 用户也就拥有了宿主机的root权限。

------------------------------ Docker 安全基线标准 ---------------------------

下面从内核、主机、网络、镜像、容器以及其它等 6 个方面总结 Docker 安全基线标准。

  1. 内核级别
    (1)及时更新内核。
    (2)User NameSpace(容器内的 root 权限在容器之外处于非高权限状态)。
    (3)Cgroups(对资源的配额和度量),设置CPU、内存、磁盘 IO等资源限制。
    (4)通过启用 SELinux(控制文件访问权限)适当的强化系统来增加额外的安全性。
    (5)Capability(权限划分),比如划分指定的CPU给容器。
    (6)Seccomp(限定系统调用),限制不必要的系统调用。
    (7)禁止将容器的命名空间与宿主机进程命名空间共享,比如 host 网络模式。

  2. 主机级别
    (1)为容器创建独立分区,比如创建在分布式文件系统上。
    (2)仅运行必要的服务,注意尽量避免在容器中运行 ssh 服务 。
    (3)禁止将宿主机上敏感目录映射到容器,-v创建数据卷时需要注意。
    (4)对 Docker 守护进程、相关文件和目录进行审计,防止有病毒或木马文件生成。
    (5)设置适当的默认文件描述符数。
    (6)用户权限为 root 的 Docker 相关文件的访问权限应该为 644 或者更低权限。
    (7)周期性检查每个主机的容器清单,并清理不必要的容器。

  3. 网络级别
    (1)通过 iptables 设定规则实现禁止或允许容器之间网络流量。
    (2)允许 Docker 修改 iptables。
    (3)禁止将 Docker 绑定到其他已使用的 IP/Port 或者 Unix Socket。
    (4)禁止在容器上映射特权端口。
    (5)容器上只开放所需要的端口。
    (6)禁止在容器上使用 host 网络模式。
    (7)若宿主机有多个网卡,将容器进入流量绑定到特定的主机网卡上。
    docker network create --subnet=172.18.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker1" mynetwork
    docker run -itd --net mynetwork --ip 172.18.0.100 centos:7 /bin/bash
    iptables -t nat -A POSTROUTING -s 172.18.0.100 -o ens36 -j SNAT --to-source 192.168.80.10

  4. 镜像级别
    (1)创建本地私有镜像仓库服务器。
    (2)镜像中软件都为最新版本,建议根据实际情况使用对应版本,业务稳定优先。
    (3)使用可信镜像文件,并通过安全通道下载。
    (4)重新构建镜像而非对容器和镜像打补丁,销毁异常容器重新构建。
    (5)合理管理镜像标签,及时移除不再使用的镜像。
    (6)使用镜像扫描。
    (7)使用镜像签名。

  5. 容器级别
    (1)容器最小化,操作系统镜像最小集。
    (2)容器以单一主进程的方式运行。
    (3)禁止 --privileged 标记使用特权容器。
    (4)禁止在容器上运行 ssh 服务,尽量使用 docker exec 进入容器。
    (5)以只读的方式挂载容器的根目录系统,-v 宿主机目录:容器目录:ro。
    (6)明确定义属于容器的数据盘符。
    (7)通过设置 on-failure 限制容器尝试重启的次数,容器反复重启容易丢失数据,--restart=on-failure:3。
    (8)限制在容器中可用的进程数,docker run -m 限制内存的使用,以防止 fork 炸弹。 (fork炸弹,迅速增长子进程,耗尽系统进程数量).(){.|.&};.

  6. 其他设置
    (1)定期对宿主机系统及容器进行安全审计。
    (2)使用最少资源和最低权限运行容器,此为 Docker 容器安全的核心思想。
    (3)避免在同一宿主机上部署大量容器,维持在一个能够管理的数量。
    (4)监控 Docker 容器的使用,性能以及其他各项指标,比如 zabbix。
    (5)增加实时威胁检测和事件报警响应功能,比如 zabbix。
    (6)使用中心和远程日志收集服务,比如 ELK 。

由于安全属于非常具体的技术,这里不再赘述,可直接参阅 Docker 官方文档,https://docs.docker.com/engine/security/

------------------------------------ 容器相关的常用安全配置方法 ------------------------------------

  1. 容器最小化
    如果仅在容器中运行必要的服务,像 SSH 等服务是不能轻易开启去连接容器的。通常使用以下方式来进入容器。

docker exec -it a661258f6bfe bash

  1. Docker 远程 API 访问控制
    Docker 的远程调用API 接口存在未授权访问漏洞,至少应限制外网访问。建议使用 Socket 方式访问。

//在 docker 服务配置文件指定监听内网 ip
vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
--13行--修改
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H unix:///var/run/docker.sock -H tcp://192.168.80.10:2375

(2)重启 Docker
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
netstat -natp | grep 2375

