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。

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/