引言
隨著容器技術的普及，Kubernetes 已成為企業雲原生架構的核心基礎設施。然而，容器與 Kubernetes 的安全性問題日益受到關注。根據近年研究數據，容器鏡像漏洞、秘密洩露與 API 服務暴露等風險頻繁發生，嚴重威脅系統安全。本文旨在提供一套完整的 Kubernetes 容器安全加固策略，協助開發者與運維團隊建立堅固的防禦體系。
技術定義與核心概念
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：運行容器的計算節點，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：封裝應用程式與依賴的輕量級執行環境。
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。
- Dependencies：應用所需的軟體庫或語言包，可能引入漏洞。
- Vulnerabilities：軟體中的安全弱點，需定期修補。
- Exploits：利用漏洞的攻擊工具，可能導致權限提升或資料竊取。
- Scanners：如 Trivy、Truffle Hog，用於檢測容器配置、秘密與漏洞。
安全風險現狀
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，依賴維護者更新，易導致版本不一致。
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。
- 55,000 個秘密中，275,000 個仍在用於 HTTPS 伺服器、SSH 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。
- 86% 暴露的 API Server 允許匿名訪問，需手動關閉。
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，確保依賴穩定。
- 定期更新依賴：使用
renovate 自動更新，並檢查 endoflife.date 支援狀態。
- 漏洞修補：透過 Trivy 掃描漏洞，優先處理 CVSS 8.8 以上風險。
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：在資源創建時驗證安全策略，如限制容器權限。
- 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。
- 最小權限原則：避免以 root 帳號運行容器，設定只讀根文件系統。
- 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，例如限制容器行為。
- 支援例外規則，適應不同工作負載需求。
Mutating Admission Controller
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。
- 鏡像管理：使用特定 digest 固定版本，移除不必要的能力。
- 安全配置：強制應用
setComp 安全配置檔案，防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。
- 風險分析：針對多租戶集群進行風險分析，選擇性應用策略。
工具與資源
- 策略工具：Gatekeeper、Chao / Kuberton、Truffle Hog、Helm。
- 其他工具：Docker Desktop、End of Life Date、Kerno Confidential Containers。
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。
- 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，透過 CTF 活動提升團隊意識。
總結
Kubernetes 容器安全加固需從鏡像管理、權限控制、准入控制器、秘密保護與配置審查等層面切入。透過工具如 Trivy、Gatekeeper 與 CIS 基準測試，可有效降低風險。建議團隊建立持續整合流程，並培養安全文化，確保容器環境的穩定與安全。