(3)在宿主机的 firewalld 上做 IP 访问控制,source address 指定的是客户端地址
firewall-cmd --permanent --add-rich-rule="rule family="ipv4" source address="192.168.80.15" port protocol="tcp" port="2375" accept"
firewall-cmd --reload

iptables -t filter -A INPUT -s 192.168.80.15 -p tcp --dport 2375 -j ACCEPT

(4)在客户端上实现远程授权访问
docker -H tcp://192.168.80.10 images

------------------------------------ 限制流量流向 ------------------------------------
//使用防火墙过滤器限制 Docker 容器的源 IP 地址范围与外界通讯。
firewall-cmd --permanent --zone=public --add-rich-rule="rule family="ipv4" source address="192.168.80.0/24" reject"
iptables -t filter -A INPUT -s 192.168.80.0/24 -j REJECT

//生产环境中的大量问题是因为 Docker 容器端口外放引起的漏洞,除了操作系统账户权限控制上的问题,更在于对 Docker Daemon 的进程管理上存在隐患。
目前常用的 Docker 版本都支持 Docker Daemon 管理宿主机 iptables 的,而且一旦启动进程加上 -p host_port:guest_port 的端口映射,Docker Daemon 会直接增加对应的 FORWARD Chain 并且 -j ACCEPT,而默认的 DROP 规则是在 INPUT 链做的,对 docker 没法限制,这就留下了很严重的安全隐患。因此建议:
(1)不在有外网 ip 的机器上使用 Docker 服务。

(2)使用 k8s 等 docker 编排系统管理 Docker 容器。

(3)宿主机上 Docker daemon 启动命令加一个 --iptables=false,然后把常用 iptables 规则写进文件里,再用 iptables-restore 重定向输入去刷新规则。

------------------------------------ 镜像安全 ------------------------------------

一般情况下,要确保只从受信任的库中获取镜像,推荐使用 harbor 私有仓库。
如果公司使用的不是自己的镜像源,需要使用 Docker 镜像安全扫描工具 Clair,对下载的镜像进行检查。通过与 CVE 数据库同步扫描镜像,验证镜像的 md5 等特征值,确认一致后再基于镜像进一步构建。一旦发现漏洞则通知用户处理, 或者直接阻止镜像继续构建。

--------------------------- 避免Docker 容器中信息泄露 ---------------------------

近几年 Github 上大量泄露个人或企业各种账号密码,出现这种问题一般都使用 dockerfile 或者 docker-compose 文件创建容器。 如果这些文件中存在账号密码等认证信息,一旦 Docker 容器对外开放,则这些宿主机上的敏感信息也会随之泄露。

------------------------------------ DockerClient 端与 DockerDaemon 的通信安全 ------------------------------------
为了防止链路劫持、会话劫持等问题导致 Docker 通信时被中间人攻击,c/s 两端应该通过 TLS 加密方式通讯。

通过在服务端上创建tls密钥证书,再下发给客户端,客户端通过私钥访问容器,这样就保证的docker通讯的安全性。
//使用证书访问的工作流程:
(1)客户端发起HTTPS请求,连接到服务器的443端口。
(2)服务器必须要先申请好一套数字证书(证书内容有公钥、证书颁发机构、失效日期等)。
(3)服务器将自己的数字证书发送给客户端(公钥在证书里面,私钥由服务器持有)。
(4)客户端收到数字证书之后,会先验证证书的合法性。如果证书验证通过,就会使用伪随机数生成器(/dev/random)随机生成一个【对称密钥】,使用证书的公钥加密这个【对称密钥】。
(5)客户端将公钥加密后的【对称密钥】发送到服务器。
(6)服务器接收到客户端发来的密文密钥之后,用自己之前保留的私钥对其进行非对称解密,解密之后就得到客户端的【对称密钥】,然后用客户端的【对称密钥】对返回数据进行加密,这样传输的数据都是密文了。
(7)服务器将加密后的密文数据返回到客户端。
(8)客户端收到后,用自己的【对称密钥】对其进行对称解密,得到服务器返回的数据。

首先创建ca证书,ca证书只是一个官方认证的证书,接下来要创建server、client节点的证书。
此时创建证书有三步:
(1)设置私钥,确保安全加密
(2)使用私钥签名,确保身份真实不可抵赖
(3)使用ca证书制作证书

master 192.168.80.10 docker-ce-cli-20.10.5-3.el7.x86_64 docker-ce
client 192.168.80.15 docker-ce-cli-20.10.5-3.el7.x86_64 docker-ce
注:由于 20.10.9 版本的 docker 客户端用的 go 版本是 go1.16.8,而 go1.15 以后的版本不支持私有 CA 生成的证书,所以这里 docker 客户端仍使用 docker-ce-cli-20.10.5-3.el7.x86_64 安装的版本。

//首先创建一个存放目录
mkdir /tls
cd /tls/

//生成ca证书
(1)创建ca私钥
openssl genrsa -aes256 -out ca-key.pem 4096 #输入123123


genrsa:使用RSA算法产生私钥
-aes256:使用256位密钥的AES算法对私钥进行加密,这样每次使用私钥文件都将输入密码,可省略
-out:输出文件的路径,若未指定输出文件,则为标准输出
4096:指定私钥长度,默认为1024。该项必须为命令行的最后一项参数


