无根容器内部结构浅析

随着云计算的发展，容器变得越来越流行，同时也产生了实现容器的新方案，其中之一就是无根容器。无根容器是不需要root即可创建得容器，尽管无根容器在安全方面具有优势，但它们仍在测试开发中。本文介绍了无根容器的内部结构，并分析了无根容器网络组件中的漏洞。

无根容器

无根容器与常规容器相同，区别在于它们不需要root即可形成。无根容器仍处于早期阶段，无根容器出现的原因有很多。

1. 添加新的安全层。 如果容器运行时受到攻击，攻击者将无法获得主机的root特权。
2. 允许多个非特权用户在同一台计算机上运行容器。
3. 允许隔离嵌套容器。

Linux内核的一项新开发使此方案成为可能，允许无特权的用户创建新的用户空间。 当用户创建并输入新的用户空间时，他将成为该空间的root用户，并获得生成容器所需的大多数特权。

网络连接

为了允许容器联网，通常创建虚拟以太网设备(VETH)负责联网。 但只有root才有权创建此类设备，主要的解决方案是Slirp和LXC-user-nic。

• Slirp

Slirp最初被设计为面向非特权用户的Internet连接。 随着时间的流逝，它成为虚拟机和仿真器(包括著名的QEMU)的网络堆栈，可对其修改调整以启用无根容器中网络连接。它把容器用户和网络名称空间分开并创默认路由设备。 然后，它将设备的文件传递给默认网络名称空间的父级，使其可以与容器和Internet进行通信。

• LXC-User-Nic

另一种方法是运行setuid创建VETH设备。 尽管它可以启用容器内的联网功能，但是它会要求容器文件以root权限运行。

存储管理

容器的复杂元素之一是存储管理。 默认情况下，容器使用Overlay2(或Overlay)创建文件系统，但是无根容器不能做到这一点，大多数Linux不允许在用户名称空间中安装overlay文件系统。解决方案是使用其他驱动程序，例如VFS存储驱动程序。虽然有效但效率低。更好的解决方案是创建新的存储驱动程序，适应无根容器的需求。

兼容状态

以下容器引擎支持以下组件无根容器：

安全分析

从安全角度来看，无根容器中的漏洞还是配置错误都会导致容器中软件受到破坏，应该始终以有限特权运行软件，当漏洞产生时，影响将降至最低。LXE-user-nic具有多个漏洞，攻击者可利用漏洞提权，例如CVE-2017-5985和CVE-2018-6556。Slirp近年来也披露了多个漏洞。

Slirp – CVE-2020-1983：

在对该软件进行模糊测试时，发现了一个可能导致Slirp崩溃的漏洞。该漏洞分配编号为CVE-2020-1983。

这个问题与Slirp如何管理IP碎片有关。 IP数据包的最大大小为65,535字节，错误是Slirp无法验证分段IP数据包的大小，当它对大于65,535的数据包进行分段时就会会崩溃。

libslirp中的其他漏洞可在容器上执行代码，甚至可从容器逃逸到主机以及其他容器。2020年发现了两个此类漏洞：CVE-2020-8608和CVE-2020-7039，受影响的Slirp版本是4.0.0至4.2.0。

总结

无根容器提供了一种新的容器解决方案，该方法增加了安全层。 它会成为云容器中的下一个演变方向。虽然无根容器仍然存在许多局限性，其功能仍处于试验开发中，随着时间和技术的发展，无根容器可以完全发挥作用并代替传统容器。