关于docker安全之Docker-TLS加密通讯问题

一、docker存在的安全问题

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。

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。

二、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。

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。

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。

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。

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。

三、docker容器与虚拟机的区别

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。

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。

四、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。

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。

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。

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。

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。

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。

其它设置

（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

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。

创建文件夹，修改主机名（方便后续使用）

[root@server1 ~]# mkdir /tls

[root@server1 ~]# cd /tls

[root@server1 tls]# hostnamectl set-hostname master

[root@server1 tls]# bash

[root@master tls]#

客户机添加：

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

创建ca秘钥，设定秘钥密码

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

Generating RSA private key, 4096 bit long modulus

...........................................++

...................................................................................................................................................................++

e is 65537 (0x10001)

Enter pass phrase for ca-key.pem:

Verifying - Enter pass phrase for ca-key.pem:

创建ca证书

[root@master tls]# openssl req -new -x509 -days 1000 -key ca-key.pem -sha256 -subj "/CN=liuwei" -out ca.pem

Enter pass phrase for ca-key.pem: ###输入密码

创建服务器私钥

[root@master tls]# openssl genrsa -out server-key.pem 4096

Generating RSA private key, 4096 bit long modulus

...............................++

................................++

e is 65537 (0x10001)

签名私钥

[root@master tls]# openssl req -subj "/CN=lw" -sha256 -new -key server-key.pem -out server.csr

使用ca证书与私钥证书签名，输入123456

[root@master tls]# openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in server.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem

Signature ok

subject=/CN=lw

Getting CA Private Key

Enter pass phrase for ca-key.pem:

生成客户端秘钥

[root@master tls]# openssl genrsa -out key.pem 4096

签名客户端

[root@master tls]# openssl req -subj "/CN=client" -new -key key.pem -out client.csr

创建配置文件

echo extendedKeyUsage=clientAuth > extfile.cnf

签名证书，输入123456，需要（签名客户端，ca证书，ca秘钥）

[root@master tls]# openssl x509 -req -days 1000 -sha256 -in client.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out cert.pem -extfile extfile.cnf

Signature ok

subject=/CN=client

Getting CA Private Key

Enter pass phrase for ca-key.pem:

修改docker的配置文件，并且重启服务

ExecStart=/usr/bin/dockerd --tlsverify --tlscacert=/tls/ca.pem --tlscert=/tls/server-cert.pem --tlskey=/tls/server-key.pem -H tcp://0.0.0.0:2388 -H unix:///var/run/docker.sock

重启docker

[root@master tls]# systemctl daemon-reload

[root@master tls]# systemctl restart docker

将 /tls/ca.pem /tls/cert.pem /tls/key.pem 三个文件复制到客户机

[root@master tls]# scp ca.pem root@192.168.110.20:/etc/docker

[root@master tls]# scp cert.pem root@192.168.110.20:/etc/docker

[root@master tls]# scp key.pem root@192.168.110.20:/etc/docker

当验证tls时，需要使用私钥自己设置的id，所以以上主机名均要修改成lw

本地验证

[root@lw tls]# docker --tlsverify --tlscacert=ca.pem --tlscert=cert.pem --tlskey=key.pem -H tcp://lw:2388 version

下载NGINX镜像

[root@lw tls]# docker pull nginx

部署客户端环境，验证TLS

进入/etc/docker这个目录

查看client端的docker版本

[root@client docker]# docker --tlsverify --tlscacert=ca.pem --tlscert=cert.pem --tlskey=key.pem -H tcp://lw:2388 version

部署环境，验证tls

查看client端的images镜像

[root@client docker]# docker --tlsverify --tlscacert=ca.pem --tlscert=cert.pem --tlskey=key.pem -H tcp://lw:2388 images