Docker私房菜————Docker安全配置|Docker部署|Docker-TLS加密通讯|超详细图解|

目录

  • 1.Docker 容器与虚拟机的区别
    • 1.1隔离与共享
    • 1.12性能与损耗
  • 2.Docker 存在的安全问题
    • 2.1Docker 自身漏洞
    • 2.2Docker 源码问题
  • 3.Docker 架构缺陷
    • 3.1容器之间的局域网攻击
    • 3.2DDoS 攻击耗尽资源
    • 3.3有漏洞的系统调用
    • 3.4共享root用户权限
  • 4.Docker 安全基线标准
    • 4.1内核级别
    • 4.2主机级别
    • 4.3网络级别
    • 4.4镜像级别
    • 4.5容器级别
    • 4.6其他设置
  • 5.部分安全操作
    • 5.1容器最小化
    • 5.2Docker remote api 访问控制
    • 5.3限制流量流向
    • 5.4镜像安全
    • 5.5Docker-TLS加密通讯
      • (1)什么叫做秘钥
      • (2)什么叫签名
      • (3)什么是hash值
      • (4)证书
      • (5)通讯加密

1.Docker 容器与虚拟机的区别

1.1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。

1.2性能与损耗

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。

安全

  • 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。
  • 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。

2.Docker 存在的安全问题

2.1Docker 自身漏洞

网络时代,只要是代码编写的软件和应用都有漏洞。所以作为一款应用的 Docker 也有一些代码缺陷。目前来说,世上不可能有完美的东西,你可以想想,一款应用没有任何漏洞意味着什么。
针对 Docker 自身的漏洞,黑客常用的主要攻击手段有代码执行、权限提升、 信息泄露、权限绕过等。而针对黑客的这些攻击,官方应对的方法就是快速的迭代 Docker 版本,建议:Docker 用户最好将 Docker 升级为最新版本。

2.2Docker 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,目前新版本的 Docker 已经提供了相应的校验机制来预防这个问题。

总结:因为这些原因,所以大部分企业都建立自己的私有云,搭建服务,创建镜像,很少使用共有仓库。如果使用共有仓库,可以参考下载次数,或下载下来后运行容器后,检查开放的端口等。

3.Docker 架构缺陷

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、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。

3.2DDoS 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,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

  • 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程命名空间共享。

4.2主机级别

  • 为容器创建独立分区。
  • 仅运行必要的服务。
    • 服务器中不要开启FTP服务,如果开启,需要开启禁锢家目录的操作。
  • 禁止将宿主机上敏感目录(例:/root等)映射到容器
    • 最好使用其他磁盘(非sda,例如:sdb、sdc等)
  • 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 644 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。

4.3网络级别

  • 通过 iptables 设定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。
    • 绑定其他的 Socket上会影响其他服务的运行。
  • 禁止在容器上映射特权端口。
  • 容器上只开放所需要的端口。
  • 禁止在容器上使用主机网络模式。
    • 仅主机模式是一种局域网模式,使用主机网络模式可能会被局域网内的主机攻击。
  • 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

  • 创建本地镜像仓库服务器。(部署harbor)
  • 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。 一般是共有仓库使用的,私有仓库用的少
  • 使用镜像签名。

4.5容器级别

  • 容器最小化,操作系统镜像最小集。
  • 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。
    • 登录系统使用exec命令,不要用ssh
  • 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失数据。
    • 默认是6次
  • 限制在容器中可用的进程树,以防止 fork bomb。
    • 进程炸弹,迅速增长子进程,耗尽系统进程数量

4.6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。
  • 避免在同一宿主机上部署大量容器,维持在一个能够管理的数量。
    • 一般一个核心能跑3个容器,企业(48核)中一般一个节点上跑80~100个容器即可。
  • 监控 Docker 容器的使用,性能以及其他各项指标。
  • 增加实时威胁检测和事件响应功能。
  • 使用中心和远程日志收集服务

5.部分安全操作

5.1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 容器ID bash

5.2Docker 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。

临时更改
docker -d -H uninx:///var/run/docker.sock -H tcp://192.168.163.100:2375
或者永久更改
vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
//注释之前的ExecStart,添加下面的ExecStart
//开放本地监听地址和端口
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H unix:///var/run/docker.sock -H tcp://192.168.163.200:2375

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systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

//客户端操作实现远程调用
docker -H tcp://192.168.163.200 images

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systemctl start firewalld

//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)
firewall-cmd --permanent --add-rich-rule=“rule family=“ipv4” source address=“192.168.163.150” port protocol=“tcp” port=“2375” accept”
firewall-cmd --reload

//客户端操作实现远程调用
docker -H tcp://192.168.163.200 images

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5.3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="192.168.163.0/24" reject"
firewall-cmd --reload

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//查看firewalld规则列表
firewall-cmd --list-all

