容器与容器云——docker安全（TLS加密通讯）

docker 容器与虚拟机的区别

• 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。
  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，最终让容器之间相互不影响，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

• 性能与损耗
  与虚拟机相比，容器资源消耗要少。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，这是及其困难的。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。

Docker 存在的安全问题

• 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。
  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 用户最好将 Docker 升级为最新版本。

• 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

  • 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。
  • 镜像使用在有漏洞的软件
    Docker hub 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。
  • 中间人攻击篡改镜像
    镜像在传输过程中可能被篡改，目前现版本的 Docker 已经提供了相应的校验机制类预防这个问题。

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动攻击。

• 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，因此对局域网的 ARP 欺骗、嗅探、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，设置 iptable 规则。

• 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

• 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。

• 共享 root 用户权限
  如果以 root 用户权限运行容器，容器内的 root 用户也就拥有了宿主机 root 权限

Docker 安全基线标准

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

• 内核

  • 及时更新内核
  • User NameSpace （容器内的 root 权限在容器之外处于非高权限状态）
  • Cgroups（对资源的配额和度量）
  • SELiux/AppArmor/GRSEC（控制文件访问权限）
  • Capability（权限划分）
  • Seccomp（限定系统调用）
  • 禁止将容器的命名空间与宿主机进行命名空间共享

• 主机级别

  • 为容器创建独立分区
  • 仅运行必要的服务
  • 禁止将宿主机上敏感目录映射到容器
  • 对 Docker 守护进程、相关文件和目录进行审计
  • 设置适当的默认文件描述符数
    文件描述符：内核（kernel）利用文件描述符（file descriptor）来访问文件。文件描述符是非负整数。打开现存文件或新建文件时，内核会返回一个文件描述符。读写文件也需要使用文件描述符来指定待读写的文件
  • 用户权限为 root 的 Docker 相关文件的访问权限应该为664或者更低权限
  • 周期性检查每个主机的容器清单，并清理不必要的容器。

• 网络级别

  • 通过 iptables 设置规则实现禁止或允许容器之间网络流量
  • 允许 Docker 修改 iptables
  • 禁止将 Docker 绑定到其他 IP/Port 或者 Unix Socket
  • 禁止在容器上映射特权端口
  • 容器上只开放所需要的厑
  • 禁止在容器上使用主机网络模式
  • 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

• 镜像级别

  • 创建本地镜像仓库服务器
  • 镜像中软件都为最新版本
  • 使用可信镜像文件，并通过安全通道下载
  • 重新构建镜像而非对容器和镜像打补丁
  • 合理管理镜像标签，及时移除不再使用的镜像
  • 使用镜像扫描
  • 使用镜像签名

• 容器级别

  • 容器最小化，操作系统镜像最下集
  • 容器以单一主进程的方式运行
  • 禁止 privileged 标记使用特权容器
  • 禁止在容器上运行 ssh 服务
  • 以只读的方式挂载容器的根目录系统
  • 明确定义属于容器的数据盘符
  • 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数据
  • 限制在容器中可用的进程树，以防止 fork bomb （fork 炸弹，迅速增长子进程，耗尽系统进程数量）

• 其他设置

  • 定期对宿主机系统及容器进行安全审计
  • 使用最少资源和最低权限运行容器
  • 避免在同一个宿主机上部署大量容器，维持在一个能够管理的数量
  • 监控 Docker 容器的使用，性能以及其他各项指标
  • 增加实时危险检测和事件响应功能
  • 使用中心和远程日志收集服务

容器最小化

如果仅在容器中运行必要的服务，想 SSH 等服务是不能轻易开启去连接容器的，通过使用以下方式来进入容器

docker exec -it 容器ID bash

Docker remote api 访问控制
Docker 的远程调用 API 接口存在未授权访问漏洞，至少应该限制外网访问。建议使用 Socket 方式访问，监听内网ip，docker daemon 启动方式如下

docker -d -H uninx:///var/run/docker.sock -H tcp://192.168.15.132:2375

或者

vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
ExecStart=/usr/bin/docked -H unix:///var/run/docker.sock -H tcp://192.168.15.132:2375
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

然后，在宿主机的 firewalld 上做IP访问控制即可。（source address是客户端地址）

iptables -L
iptables -F

Docker-TLS加密通讯

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 两端应该通过加密方式通讯

mkdir /tls
cd /tls

hostnamectl set-hostname master

#hosts映射
vim /etc/hosts
127.0.0.1    master

#创建ca密钥
openssl genrsa -aes256 -out ca-key.pem 4096

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

#创建服务器私钥
openssl genrsa -out server-key.pem 4096

#签名私钥
openssl req -subj "/CN=*" -sha256 -new -key server-key.pem -out server.csr

#使用ca整数与私钥证书签名，输入123123
openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in server.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem

#生成客户端密钥
openssl genrsa -out key.pem 4096

#签名客户端
openssl req -subj "/CN=client" -new -key key.pem -out client.csr

#创建配置文件
echo extendedKeyUsage=clientAuth > extfile.cnf

#签名证书，输入123123，需要（签名客户端，ca整数，密钥）
openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in client.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out cert.pem -extfile extfile.cnf

#删除多余文件
rm -rf ca.srl client.csr extfile.cnf server.csr
ls
ca-key.pem  ca.pem  cert.pem  key.pem  server-cert.pem  server-key.pem

#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

##重启进程
systemctl daemon-reload

##重启docker服务
systemctl restart docker

##检查对外2376端口是否开启
netstat -natp | grep docker
tcp6       0      0 :::2376                 :::*                    LISTEN      6952/dockerd 

##将/tls/ca.pem /tls/cert.pem /tls/key.pem 三个文件推送到另一台主机
[root@master tls]# scp ca.pem [email protected]:/etc/docker/
[email protected]'s password: 
ca.pem                                                                        100% 1765   800.2KB/s   00:00    
[root@master tls]# scp cert.pem [email protected]:/etc/docker/
[email protected]'s password: 
cert.pem                                                                      100% 1696     2.1MB/s   00:00    
[root@master tls]# scp key.pem [email protected]:/etc/docker/
[email protected]'s password: 
key.pem                                                                       100% 3243   818.0KB/s   00:00