Docker 安全及日志管理

一、Docker 容器与虚拟机的区别

容器的安全性问题的根源在于容器和宿主机共享内核。如果容器里的应用导致Linux内核崩溃，那么整个系统可能都会崩溃。与虚拟机是不同的，虚拟机并没有与主机共享内核，虚拟机崩溃一般不会导致宿主机崩溃

隔离与共享：

虚拟机通过添加Hypervisor层（虚拟化中间层），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。

不同点	Docker容器	虚拟机
启动速度	快，几秒钟	慢，几分钟
运行性能	接近原生（直接在内核中运行）	运行于Hypervisor上，50%左右损失
磁盘占用	小，甚至几十KB（根据镜像层的情况）	非常大，上GB
并发性	一台宿主机可以启动成百上千个容器	最多几十个虚拟机
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

 

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，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。

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
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
（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

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

三、Docker安全基线标准

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），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。

2、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。

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 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

4、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

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，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）.(){.|.&};.）

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，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

注：由于安全属于非常具体的技术，这里不再赘述，可直接参阅 Docker 官方文档，https://docs.docker.com/engine/security/