容器镜像安全

容器镜像的攻击面

一个容器镜像从构建到运行, 每个环节都可能引入风险:

基础镜像选择

常见基础镜像对比

Distroless 详解

Google 维护的 Distroless 镜像去掉了操作系统中一切非必需的东西:

• 没有 shell(/bin/sh, /bin/bash)
• 没有包管理器(apt, apk)
• 没有常用工具(curl, wget, ls)
• 只包含运行时所需的最小依赖(libc, ca-certificates 等)

# Go 服务: 多阶段构建 + distroless
FROM golang:1.22-alpine AS builder
WORKDIR /app
COPY go.mod go.sum ./
RUN go mod download
COPY . .
RUN CGO_ENABLED=0 go build -ldflags="-s -w" -o /server ./cmd/server

FROM gcr.io/distroless/static:nonroot
COPY --from=builder /server /server
USER nonroot:nonroot
ENTRYPOINT ["/server"]

漏洞扫描

镜像中的系统包和应用依赖可能包含已知漏洞(CVE). 扫描器检查镜像的每一层, 对比 CVE 数据库, 报告风险.

Trivy: 全能扫描器

Trivy(Aqua Security 开源)是当前最流行的容器安全扫描工具:

# 扫描镜像漏洞
$ trivy image myapp:latest

# 只显示 CRITICAL 和 HIGH
$ trivy image --severity CRITICAL,HIGH myapp:latest

# 扫描 Dockerfile(构建前检查)
$ trivy config Dockerfile

# 扫描 K8s YAML(配置安全)
$ trivy config k8s/deployment.yaml

# 输出 JSON(集成 CI)
$ trivy image --format json --output report.json myapp:latest

Trivy 扫描结果示例:

myapp:latest (alpine 3.18.4)
Total: 3 (CRITICAL: 1, HIGH: 2)

┌──────────────┬──────────────┬──────────┬───────────────────┐
│   Library    │ Vulnerability│ Severity │  Fixed Version    │
├──────────────┼──────────────┼──────────┼───────────────────┤
│ openssl      │ CVE-2024-xxx │ CRITICAL │ 3.1.5-r0          │
│ curl         │ CVE-2024-yyy │ HIGH     │ 8.5.0-r0          │
│ zlib         │ CVE-2024-zzz │ HIGH     │ 1.3.1-r0          │
└──────────────┴──────────────┴──────────┴───────────────────┘

CI 集成: 构建时拦截

# GitHub Actions 示例
- name: Scan image
  uses: aquasecurity/trivy-action@master
  with:
    image-ref: myapp:${{ github.sha }}
    severity: CRITICAL,HIGH
    exit-code: 1  # 发现高危漏洞时 CI 失败

最小化镜像构建

多阶段构建

将"编译环境"和"运行环境"分离, 编译器, 源码, 构建工具不进入最终镜像:

# 阶段 1: 编译(需要 Go SDK + git)
FROM golang:1.22 AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN CGO_ENABLED=0 go build -o /app/server

# 阶段 2: 运行(只需要 binary)
FROM scratch
COPY --from=builder /app/server /server
COPY --from=builder /etc/ssl/certs/ca-certificates.crt /etc/ssl/certs/
ENTRYPOINT ["/server"]
# 最终镜像: 只有 binary + CA 证书, ~10MB

减少层数与内容

• 合并 RUN 命令: RUN apt install && apt clean && rm -rf /var/lib/apt/lists/* 在一层中完成安装和清理
• .dockerignore: 排除 .git, node_modules, 测试文件等不需要的内容
• 固定版本: FROM alpine:3.19.1 而非 alpine:latest, 确保构建可复现
• 不安装非必需包: apt install --no-install-recommends

非 Root 运行

默认情况下容器以 root 运行, 如果应用被攻破, 攻击者直接获得 root 权限.

