Docker安全

一、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

• 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秒级分钟级运行性能接近原生（直接在内核中运行）50%左右损失磁盘占用MBGB数量成百上千一般几十台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

二、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

3、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

3.1.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

3.2. 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。

3.3. 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

3.4. 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

4. 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

4.1. 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/AppArmor/GRSEC（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

4.2. 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。（文件描述符：简称fd，当应用程序请求内核打开/新建一个文件时，内核会返回一个文件描述符用于对应这个打开/新建的文件，文件描述符本质上就是一个非负整数，读写文件也是需要使用这个文件描述符来指定待读写的文件的。文件描述符是一个重要的系统资源，理论上系统内存多大就应该可以打开多少个文件描述符，但是实际情况是，内核会有系统级限制，以及用户级限制，不让某一个应用程序进程消耗掉所有的文件资源，可以使用ulimit -n 查看）
（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

4.3. 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

4.4. 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

4.5. 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）

4.6. 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 Docker security | Docker Documentation

三.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）客户端发起请求，连接到服务器的进程端口。

（2）服务器必须要有一套数字证书（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，会验证证书的合法性。如果证书验证通过，就会生成一个随机的密钥对，用证书的公钥加密。

（5）客户端将公钥加密后的密钥发送到服务器。

（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密钥，然后用客户端密钥对返回数据进行对称加密，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，用自己的密钥对其进行对称解密，得到服务器返回的数据。