引言
Kubernetes 作為現代雲原生應用的核心編排平臺，其容器化架構在提升應用靈活性與可擴展性同時，也帶來了前所未有的安全挑戰。容器作為應用的最小部署單位，其安全性直接影響整體系統的穩定與防禦能力。本文聚焦 Kubernetes 容器安全加固，探討如何透過鏡像管理、權限控制、准入策略與秘密保護等措施，降低潛在風險，建立堅固的防禦體系。
技術定義與基本概念
Kubernetes 組件架構
- Cluster：由多個節點組成的計算集群，包含控制平面與工作節點。
- Node：運行容器的計算資源，可為虛擬機或雲端實體機器。
- Pod：最小部署單位，包含一個或多個共享資源的容器。
- Container：封裝應用與依賴的輕量級執行環境，透過鏡像進行部署。
容器安全專用術語
- Base Image：鏡像的基礎層，如 Alpine Linux，影響整體安全性。
- Vulnerabilities：軟體中的安全弱點，可能被攻擊者利用執行惡意行為。
- Scanners：如 Trivy、Truffle Hog 等工具，用於檢測鏡像漏洞與秘密洩露。
安全風險與現狀
鏡像漏洞問題
- 2021 年研究顯示，近半數 Docker Hub 官方鏡像含可利用漏洞。
- 2023 年數據指出，30% 流行鏡像的父鏡像過時超過 1 個月，70% 最新版鏡像來自過時父鏡像。
latest 標籤不可靠，易導致版本不一致與安全風險。
秘密洩露風險
- 2020 年研究發現，34 萬個鏡像中 28,000 個含有效秘密（如 TLS/SSH 私鑰、雲 API 金鑰）。
- 55,000 個秘密中，275,000 個仍在用於 HTTPS 伺服器、SSH、PostgreSQL 等服務。
暴露的 API 服務
- 2024 年數據顯示，超 100 萬個容器組件在公網暴露（如 Kubernetes API Server、Kubelet）。
- 86% 暴露的 API Server 允許匿名訪問，需手動關閉以提升安全性。
安全加固措施
1. 鏡像與依賴更新
- 避免使用
latest 標籤：明確指定版本號，確保依賴與漏洞修補。
- 使用工具自動更新：如
renovate 管理依賴，endoflife.date 確認支援狀態。
- 漏洞修補：透過 Trivy 掃描漏洞，優先處理高風險 CVSS 分數（如 CVSS 8.8）。
2. 安全策略配置
- 命名空間隔離：將應用部署於獨立命名空間，限制資源訪問。
- Pod 安全准入控制器（PSA）：配置安全策略層級（Baseline/Audit/Warn），禁用
unconfined 安全上下文。
3. 准入控制器應用
- Validating Admission Controller：在資源創建時驗證是否符合安全策略（如限制容器權限、禁止匿名訪問）。
- Mutating Admission Controller：自動修復不符合策略的配置（如添加安全上下文）。
4. 秘密管理
- 移除敏感資料：清除 Dockerfile 中的私有倉庫憑證，使用 Kubernetes Secret 管理敏感資訊。
- 定期掃描：使用 Truffle Hog 檢測鏡像中潛在的秘密。
5. 配置最佳實踐
- 禁用預設風險配置：手動關閉 Kubernetes API Server 的匿名訪問，設定最小權限原則。
- 監控與日誌：記錄所有安全事件，定期審計配置。
技術重點總結
- 鏡像管理：避免
latest，定期更新依賴與漏洞。
- 權限控制：使用命名空間與 PSP 限制容器權限。
- 准入控制器：透過 Validating/Mutating 策略強化安全。
- 秘密保護：移除敏感資料，使用加密存儲。
- 配置審查：禁用預設風險設定，手動驗證安全策略。
Admission Controller 類型與應用
Validating Admission Controller
- 用於在資源變更時驗證是否符合安全策略。
- 示例：限制容器行為（如禁止使用
unconfined 配置），支援例外規則。
Mutating Admission Controller
- 根據條件自動修改資源配置。
- 示例：若未設定
setComp 配置，自動設為 runtime default。
容器安全實踐
- Dockerfile 改進：使用秘密掛載替代手動複製敏感資料，建立非 root 使用者，配置只讀根文件系統。
- 鏡像管理：使用特定 digest 固定鏡像版本，移除不必要的能力（capabilities）。
- 安全配置：強制應用
setComp 安全配置檔案，阻止容器執行惡意行為。
部署與驗證
- CIS 基準測試：達成 Kubernetes 集群與工作負載的 CIS 基準合規，透過掃描移除已知漏洞套件。
工具與資源
- 策略工具：Gatekeeper（政策庫）、Chao / Kuberton（政策執行工具）、Truffle Hog（掃描過期軟體）。
- 其他工具：Docker Desktop（Kubernetes 結合開發環境）、End of Life Date（軟體生命週期管理）。
安全文化與流程
- 開發者協作：進行威脅建模，教育開發者安全最佳實踐，建立安全倡導者計劃。
- 持續整合：將安全掃描整合至 CI/CD 管線，設定自動警報機制。
- 安全文化建構：強調安全即預設，避免過度封鎖導致開發者抵觸，透過 CTF 活動提升團隊安全意識。
總結
Kubernetes 容器安全加固需從鏡像管理、權限控制、准入策略與秘密保護等層面切入。透過明確版本標籤、禁用預設風險配置、應用准入控制器與定期掃描，可有效降低安全風險。同時，建立安全文化與持續整合流程，才能確保容器環境長期穩定與防禦能力。