Docker - 安全性



Docker安全至关重要,它确保容器化应用程序保持完全功能和可靠性。Docker安全的主要问题之一是有效的容器隔离,防止恶意活动传播。Docker利用Linux内核命名空间和组或控制组来隔离进程和资源。

通过建立命名空间,每个容器都可以拥有一个专属环境,并且无法直接访问其他容器持有的资源。另一方面,组限制了容器可以消耗的资源,无论是CPU、内存、磁盘I/O等,以保持分配公平并防止系统资源耗尽。仅使用这些Linux内核功能,Docker就能维护出色的基本安全模型,从而帮助减轻常见威胁。

镜像管理和Docker守护进程的正确处理是确保Docker安全的另一个关键领域。这包括确保镜像来自受信任的存储库并定期扫描漏洞,以此避免部署受损的容器。一些示例工具可以帮助验证镜像的完整性和安全性,例如Docker Content Trust和镜像扫描服务。

在审查Docker安全时,需要考虑四个主要方面

  • 内核的内在安全性以及对命名空间和cgroups的支持
  • 仅由Docker守护进程暴露的攻击面
  • 容器配置配置文件中的漏洞,无论默认情况下还是用户自定义时。
  • 内核的“加固”安全功能以及安全功能如何与容器交互。

本章将讨论Docker容器安全的更多方面。

内核命名空间

命名空间基本上是Docker用来隔离运行容器的方式。命名空间划分内核资源,其中一组进程看到一组资源,另一组进程看到另一组资源。

Docker使用以下类型的命名空间:

  • PID命名空间 - 它隔离进程ID,这意味着容器内的进程ID与主机上的进程ID不同。
  • 挂载命名空间 - 这隔离了文件系统中的挂载点,以确保容器内看到的文件系统与主机上的文件系统隔离。
  • 网络命名空间 - 通过接口、IP地址和路由表隔离网络。
  • UTS命名空间 - 隔离内核和版本标识符。
  • IPC命名空间 - 隔离IPC资源,例如消息队列、信号量和共享内存等。
  • 用户命名空间 - 隔离用户和组ID,允许容器在容器内以非root用户身份运行,但在主机上映射为root用户。

Docker通过使用这些命名空间来实现容器彼此之间以及与主机的隔离。

控制组

Docker的另一个重要安全功能是控制组,它提供资源隔离和管理。cgroups控制容器可以消耗的系统资源量,防止单个容器耗尽系统资源并占用主机系统资源,影响其他容器。

cgroups提供的一些关键资源控制示例包括:

  • CPU - 与容器共享CPU并设置容器的CPU使用限制。
  • 内存 - 限制容器的内存使用量,以及交换内存 - 防止容器使用超过分配的内存。
  • 磁盘I/O - 确定程序读取和写入磁盘的速度。
  • 网络 - 管理网络的带宽分配。

Docker在容器之间公平分配资源,避免资源竞争,从而提高整体系统稳定性和安全性。

Docker守护进程攻击面

Docker守护进程以root权限运行,这是一个严重的安全问题。攻击者可以破坏它并控制整个主机系统。为了减少攻击面,必须遵循最佳实践:

  • 限制访问 - 只允许特定用户访问Docker守护进程,同时控制可以运行Docker命令的用户 - 限制对Unix套接字权限或使用TLS的TCP的受保护通信的访问。
  • 使用无根模式 - 尽可能使用Docker的无根模式;在这种模式下,守护进程和容器在没有root权限的情况下运行。这被认为是减少权限提升可能性的一种方法。
  • 网络安全 - 确保Docker守护进程API没有公开在公共互联网上。如果需要从远程位置访问Docker守护进程API,请通过防火墙规则和VPN对其进行保护。
  • 定期更新 - 保持Docker和基础操作系统更新,以防范任何已知的漏洞。

Linux内核的功能

Linux内核功能提供对授予进程的权限的细粒度控制。Docker使用功能来减少可以分配给容器的权限数量,其中容器历史上只被分配其操作所需的必要功能。以下功能正在使用:

  • CAP_NET_BIND_SERVICE - 允许绑定到低于1024的端口。
  • CAP_SYS_ADMIN - 此功能允许许多不同的系统管理操作。
  • CAP_SYS_PTRACE - 此功能允许进程跟踪其他进程。

Docker默认情况下会删除许多功能,以减少权限提升的可能性。用户可以使用`--cap-add`和`--cap-drop`选项分别在启动容器时添加或删除其他特定功能,从而根据其应用程序的特定需求微调安全配置文件。

Docker Content Trust签名验证

Docker Content Trust (DCT) 提供镜像签名和验证。这保证了镜像没有被篡改,并且来自它们声称的来源。启用DCT后,Docker会在拉取或运行之前检查镜像的数字签名,确保只使用受信任的镜像。

以下是一些使DCT成为安全供应链中必不可少的部分的关键特性:

  • 镜像签名 - 开发人员可以使用他们的私钥签名镜像。
  • 签名验证 - Docker会针对与附加的公共密钥验证这些签名,以确保镜像未被更改或篡改。
  • 不可变标签 - 防止意外覆盖已签名的镜像。

