阿里专家浅谈Docker安全：技术、生态和最新的安全特性

【 前 言 】

前端时间在乌云上出现了一篇很火的文章，从网上可以扫描到很多暴露控制端口到公网的Docker，并且没有配置认证策略，攻击者可以直接通过Docker Remote API控制Docker，而Docker通常又是用root权限启动的，所以攻击者等于完全获取的整个系统的权限。这件事再次给我们敲响了安全警钟，安全无小事，一个看似很小的问题，背后可能潜藏着巨大的安全风险。

本文将介绍Docker安全相关的一些技术，安全生态和最新的安全特性。

容 器 技 术

容器技术最早可以追述到1979年在Unix上的chroot。Linux的目录结构从根目录/开始，根目录下是boot, usr, var, proc等目录。chroot可以改变程序的根目录，对于程序来说它看的根目录并不是系统真正的根目录，只是管理员额外准备的一套目录结构。这么做的一个重要原因就是安全：chroot之后的程序没法访问真实系统的的目录结构和文件。

这种技术和思想经过发展，最后成为了Linux上的Namespace，除了文件系统之外，还可以隔离PID、IPC、网络等。Namespace和用于管理资源CGroup一起构成了Linux上的容器技术。

容器技术也叫操作系统级虚拟化，对于运行在其中的进程来说，就像运行在一台单独的机器上一样，它只能看到自己容器的进程、只能看到自己的目录结构，只能看到自己的网络栈，甚至资源也是有限制的，占用的内存超过了就会被kill。除了虚拟化，允许同时运行多个应用而不相互干扰，容器技术还带来了巨大的安全性。

使用容器虽然增强了安全性，但还远远不够。没有哪个软件是完美的，Linux内核也一样，容器也不能完全限制运行在其中的进程，曾经有漏洞允许进程可以突破容器访问到宿主机上的资源。除了程序漏洞之外，容器之间共享同一个Linux内核，容器可以直接操作内核，可以通过内核漏洞对系统进行攻击。

Linux系统的安全技术

Linux里包含了非常多的安全特性，容器技术只是其中一项。Overview of Linux Kernel Security Features给出了一个长长的列表。

Docker 的 安 全

Docker刚出来的时候，我曾说过Docker=容器+镜像，虽然完全是出于程序员的思维习惯，从技术实现的角度所作出的评价，不过有助于我们理解背后的原理。由于Docker是基于容器的，天生具有容器带来的安全优势：可以虚拟一个隔离的运行环境，可以限制资源。但是对于容器不能解决的安全问题：逃逸和共享内核，Docker解决了吗？有没有其他新的安全问题？

Docker一直很关注安全的问题，早期的版本就支持设置capabilities，通过drop掉一些capabilities，可以削弱运行在容器中的进程权限。Docker提供了方便和LSM集成的机制，可以更容易配置SELinux或者Apparmor，增强容器安全性。

上图是Docker/LXC/CoreOS Rkt所支持的安全特性对比。

Docker镜像安全

镜像是Docker化应用分发的唯一机制，重要性不言而喻。镜像本身有哪些安全问题呢？首先，镜像内部的程序、lib和配置可能存在缺陷。去年有报道称超过30%的官方镜像存在严重的安全缺陷，因为其中包含了一些存在缺陷的软件和lib，比如openssl的心脏流血。其次是Docker镜像的完整性校验，你怎么知道你运行的镜像没有被人篡改过呢？

对于镜像完整性，Docker主要提供了两方面的功能：Registry V2引入的内容可寻址镜像存储和镜像签名。继续之前，我们先简单的回顾下镜像下载过程(Registry V2)：

1）下载Manifest，Manifest里包含了镜像的一些元信息，以及所有组成这个镜像的层ID。层ID是层内容的SHA256摘要(也就是内容可寻址)。

2）下载各个层。

客户端下载镜像之后，重新计算SHA256，如果不匹配层ID，则校验失败，这种方式既解决了传输过程中的数据篡改，也解决了层内容损坏。

镜像签名保证了镜像分发过程中的完整性。在分发过程中，中间人可以修改层内容，同时把Manifest也改掉，对下载镜像的客户端来说，SHA256校验完全没有问题，但是下载到的镜像已经不是期望中的那个镜像，里面不知道放了一些什么奇怪的东西。有了镜像签名之后，镜像构建者在Manifest里加上自己的数字签名，客户端可以下载Manifest之后根据签名验证Manifest是否被篡改过。

安 全 生 态

目前有很多的公司都在做Docker安全相关的业务，在DockerCon2016上，我们可以看到Twistlock、Aqua。甚至Docker本身也在做一些安全的产品，例如Docker Cloud的镜像安全扫描工具。业界也有一些开源的开源的产品，Coreos最近开源了镜像扫描工具Clair。

Twistlock和Aqua的产品功能很像，都提供了镜像扫描、运行时容器扫描、访问控制等功能。这里的访问控制是接管了Docker控制API，也就是说不直接访问Docker，而是先访问twistlock或者Aqua的程序，由它们把请求转发给Docker，转发之前，会对请求进行一些权限检查等操作。

Twistlock架构：由控制台和运行在Docker机器上的Agent组成

因为在一台宿主机上，多个Docker容器共享一个内核，业界的看法是Docker不适合作为多租户场景。既然不能共享内核，最直接的办法就是给每个容器一个内核，实际上hyper就是这么做的。另外一种思路是通过SELinux/Apparmor和seccomp，配置一个安全的沙箱，也可以做到多租户安全，传统基于LXC的PAAS就是通过这种方式做的。

【 总 结 】

Docker安全是个很大的话题，涉及从操作系统内核到企业安全策略，包括数据、网络、存储等各种安全方案，本文只能作为一个最简单的介绍。

总得来说，使用Docker，首先千万不要把对Daemon的访问不加防护的暴露到公网，就行本文开头提到的。其次，如果是多租户环境或者对运行环境安全要求高的场景，考虑各种内核安全方案配合使用，做到纵深防御。或者使用虚拟化+轻量级内核的方式。最后，使用镜像扫描工具，不要让对外提供的服务存在安全缺陷。

更多深度技术内容，请关注云栖社区微信公众号：yunqiinsight。