Docker安全管理—-TLS（安全認證）

一、Docker 容器與虛擬機的區別

1.隔離與共享

虛擬機通過添加 Hypervisor 層，虛擬出網卡、內存、CPU 等虛擬硬件，再在其上建立 虛擬機，每個虛擬機都有自己的系統內核。
而 Docker 容器則是通過隔離的方式，將文件系 統、進程、設備、網絡等資源進行隔離，再對權限、CPU 資源等進行控制，最終讓容器之間互不影響，
容器無法影響宿主機。容器與宿主機共享內核、文件系統、硬件等資源。

docker容器共享同一個內核資源，而虛擬機是獨立的使用的資源都是獨立的。

2.性能與損耗

與虛擬機相比，容器資源損耗要少。 同樣的宿主機下，能夠建立容器的數量要比虛擬 機多。但是，虛擬機的安全性要比容器稍好，
要從虛擬機破到宿主機或其他虛擬機，需要 先破 Hypervisor 層，這是極其困難的。而 docker 容器與宿主機共享內核、文件系統等資源，
更有可能對其他容器、宿主機產生影響。

與虛擬機相比容器消耗資源要少的多，因為容器是共享內核的意味著，一個容器資源占用多，其他容器占用的就少，一個容器出現問題，其他容器都會出現問題，因此虛擬機安全性要比容器好

二、Docker 存在的安全問題

1.Docker 自身漏洞

作為一款應用 Docker 本身實現上會有代碼缺陷。CVE官方記錄Docker歷史版本共有超過20項漏洞。
常用的手段主要有

代碼執行、權限提升、 信息泄露、權限繞過等。目前 Docker 版本更迭非常快，
Docker 用戶最好將 Docker 升級為 最新版本。

2. Docker 源碼問題

Docker 提供了 Docker hub，可以讓用戶上傳創建的鏡像，以便其他用戶下載，快速搭 建環境。但同時也帶來了一些安全問題。例如下面三種方式：
（1）上傳惡意鏡像 如果有在制作的鏡像中植入、后門等惡意軟件，那么環境從一開始就已經不安全了，后續更沒有什么安全可言。

（鏡像可能存愛*軟件和病毒）

（2）鏡像使用有漏洞的軟件 Docker Hub 上能下載的鏡像里面，75%的鏡像都安裝了有漏洞的軟件。所以下載鏡像后，
需要檢查里面軟件的版本信息，對應的版本是否存在漏洞，并及時更新打上補丁。

（老版本的鏡像中環境有問題）

（3）中間人篡改鏡像 鏡像在傳輸過程中可能被篡改，目前新版本的 Docker 已經提供了相應的校驗機制來預 防這個問題。
你上傳的鏡像被中間人劫持，篡改，這個時候你需要TLS安全證書，docker容器去找docker服務器做安全認證

三、Docker 架構缺陷與安全機制

Docker 本身的架構與機制就可能產生問題，例如這樣一種場景，已經控制了宿主機上的一些容器，或者獲得了通過在公有云上建立容器的方式，然后對宿主機或其他容器發起***。

**1. 容器之間的局域網*

主機上的容器之間可以構成局域網，因此針對局域網的 ARP 欺騙、嗅探、廣播風暴等 方式便可以用上。
所以，在一個主機上部署多個容器需要合理的配置網絡，設置 iptable 規則。

**2. DDoS *耗盡資源

Cgroups 安全機制就是要防止此類的，不要為單一的容器分配過多的資源即可避免此類問題。

3. 有漏洞的系統調用
Docker與虛擬機的一個重要的區別就是Docker與宿主機共用一個操作系統內核。
一旦宿主內核存在可以越權或者提權漏洞，盡管Docker使用普通用戶執行，在容器被時，者還可以利用內核漏洞跳到宿主機做更多的事情。

4. 共享root用戶權限
如果以 root 用戶權限運行容器，容器內的 root 用戶也就擁有了宿主機的root權限。

四、Docker 安全基線標準

下面從內核、主機、網絡、鏡像、容器以及其它等 6 個方 面總結 Docker 安全基線標準。
1.內核級別
（1）及時更新內核。
（2）User NameSpace（容器內的 root 權限在容器之外處于非高權限狀態）。
（3）Cgroups（對資源的配額和度量）。
（4）SELiux/AppArmor/GRSEC（控制文件訪問權限）。
（5）Capability（權限劃分）。
（6）Seccomp（限定系統調用）。
（7）禁止將容器的命名空間與宿主機進程命名空間共享。