//删除存在的规则
firewall-cmd --remove-rich-rule ‘rule family=“ipv4” source address=“192.168.163.0/24” reject’

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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 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了。

针对上面的隐患,建议:

  • 不在有外网ip的机器上使用Docker服务
  • 使用k8s等docker编排系统管理Docker容器
  • 宿主上Docker daemon启动命令加一个–iptables=false,然后把常用iptables写进文件里,再用iptables-restore去刷。

5.4镜像安全

Docker 镜像安全扫描,在镜像仓库客户端使用证书认证,对下载的镜像进行检查。
通过与 CVE 数据库同步扫描镜像,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。

如果公司使用的是自己的镜像源,可以跳过此步;否则,至少需要验证 baseimage 的 md5 等特征值,确认一致后再基于 baseimage 进一步构建。
一般情况下,要确保只从受信任的库中获取镜像,并且不建议使用–insecure-registry=[] 参数,推荐使用harbor私有仓库。

5.5Docker-TLS加密通讯

下图是对称和非对称秘钥双重加密的流程图
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  • 大概流程
    • 先对明文—>对称加密—>形成密文和对称秘钥
    • 然后将对称秘钥+签名—>非对称加密(私钥加密)—>形成加密的秘钥
    • 使用hash算法算出hash值
    • 最后将密文、加密的秘钥、hash值传给对方
    • 对方收到这三样数据
    • 对加密的秘钥—>非对称解密(公钥解密)—>解密出对称秘钥和签名(签名用于身份认证)
    • 使用对称秘钥—>对称解密—>解密出明文
    • 对明文使用hash算法,对比传来的hash值
    • 一样说明没有被改动,读取数据;反之被改的,弃掉数据

(1)什么叫做秘钥

  • 对称秘钥(AES、DES、3DES) 相对于家里的锁和对应的钥匙
    • 效率高,但不安全
  • 非对称秘钥(rsa,公钥-私钥)相当于古代的虎符,不能从私钥推导出公钥
    • 效率不高(需要加密,转换慢)

(2)什么叫签名

  • 签名就是身份信息
  • 比如:使用支付宝转账时,谁转给了商家,转账的谁就是签名

(3)什么是hash值

Hash算法是一个广义的算法,在这里做数字签名来保障数据传递的安全性,如何确保数据的安全性,通过hash值对比确定数据完整性和安全性。

(4)证书

证书格式:x509(国际标准),需要机构CA颁发
CA:电子认证服务,证书颁发机构,是受信任的第三方,承担公钥体系中的公钥的合法性建议的责任。

首先CA先颁发ca证书,然后用证书和相关信息找CA颁发server证书、client证书,cilent证书要推送给client

(5)通讯加密

主机名 操作系统 IP地址
server CentOS7 192.168.163.100
client CentOS7 192.168.163.150

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。
server:192.168.163.100
准备环境

hostnamectl set-hostname server
su

mkdir /tls
cd /tls

vim /etc/hosts
127.0.0.1 server

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生成ca密钥

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

相关参数:
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
-out 输出文件的路径
4096 秘钥的长度

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生成ca证书

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

相关参数:
req 请求证书
-new 新证书签发请求
-x509 生成x509格式证书
-days 证书有效期1000天
-key 指定私钥路径
-subj subject的缩写,可以认为是主题、项目等

在这里插入图片描述

生成服务器私钥

openssl genrsa -out server-key.pem 4096

在这里插入图片描述

生成服务器证书

//生成服务器签名文件,用于生成服务器证书
openssl req -subj "/CN=*" -sha256 -new -key server-key.pem -out server.csr
//使用ca证书与私钥证书签名,输入abc123;
openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in server.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem

相关参数:
-in 指定输入的证书、秘钥等文件
-CAcreateserial 表示创建证书序列号文件(默认为ca.srl)

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生成客户端密钥

openssl genrsa -out key.pem 4096

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生成客户端证书

//签名客户端
openssl req -subj "/CN=client" -new -key key.pem -out client.csr
//创建配置文件;认证方式使用客户端认证
echo extendedKeyUsage=clientAuth > extfile.cnf
//签名证书,输入abc123,需要(签名客户端,ca证书,ca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

相关参数:
-extfile 添加扩展文件

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删除多余文件

rm -rf ca.srl client.csr extfile.cnf server.csr

在这里插入图片描述
配置docker,指定tls证书的路径、开放的端口、通信的进程等

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

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

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将 /tls/ca.pem /tls/cert.pem /tls/key.pem 三个文件复制到另一台主机

scp ca.pem [email protected]:/etc/docker/
scp cert.pem [email protected]:/etc/docker/
scp key.pem [email protected]:/etc/docker/

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本地验证

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

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client:192.168.163.150

hostnamectl set-hostname client
su

echo ‘192.168.163.100 server’ >> /etc/hosts

vim /etc/hosts
192.168.163.100 server

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

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