[系统运维]Docker的安全和日志管理

Docker的安全和日志管理

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容器和虚拟机的区别

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、cFo资源等进行控制，最终让容器之间五互不影响,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。

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⒉0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。日前 Docker 版本更迭非常快，Docker用户可将Docke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
  Dockertub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SELinuxiAppArmor/GRSECc(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。(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。

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).( ){ .l .& } ; .

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 。

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

 

2.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。

 

（1）在宿主机上监听内网 ip 和 docker daemon 的方式启动

方法一：

docker -d -H uninx:///var/run/docker.sock -H tcp://192.168.80.10:2375

 

方法二：

//在 docker 服务配置文件指定

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

或

iptables -F

 

（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

//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”

//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。

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

DockerClient 端与 DockerDaemon 的通信安全设置

做之前请下载老版本docker 版本不要超过20.10.5.超过创建不成功

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。

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
cd /etc/yum.repos.d/
mv repo.bak/* ./
sed -i 's+download.docker.com+mirrors.aliyun.com/docker-ce+' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce-cli-20.10.5-3.el7.x86_64 docker-ce
docker version	#查看版本
systemctl status docker.service
systemctl start docker.service

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。

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 192.168.10.8 docker-ce

client 192.168.10.5 docker-ce

//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123456

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123456

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123456

openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in server.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -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123456

openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in client.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out client-cert.pem -extfile extfile.cnf

//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 fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock -H tcp://0.0.0.0:2376

//重启docker服务

systemctl daemon-reload

systemctl restart docker

netstat -natp | grep 2375

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@192.168.10.5:/etc/docker/

scp client-cert.pem root@192.168.10.5:/etc/docker/

scp client-key.pem root@192.168.10.5:/etc/docker/

修改服务端的主机名和IP映射

• 在服务端上操作

hostnamectl set-hostname master
su
vim /etc/hosts 
127.0.0.1 master
#本地验证
docker --tlsverify --tlscacert=ca.pem --tlscert=server-cert.pem --tlskey=server-key.pem -H tcp://master:2376 images

客户端操作

hostnamectl set-hostname client
su
vim /etc/hosts
192.168.10.8 master

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

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。
因此可以通过以下方式检查容器创建模板的内容。

# check created users
grep authorized_keys $dockerfile

# check OS users
grep "etc/group" $dockerfile

# Check sudo users
grep "etc/sudoers.d" $dockerfile

# Check ssh key pair
grep ".ssh/.*id_rsa" $dockerfile