2.主機級別
（1）為容器創建獨立分區。
（2）僅運行必要的服務。
（3）禁止將宿主機上敏感目錄映射到容器。
（4）對 Docker 守護進程、相關文件和目錄進行審計。
（5）設置適當的默認文件描述符數。
（文件描述符：內核（kernel）利用文件描述符（file descriptor）來訪問文件。文件描述符是非負整數。
打開現存文件或新建文件時，內核會返回一個文件描述符。讀寫文件也需要使用文件描述符來指定待讀寫的文件）
（6）用戶權限為 root 的 Docker 相關文件的訪問權限應該為 644 或者更低權限。
（7）周期性檢查每個主機的容器清單，并清理不必要的容器。

3.網絡級別
（1）通過 iptables 設定規則實現禁止或允許容器之間網絡流量。
（2）允許 Dokcer 修改 iptables。
（3）禁止將 Docker 綁定到其他 IP/Port 或者 Unix Socket。
（4）禁止在容器上映射特權端口。
（5）容器上只開放所需要的端口。
（6）禁止在容器上使用主機網絡模式。
（7）若宿主機有多個網卡，將容器進入流量綁定到特定的主機網卡上。

4.鏡像級別
（1）創建本地鏡像倉庫服務器。
（2）鏡像中軟件都為最新版本。
（3）使用可信鏡像文件，并通過安全通道下載。
（4）重新構建鏡像而非對容器和鏡像打補丁。
（5）合理管理鏡像標簽，及時移除不再使用的鏡像。
（6）使用鏡像掃描。
（7）使用鏡像簽名。

5.容器級別
（1）容器最小化，操作系統鏡像最小集。
（2）容器以單一主進程的方式運行。
（3）禁止 privileged 標記使用特權容器。
（4）禁止在容器上運行 ssh 服務。
（5）以只讀的方式掛載容器的根目錄系統。
（6）明確定義屬于容器的數據盤符。
（7）通過設置 on-failure 限制容器嘗試重啟的次數，容器反復重啟容易丟失數據。
（8）限制在容器中可用的進程樹，以防止 fork bomb。（fork，迅速增長子進程，耗盡系統進程數量）

6.其他設置
（1）定期對宿主機系統及容器進行安全審計。
（2）使用最少資源和最低權限運行容器。
（3）避免在同一宿主機上部署大量容器，維持在一個能夠管理的數量。
（4）監控 Docker 容器的使用，性能以及其他各項指標。
（5）增加實時不安全的檢測和事件響應功能。
（6）使用中心和遠程日志收集服務

Docker安全規則

容器最小化

如果僅在容器中運行必要的服務，像SSH等服務是不能輕易開啟去連接容器的，通常使用以下方式來進入容器
docker exec -it  bash

docker api 訪問控制

docker的遠程調用API接口存在未授權訪問漏洞
[root@localhost ~]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service 
綁定unix通過docker,sock文件重新連接，-H綁定你的tcp端口，和地址
14 行
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H unix:///var/run/docker.sock -H tcp://192.168.136.186:2323
[root@localhost ~]# systemctl daemon-reload 
[root@localhost ~]# systemctl restart docker
#永久配置，富語言規則，源地址，指定tcp端口，2323
[root@localhost ~]# firewall-cmd --permanent --add-rich-rule="rule family="ipv4" source address="192.168.136.186" port protocol="tcp" port="2323" accept"
#重啟防火墻
[root@localhost ~]# firewall-cmd --reload 
success

限制流量流向

防火墻的規則，外部的流量到內部會有控制，但是容器訪問外面，防火墻會給這個請求一個序列號，當它回來的時候直接被防火墻信任，這個就存在了隱患
永久配置，指定public區域，對ipv4的地址進行管控，寫上容器的地址，拒絕
[root@localhost ~]# firewall-cmd --permanent --zone=public --add-rich-rule="rule family="ipv4" source address="192.168.136.0/24" reject"
success
[root@localhost ~]# firewall-cmd --reload 
success

使用普通用戶啟動docker服務

使用用戶映射，解決特定容器中的用戶0在宿主系統上等于root的問題，LXC允許重新映射用戶和組ID
#使用用戶映射，對root用戶創建一個虛擬用戶，等同于宿主系統上的root權限

文件系統限制

掛載的容器根目錄絕對只讀，而且不同容器對應的文件目錄權限分離，優化每個容器在宿主上有單獨分區

su test01
docker run -v dev:/home/mc_server/test01 -it centos:latest /bin/bash
su test02
docker run -v dev:/home/mc_server/test02 -it centos:latest /bin/bash

鏡像安全

一般情況下，確保只從受信任的庫中獲取鏡像，并且不要使用–insecure-registry=[]參數

這種證書驗證只能確定你的身份是不是安全的，但是鏡像安全保障不了

Docker client端與Docker Daemon的通信安全

為了放置鏈路劫持、會話保持等問題導致Docker通信時被中間人***，c/s兩端應該通過加密方式通訊

[root@localhost harbor]# docker --tlsverify --tlscacert=ca.pem --tlscert=cert.pem --tlskey=key.pem -H=0.0.0.0:2376

