Docker-TLS详解

一、Docker 存在的安全问题

1.1、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

1.2、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：

• 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

1.3、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

1.3.1、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

1.3.2、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

1.3.3、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

1.3.4、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

1.4、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

1.4.1、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

1.4.2、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 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

1.4.3、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
• 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
• 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

1.4.4、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

1.4.5、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
• 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
• 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）

1.4.6、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
• 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

1.5、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

1.6、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。监听内网ip, docker daemon启动方式如下

docker -d -H uninx:///var/run/docker.sock -H tcp://192.168.195.128:2375
或者
vim /usr/lib/systemd/system/docker.service

1.6.1、示例

1.6.1.1、服务器配置如下

[root@docker ~]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service

[root@docker ~]# systemctl daemon-reload
[root@docker ~]# systemctl restart docker
[root@docker ~]# docker images

1.6.1.2、客户端操作实现远程调用

[root@docker1 ~]# docker -H tcp://192.168.140.20 images

1.7、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 familyg="ipv4" source address="192.168.195.0/24" reject"

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。目前堂用的Docker版本都支持Docker Daemon管理宿主jptables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:

• 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

1.8、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

二、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

2.1、实施步骤

[root@docker ~]# mkdir tls     #创建tls目录用来存放证书信息
[root@docker tls]# hostnamectl set-hostname master  #更改主机名
[root@docker tls]# su
[root@master tls]# vim /etc/hosts

[root@master tls]# openssl genrsa -aes256 -out my-key.pem 4096    创建my密钥

[root@master tls]# openssl req -new -x509 -days 1000 -key my-key.pem -sha256 -subj "/CN=*" -out my.pem   #创建my证书
[root@master tls]# openssl genrsa -out server-key.pem 4096  #创建服务器私钥
[root@master tls]# openssl req -subj "/CN=*" -sha256 -new -key server-key.pem -out server.csr   #签名私钥
[root@master tls]# openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in server.csr -CA my.pem -CAkey my-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem  
#使用ca证书与私钥证书签名，生成服务端证书 

[root@master tls]# openssl genrsa -out key.pem 4096   #生成客户端密钥
[root@master tls]# openssl req -subj "/CN=client" -new -key key.pem -out client.csr   #签名客户端
[root@master tls]# echo extendedKeyUsage=clientAuth > extfile.cnf
#创建配置文件
[root@master tls]# openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in client.csr -CA my.pem -CAkey my-key.pem -CAcreateserial -out cert.pem -extfile extfile.cnf   #签名证书，需要（签名客户端，ca证书，ca密钥），sha256:哈希，做数据完整性验证
[root@master tls]# rm -rf my.srl client.csr extfile.cnf server.csr  #删除多余文件
[root@master tls]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service   #修改配置文件

[root@master tls]# systemctl daemon-reload   #重启进程
[root@master tls]# systemctl restart docker      #重启docker服务
[root@master tls]# netstat -napt | grep 2376

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

[root@master tls]# scp my.pem root@192.168.140.30:/etc/docker
[root@master tls]# scp cert.pem root@192.168.140.30:/etc/docker
[root@master tls]# scp key.pem root@192.168.140.30:/etc/docker

[root@docker1 ~]# cd /etc/docker/
[root@docker1 docker]# ls

[root@docker1 ~]# vim /etc/hosts

2.3、本地验证

[root@docker1 docker]# docker --tlsverify --tlscacert=my.pem --tlscert=cert.pem --tlskey=key.pem -H tcp://master:2376 images

[root@docker1 docker]# docker --tlsverify --tlscacert=my.pem --tlscert=cert.pem --tlskey=key.pem -H tcp://master:2376 pull tomcat
[root@docker1 docker]# docker images