Docker的安全屏障（CA证书）_dockerhub ca证书

前言

一、Docker容器和虚拟机的区别

性能损耗

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。

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。

docker安全问题

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，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。目前 Docker 版本更迭非常快，Docker 用户可将
  Docker 升级为最新版本。

源码缺陷

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
  DockerHub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。

三、docker 安全缺陷

== - 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。==

DDOS攻击资源耗尽

== - 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。==

系统漏洞

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（docker run --privileged），容器内的 root 用户也就拥有了宿主机的root权限。

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。

四、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），设置CPU、内存、磁盘 IO等资源限制。
（4）通过启用SELinux/AppArmor/GRSEC（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。

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。

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。

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。

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）

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 。

五、docker安全配置

api远程访问控制

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。

```handlebars
（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
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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 family="ipv4" source address="192.168.80.0/24" reject"

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//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。

创建CA证书

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。

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	192.168.80.10	docker-ce
client	192.168.80.15	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123123
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
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123123
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
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123123
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123123
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 tcp://0.0.0.0:2376 -H unix:///var/run/docker.sock

//重启docker服务
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
netstat -natp | grep 2376
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@192.168.80.10:/etc/docker/
scp cert.pem root@192.168.80.10:/etc/docker/
scp key.pem root@192.168.80.10:/etc/docker/

//修改服务端的主机名和 ip 映射
hostnamectl set-hostname master
su

vim /etc/hosts	
127.0.0.1   master

//本地验证
docker --tlsverify --tlscacert=ca.pem --tlscert=cert.pem --tlskey=key.pem -H tcp://master:2376 images


//在客户端上操作
hostnamectl set-hostname client
su

vim /etc/hosts
192.168.80.10   master

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

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