資源控制

資源，既可以降低安全風險，也不影響業務

docker run -tid -name ec2 -cpuset-cpus 3 -cpu-shares 2048 -memory 2048m -rm -blkio-weight 100 --pids--limit 512

宿主機及時升級內核漏洞

docker容器支持熱遷移，但是要注意遷移和的IP地址，安裝安全加固，使用內核補丁

避免docker容器消息泄露

檢查dockerfile中制造鏡像，比如ssh有沒有開啟，鏡像有沒有問題

日志分析

收集并歸檔與Docker相關的安全日志來達到審核和監控的目的，使用rsyslog或stdout+ELK的方式進行日志收集、存儲與分析
在宿主上使用一下命令在容器外部訪問日志文件

docker run -v /dev/log:/dev/log <container_name> /bin/sh #做數據卷

Docker內置命令
docker logs -f

Docker Bench for Security

是一個腳本，用于檢查生產環境中部署Docker容器的幾十個常見的最佳實踐
環境安裝
下載二進制文件后，將其添加到環境變量PATH中

[root@localhost ]# git clone
https://github.com/docker/docker-bench-security.git
[root@localhost ]# cd docker-bench-security
[root@localhost ]# sudo sh docker-bench-security.sh

ulimit

可對包括core dump文件大小、進程數據段的大小、課創建文件的大小、常駐內存集大小、打開文件數、進程棧的大小、CPU時間、單個用戶的最大線程數、進程的最大虛擬內存等類型的資源起到限制作用
設置CPU時間

docker daemon --default-ulimit cpu=1200
docker run --rm -ti --ulimit cpu=1200 ubuntu bash

##進入容器后查看

ulimit -t

docker-tls 加密通訊

為了防止鏈路劫持，會話保持等問題導致docker通信被中間人***，c/s兩端應該通過加密方式通訊

[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname master
[root@localhost ~]# su
[root@master ~]# vim /etc/hosts
127.0.0.1  master
[root@master ~]# mkdir /tls
[root@master ~]# cd /tls/
//創建ca秘鑰
[root@master tls]# openssl genrsa -aes256 -out ca-key.pem 4096
//創建ca證書
[root@master tls]# openssl req -new -x509 -days 1000 -key ca-key.pem -sha256 -subj "/CN=*" -out ca.pen
//創建服務器私鑰
[root@master tls]# openssl genrsa -out server-key.pem 4096
//簽名私鑰
[root@master tls]# openssl req -subj "/CN=*" -sha256 -new -key server-key.pem -out server.csr
//使用ca證書與私鑰證書簽名、輸入123123
[root@master tls]# openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in server.csr -CA ca.pen -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem
//生成客戶端秘鑰
[root@master tls]# openssl genrsa -out key.pem 4096
//簽名客戶端
[root@master tls]# openssl req -subj "/CN=client" -new -key key.pem -out client.csr
//創建配置文件
[root@master tls]# echo extendedKeyUsage=clientAuth > extfile.cnf
//簽名證書，輸入123123需要（簽名客戶端、ca證書、ca秘鑰）
[root@master tls]# openssl x509 -req -days 1800 -sha256 -in client.csr -CA ca.pen -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out cert.pem -extfile extfile.cnf
//刪除多余文件
[root@master tls]# rm -rf ca.srl client.csr extfile.cnf server.csr
//配置docker
[root@master tls]# vim /lib/systemd/system/docker.service 
ExecStart=/usr/bin/dockerd --tlsverify --tlscacert=/tls/ca.pen --tlscert=/tls/server-cert.pem --tlskey=/tls/server-key.pem -H tcp://0.0.0.0:2376 -H unix://var/run/docker.sock
//重啟進程
[root@master tls]# systemctl daemon-reload
//重啟服務
[root@master tls]# systemctl restart docker

//將/tls/ca.pen /tls/cert.pem /tls/key.pem三個文件復制到另一臺主機
[root@master tls]# scp ca.pen root@192.168.45.128:/etc/docker
[root@master tls]# scp cert.pem root@192.168.45.128:/etc/docker
[root@master tls]# scp key.pem root@192.168.45.128:/etc/docker 

[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname client
[root@localhost ~]# su
[root@client ~]# vim /etc/hosts
192.168.45.129 master

#client上測試
[root@client docker]# docker --tlsverify --tlscacert=ca.pen --tlscert=cert.pem --tlskey=key.pem -H tcp://master:2376 version