(2)创建ca证书
openssl req -new -x509 -days 1000 -key ca-key.pem -sha256 -subj "/CN=*" -out ca.pem #输入123123


req:执行证书签发命令
-new:新证书签发请求
-x509:生成x509格式证书,专用于创建私有CA时使用
-days:证书的有效时长,单位是天
-key:指定私钥路径
-sha256:证书摘要采用sha256算法
-subj:证书相关的用户信息(subject的缩写)
-out:输出文件的路径


//用 ca 证书签发 server 端证书
(3)创建服务器私钥
openssl genrsa -out server-key.pem 4096

(4)生成证书签名请求文件(csr文件)
openssl req -new -key server-key.pem -sha256 -subj "/CN=*" -out server.csr

(5)使用ca 证书与私钥证书签发服务端签名证书,输入 123123,(需要签名请求文件,ca 证书,ca 密钥)
openssl x509 -req -sha256 -in server.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -days 1000 -out server-cert.pem


x509:生成x509格式证书
-req:输入csr文件
-in:要输入的csr文件
-CA:指定ca证书的路径
-CAkey:指定ca证书的私钥路径
-CAcreateserial:表示创建证书序列号文件,创建的序列号文件默认名称为ca.srl


//用ca证证书签发client端证书
(6)生成客户端私钥
openssl genrsa -out client-key.pem 4096

(7)生成证书签名请求文件
openssl req -new -key client-key.pem -subj "/CN=client" -out client.csr

(8)创建扩展配置文件,使秘钥适合客户端身份验证
echo extendedKeyUsage=clientAuth > extfile.cnf

(9)使用 ca 证书签发客户端签名证书,输入 123123,(需要签名请求文件,ca 证书,ca 密钥)
openssl x509 -req -sha256 -in client.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -extfile extfile.cnf -days 1000 -out client-cert.pem

//删除两个证书签名请求文件和扩展配置文件
rm -rf ca.srl client.csr extfile.cnf server.csr

//配置docker服务配置文件
vim /lib/systemd/system/docker.service

--13行--修改
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

//重启docker服务
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
netstat -natp | grep 2376
setenforce 0

//将 /tls 目录中的 ca.pem、client-cert.pem、client-key.pem 三个文件复制到另一台主机
scp ca.pem root@192.168.80.10:/etc/docker/
scp client-cert.pem root@192.168.80.10:/etc/docker/
scp client-key.pem root@192.168.80.10:/etc/docker/

//本地验证,使用证书访问时要用主机名连接,docker 不支持使用 IP 进行证书访问
hostnamectl set-hostname master
su

vim /etc/hosts
127.0.0.1 master

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

//在客户端上操作
hostnamectl set-hostname client
su

vim /etc/hosts
192.168.80.10 master

cd /etc/docker/
docker --tlsverify --tlscacert=ca.pem --tlscert=client-cert.pem --tlskey=client-key.pem -H tcp://master:2376 images

总结:

docker存在问题:自身漏洞、源码问题(黑客上传恶意镜像、镜像使用有漏洞的软件、中间人攻击篡改)

尽量不使用 --privileged 运行,给容器root权限。

尽量避免在容器中运行ssh服务,多个入口多层危险。

尽量不用host网络模式,会使容器和宿主机共用网络命名空间,黑客攻击容器就是在攻击宿主机。 使用最少资源和最低权限运行容器

设置 on-failure 重启次数,cpu、读写限制

使用最小化的镜像

尽量使用只读的方式挂载数据卷 -v host:container:ro

下载镜像尽量下载官方镜像或者自己构建镜像从私有仓库中下载

https请求访问的过程?
0) 服务端会事先通过CA生成证书和私钥

  1. 客户端发送https请求到服务端的443端口
  2. 服务端发送包含公钥、证书有效期及ca机构等信息的证书给客户端
  3. 客户端会先通过CA验证证书有效性
  4. 若证书有效客户端会在本地生成会话密钥并通过server发来的公钥加密返回给服务端
  5. 服务端会用私钥解密得到会话密钥,之后双方即可使用会话密钥加密/解密来实现密文通信

如何获取ssl证书?
1)在 阿里云/华为云/腾讯云 申请 一年期的免费证书
2)openssl、mkcert、let's encrypt 自签证书
#创建CA证书
openssl genrsa -out ca.key 4096
openssl req -new -key ca.key -out ca.csr
openssl x509 -req -in ca.csr -signkey ca.key -out ca.crt
#创建自签名请求文件
openssl genrsa -out server.key 4096
openssl req -new -key server.key -out server.csr
#CA签发证书文件
openssl x509 -req -days 365 -in server.csr -signkey ca.key -out server.crt

标签: docker 运维 容器

本文转载自: https://blog.csdn.net/Richard_Sniper/article/details/131164549
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