盘Docker吗？Docker容器的安全问题与解决办法

前言

一：Docker 容器与虚拟机的区别

• 不同点	container	VM
  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）	5%左右损失
  磁盘占用	MB	GB
  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

• 详细解释

  • 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。

    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。

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。

  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。

• 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 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。

  （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。

三：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、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。
  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，容器内的 root 用户也就拥有了宿主机的root权限。

四：Docker 安全基线标准（以上问题的解决办法）

• 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）。
  （4）SELiux/AppArmor/GRSEC（控制文件访问权限）。
  （5）Capability（权限划分）。
  （6）Seccomp（限定系统调用）。
  （7）禁止将容器的命名空间与宿主机进程命名空间共享。

• 2、主机级别

  （1）为容器创建独立分区。
  （2）仅运行必要的服务。
  （3）禁止将宿主机上敏感目录映射到容器。
  （4）对 Docker 守护进程、相关文件和目录进行审计。
  （5）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）
  （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 Dokcer 修改 iptables。
  （3）禁止将 Docker 绑定到其他 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）禁止在容器上使用主机网络模式。
  （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、镜像级别

  （1）创建本地镜像仓库服务器。
  （2）镜像中软件都为最新版本。
  （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。
  （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。
  （5）以只读的方式挂载容器的根目录系统。
  （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。
  （8）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）

• 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。
  （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。
  （5）增加实时威胁检测和事件响应功能。
  （6）使用中心和远程日志收集服务

五：关于容器使用的其他注意事项

• 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

• 2、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，至少应限制外网访问。建议使用 Socket 方式访问。socket使用tcp协议访问

  • 1、设置来访地址

    使用命令：docker -d -H uninx:///var/run/docker.sock -H tcp://192.168.233.132:2375
    或者修改配置文件
    [root@docker ~]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
    ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock -H unix:///var/run/docker.sock -H tcp://192.168.233.132:2375
    

  • 2、重启服务并清空防火墙

    [root@docker ~]# systemctl daemon-reload
    [root@docker ~]# systemctl restart docker
    [root@docker ~]# netstat -natp | grep 2375
    tcp        0      0 192.168.233.132:2375     0.0.0.0:*               LISTEN      9905/dockerd        
    [root@docker ~]# iptables -F
    

  • 3、可以使用其他节点去访问Docker了，命令格式：docker -H=tcp://IP地址:端口 命令

    例如

    [root@remote ~]# docker -H tcp://192.168.233.132:2375 run -itd nginx /bin/bash
    [root@remote ~]# docker -H tcp://192.168.233.132:2375 pull nginx
    
    

• 4、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。

  [root@docker ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-rich-rule="rule family="ipv4" source address="192.168.233.0/24" reject"
  [root@docker ~]# firewall-cmd --reload
  
  

  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。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、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。

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