启用DCT可以增强整个系统的安全性,从而只部署经过验证和信任的镜像,防止被篡改或恶意镜像。

其他内核安全功能

除了命名空间、组和功能之外,其他增强Docker安全性的Linux内核安全功能如下:

Seccomp(安全计算模式)

Linux中的内核功能,可用于过滤容器可以执行的特定系统调用,从而减少执行潜在不安全操作的能力。Docker使用seccomp配置文件来定义允许和拒绝的系统调用。

AppArmor是一个限制应用程序的应用程序,它限制Linux中程序的行为。Docker使用AppArmor配置文件将强制访问控制规则应用于容器,限制其功能。

SELinux

这是一个安全模块,可用于实现有关应用程序如何访问资源的安全策略。Docker可以配置为使用SELinux以获得更高的安全性。

用户命名空间重新映射

将容器内的用户 ID 和组 ID 映射到主机上的不同 ID,通过隔离容器进程和主机进程来提升安全性。

Docker 安全最佳实践

虽然 Docker 极大地简化了应用程序的创建、分发和部署,但在容器化环境中也出现了一些安全问题。Docker 安全性的一个基本方面是 Docker 镜像的选择和管理。通过实施有关镜像选择、构建过程和漏洞扫描的最佳实践,可以有效提高 Docker 部署的安全性。

从可信来源选择合适的基镜像并保持其精简

首先,在确定需要使用 Docker 镜像后,需要选择一个基镜像。基镜像必须始终来自任何官方来源,例如 Docker Hub 或任何其他信誉良好的存储库。官方镜像会定期更新,漏洞较少。此外,保持基镜像精简将减小其攻击面,并最大限度地减少不必要的软件包和依赖项的包含;因此,它可以更安全。

使用多阶段构建

多阶段构建是 Docker 中的一项功能,允许在一个 Dockerfile 中使用多个 FROM 指令。此功能在构建更小、更安全的镜像时非常有用。例如,您可以使用大型基镜像来构建和编译应用程序构件,然后将这些构件复制到小型最终镜像中。这减小了最终镜像的大小,并消除了在最终镜像中包含所有构建工具和依赖项的需要,从而最大限度地减少安全漏洞。

重建镜像

定期重建 Docker 镜像,以始终受益于最新的安全补丁和更新。如果在构建基镜像或其依赖项后发现任何缺陷,则必须重建这些镜像以整合修复程序。自动构建和部署确保在安全更新可用时重建和重新上传镜像。

验证镜像是否存在漏洞

在将 Docker 镜像部署到生产环境之前,务必扫描其是否存在漏洞。有几种工具可以帮助您扫描 Docker 镜像中已知的漏洞,包括 Clair、Docker 安全扫描和其他第三方漏洞扫描服务。这些工具会识别镜像中的安全问题,并建议如何缓解这些问题,例如更新依赖项或使用不同的基镜像。

结论

保护 Docker 镜像对于安全的容器化环境至关重要。围绕选择可信基镜像、确保其精简、多阶段构建、频繁重建镜像和扫描漏洞的正确实践将有助于降低安全漏洞的风险,并确保 Docker 部署的完整性。这些实践不仅会增强安全态势,而且对于 Docker 环境的可靠性和性能也至关重要。此外,深入了解内核命名空间、cgroups、DCT 等的工作原理有助于获得更精细的控制。

常见问题

问 1. 使用 Docker 时主要的安全性问题是什么?

Docker 与任何其他技术一样,也存在安全问题。这包括容器镜像、Docker 引擎或容器的漏洞;容器中的错误配置会暴露敏感数据或端口;以过高的权限运行容器;以及通过容器漏洞攻击主机系统。

问 2. 如何确保 Docker 镜像的安全性?

对基镜像使用可信来源。从可信来源构建镜像——定期更新它们,以便修补任何漏洞。不要在镜像中包含敏感信息,例如密码和 API 密钥。使用扫描工具检查镜像中是否存在潜在的 CVE,并对镜像进行签名以确保其完整性。

问 3. 安全运行 Docker 容器的一些最佳实践是什么?

根据最小权限原则运行容器:仅允许执行所需的操作。尽可能避免以 root 用户身份运行容器。在打开的端口级别仔细配置网络访问,并使用防火墙限制流量。监控容器的活动及其日志中的任何可疑行为。

问 4. 我是否应该担心 Docker 容器会影响我的主机系统的安全性?

虽然容器创建了隔离,但它们并非免受潜在威胁。例如,在某些情况下,在容器中运行的恶意代码可能会利用 Docker 引擎或主机内核中的某些漏洞,从而突破容器并进入主机系统。使您的 Docker 安装和主机操作系统保持最新安全补丁,以将此风险降至最低。

问 5. 是否有针对 Docker 推荐的特定安全工具或实践?

是的,有相当多的工具和实践可以提高 Docker 的安全性。使用镜像扫描工具(例如 Clair 或 Trivy)来检测漏洞。您可能需要应用额外的工具(例如 AppArmor 或 SELinux)来对容器强制执行更严格的安全策略——定期检查和审核 Docker 配置,以查找潜在的错误配置。关注 Docker 安全更新和建议,以便迅速解决新出现的威胁。

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