容器安全工具選用與應用：CNCF 生態系中的 Day2 安全實踐

在 Kubernetes 等容器化架構的運行環境中，安全防護不僅需涵蓋鏡像建構與部署階段，更需在執行時持續監控與應對潛在威脅。本文聚焦 CNCF（Cloud Native Computing Foundation）生態系中的安全工具，探討如何透過 Trivy、CNO、External Secrets Operator 與 Falco 等工具，建立完整的 Day2 安全防線。

技術與工具解析

1. 建構階段：鏡像安全掃描

Trivy 是 CNCF 推廣的容器鏡像掃描工具，其核心功能為分析鏡像層結構，識別 OS 與套件組成，並比對漏洞資料庫（VDB）以發現已知漏洞。其技術細節包含：

• 提取鏡像層（layers）並建構檔案系統
• 透過靜態分析識別套件與漏洞（如 Python 套件）
• 產生漏洞清單與受影響套件資訊

Trivy 常被整合至 CI/CD 管線中，確保鏡像在建構階段即符合安全標準，避免惡意軟體或過時套件的植入。

2. 部署階段：策略驗證與資源控制

CNO（Kube-Bench 或類似工具） 作為 Kubernetes Admission Controller，透過 Mutating 與 Validating 兩種模式執行策略驗證與變更。其技術特點包括：

• Mutating 模式：動態修改請求物件（如自動添加記憶體限制）
• Validating 模式：驗證請求是否符合策略（如檢查命名空間標籤）
• 透過 YAML 檔案定義策略，無需額外學習語言

此工具可強制執行企業安全政策，防止不當資源建立，例如限制未經授權的服務端點或容器配置。

3. 啟動階段：密鑰管理與同步

External Secrets Operator 用於管理 Kubernetes 秘密，整合外部密鑰管理服務（如 AWS Secrets Manager、HashiCorp Vault）。其技術細節包含：

• 自動同步密鑰、版本控制與輪換機制
• 透過 Operator 將外部密鑰注入 Kubernetes 集群
• 支援密鑰版本控制與輪換，解決 Kubernetes 原生秘密管理的限制（如無輪換、無版本控制）

此工具在混合雲環境中尤為重要，確保敏感資料（如 RDS 密碼）在不同環境間同步，並避免憑證洩漏風險。

4. 執行階段：實時行為監控

Falco 基於 eBPF 技術，提供輕量且安全的內核監控方式，用於實時監控容器行為並偵測異常活動。其技術特點包括：

• 利用 eBPF 技術監控內核系統呼叫（syscalls）
• 透過規則（Rules）解析監控資料，產生安全事件
• 支援自訂規則（如偵測容器內 Shell 開啟行為）

Falco 可捕捉應用程序行為異常，例如未經授權的文件訪問或異常網路連接，這是傳統靜態分析無法覆蓋的領域。

關鍵技術概念與整合

容器鏡像結構

容器鏡像由多層組成，包含靜態檔案（如 Dockerfile 層）與執行時層（runtime layer）。這些層需與 Kubernetes 集群的 API 進行資源管理，確保鏡像在部署時符合安全標準。

eBPF 技術優勢

eBPF 提供輕量且安全的內核監控方式，避免傳統內核模組的風險（如錯誤參數導致核心崩潰）。其跨平臺監控能力（如 Pod、容器、裸金屬）使其成為運行時安全監控的首選技術。

安全策略整合

結合 CI/CD 管線、密鑰管理與執行時監控，可形成完整的安全防線。例如：

• 鏡像掃描（Trivy）確保鏡像無已知漏洞
• 部署策略（CNO）防止不當資源建立
• 密鑰管理（External Secrets Operator）確保敏感資料安全
• 運行時監控（Falco）偵測異常行為

工具比較與應用場景

鏡像掃描 vs. 運行時監控

• 鏡像掃描：檢查鏡像中是否存在已知漏洞（如 Trivy）
• 運行時監控：關注應用程序在執行時的行為（如 Falco）
• 工具選擇：Falco 用於運行時監控，Trivy 用於鏡像掃描，兩者需搭配使用以覆蓋不同安全層面

密鑰管理與同步

在混合雲環境中，需確保敏感資料（如 RDS 密碼）在不同環境間同步。運行時工具可協助驗證密鑰使用情境，避免憑證洩漏。

總結

CNCF 生態系中的安全工具提供了從建構到執行時的全階段防護。Trivy 確保鏡像安全，CNO 強制執行部署策略，External Secrets Operator 管理密鑰，Falco 執行實時監控。這些工具的整合可形成完整的安全防線，並需根據實際需求選擇合適的工具組合。eBPF 技術的應用使運行時監控更輕量且安全，而安全策略的整合則是實現持續安全的關鍵。