为什么危险

容器的 root 虽然通过 Linux Namespace 与宿主机隔离, 但:

• 如果有内核漏洞可以逃逸 Namespace → 直接变成宿主机 root
• 如果挂载了宿主机目录 → 可以修改宿主机文件
• 如果有 SYS_ADMIN capability → 可以挂载 proc 等特殊文件系统

实现非 root

# 方式 1: Dockerfile 中创建用户
FROM alpine:3.19
RUN addgroup -S appgroup && adduser -S appuser -G appgroup
COPY --chown=appuser:appgroup ./app /app
USER appuser
ENTRYPOINT ["/app"]

# 方式 2: 使用 distroless/nonroot(已预置 nonroot 用户 UID=65532)
FROM gcr.io/distroless/static:nonroot
COPY --from=builder /server /server
USER nonroot:nonroot
ENTRYPOINT ["/server"]

# K8s 层面强制非 root
apiVersion: v1
kind: Pod
spec:
  securityContext:
    runAsNonRoot: true       # 强制非 root
    runAsUser: 65532         # 指定 UID
    runAsGroup: 65532
  containers:
    - name: app
      securityContext:
        allowPrivilegeEscalation: false  # 禁止提权
        readOnlyRootFilesystem: true     # 只读文件系统

镜像中的密钥泄露

Docker 镜像的每一层都是永久保存的. 即使在后面的层 rm 了一个文件, 它仍然在前面的层中可以被提取.

常见泄露方式

• COPY .env /app/.env - 环境变量文件包含密钥
• RUN git clone https://token@github.com/... - token 留在层历史中
• COPY id_rsa /root/.ssh/id_rsa - SSH 私钥
• ARG DB_PASSWORD - 构建参数写入镜像元数据

防止泄露

# 错误: 密钥留在镜像层中
COPY .npmrc /app/.npmrc
RUN npm install
RUN rm /app/.npmrc  # 没用! 前面的层仍然有这个文件

# 正确: 使用 BuildKit secret mount
# syntax=docker/dockerfile:1
RUN --mount=type=secret,id=npmrc,target=/app/.npmrc npm install
# 密钥只在 RUN 执行期间存在, 不写入任何层

# 正确: 多阶段构建, 密钥只在 builder 阶段
FROM node:20 AS builder
COPY .npmrc /app/.npmrc
RUN npm install
RUN rm /app/.npmrc

FROM node:20-slim
COPY --from=builder /app/node_modules /app/node_modules
# 最终镜像不包含 .npmrc

镜像 Tag 与不可变性

latest 的风险

myapp:latest 是可变的, 今天指向 v1.2.3, 明天可能指向 v1.2.4. 这导致:

• 无法确定生产环境跑的到底是哪个版本
• 攻击者替换 latest tag → 部署恶意镜像
• 回滚时 kubectl rollout undo 拉到的可能不是之前的版本

用 Digest 固定镜像

# 不推荐: 使用可变 tag
image: myapp:latest

# 推荐: 使用 Git SHA 或语义版本
image: myapp:v1.2.3

# 最佳: 使用 Digest(内容寻址, 绝对不可变)
image: myapp@sha256:a3ed95caeb02ffe68cdd9fd84406680ae93d633cb16422d00e8a7c22955b46d4

镜像仓库安全

• 私有仓库: 不要把生产镜像放在公开的 Docker Hub 上
• 漏洞扫描: Harbor 等企业仓库内置自动扫描
• RBAC: 控制谁能 push/pull 哪些镜像
• 镜像签名: Cosign 签名 + 准入策略验证(第 06 篇详解)
• 内容信任: Docker Content Trust / Notary 确保镜像未被篡改

镜像安全检查清单

• □ 基础镜像使用固定版本 tag(非 latest)
• □ 使用多阶段构建, 编译工具不进入最终镜像
• □ 最终镜像尽量使用 distroless / scratch
• □ 设置了 USER 为非 root
• □ 没有在 COPY/ADD 中包含敏感文件
• □ 没有在 ARG/ENV 中硬编码密钥
• □ RUN 中用到密钥时使用 --mount=type=secret
• □ .dockerignore 排除了 .git / .env / 测试文件
• □ CI 中集成了 Trivy 扫描(Critical/High 阻断)
• □ 部署文件使用具体版本 tag 或 digest