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玄貓（BlackCat）

Kubernetes 安全漏洞解析與防禦策略

本文深入解析 Kubernetes 的兩個重要安全漏洞 CVE-2019-1002100 和 CVE-2019-11253，探討其成因、攻擊原理及防禦策略。CVE-2019-1002100 是一個與 JSON 解析相關的 DoS 漏洞，而 CVE-2019-11253 則與 YAML 解析相關，兩者皆影響

資安 容器化
Kubernetes CVE kube-apiserver DoS攻擊 RBAC YAML

Kubernetes 叢集的安全性至關重要，CVE-2019-1002100 和 CVE-2019-11253 這兩個漏洞突顯了 kube-apiserver 元件在處理 JSON 和 YAML 請求時的潛在風險。惡意攻擊者可利用這些漏洞發動 DoS 攻擊，導致服務中斷。因此，及時採取有效的防禦措施刻不容緩，例如設定資源監控工具、組態高可用性叢集、RBAC 許可權控管及測試環境驗證，以降低風險並確保叢集穩定執行。

Kubernetes 安全漏洞解析與防禦策略

Kubernetes作為一個廣泛使用的容器協調平台，其安全性一直是開發者和維運人員關注的焦點。本文將探討兩個重要的安全漏洞，分別是CVE-2019-1002100和CVE-2019-11253，並分析其成因和相應的防禦策略。

DoS 攻擊與 JSON 解析 – CVE-2019-1002100

漏洞背景

CVE-2019-1002100是一個與JSON解析相關的DoS（拒絕服務）漏洞，影響Kubernetes的kube-apiserver元件。該漏洞源於kube-apiserver在處理JSON patch請求時的錯誤處理機制不當，允許攻擊者透過傳送惡意的json-patch請求導致API伺服器拒絕服務。

攻擊原理

攻擊者可以利用kubectl patch命令更新Kubernetes資源時，傳送惡意的JSON格式patch請求。由於kube-apiserver未能正確處理這些請求，導致資源耗盡，從而影響整個叢集的可用性。

防禦策略

  1. 資源監控工具：使用Prometheus和Grafana等資源監控工具，監測kube-apiserver的記憶體、CPU和網路使用情況。異常的使用模式可以指示潛在的攻擊。

    例如，使用以下Prometheus查詢來監控kube-apiserver的資源使用：
- container_memory_max_usage_bytes{pod_name="kube-apiserver-xxx"}
- sum(rate(container_cpu_usage_seconds_total{pod_name="kube-apiserver-xxx"}[5m]))
- sum(rate(container_network_receive_bytes_total{pod_name="kube-apiserver-xxx"}[5m]))

  2. 高可用性叢集組態：透過組態多個kube-apiserver例項來實作高用性。當某個例項負載過高時，其他例項可以接管請求，確保叢集的穩定性。

    使用kops建立高可用性叢集：
kops create cluster k8s-clusters.k8s-demo-zone.com \
    --cloud aws \
    --node-count 3 \
    --zones $ZONES \
    --node-size $NODE_SIZE \
    --master-size $MASTER_SIZE \
    --master-zones $ZONES \
    --networking calico \
    --kubernetes-version 1.14.3 \
    --yes

  3. RBAC許可權控制：限制使用者的許可權，遵循最小許可權原則。確保使用者只擁有執行必要操作所需的許可權。

  4. 測試環境驗證：在測試環境中驗證所有patch和更新，以避免將惡意的或有缺陷的組態推播到生產環境。

YAML 解析中的 DoS 攻擊 – CVE-2019-11253

漏洞背景

CVE-2019-11253是另一個與YAML解析相關的DoS漏洞，同樣影響kube-apiserver。該漏洞允許未經身份驗證的使用者透過傳送包含遞迴參照的YAML檔案來消耗API伺服器的CPU資源，從而導致服務不可用。

攻擊原理

攻擊者可以透過向kube-apiserver傳送惡意的YAML檔案來觸發該漏洞。在Kubernetes 1.14之前的版本中，未經身份驗證的使用者可以利用kubectl auth can-i命令檢查他們是否能夠執行某個操作，這使得該漏洞更容易被利用。

防禦策略

  1. 資源監控工具：同樣，使用Prometheus和Grafana等工具監控資源使用情況，以便及時發現異常。

  2. 啟用RBAC：確保RBAC已啟用，並正確組態以限制未經身份驗證的使用者對kube-apiserver的存取。同時，遵循最小許可權原則為已驗證使用者分配許可權。

    啟用RBAC：
--authorization-mode=RBAC

Kubernetes CVE 風險防範與工具應用

在 Kubernetes 叢集管理中，瞭解並防範公開披露的漏洞（CVE）至關重要。本篇文章將探討 Kubernetes CVE 的重要性、具體防範措施，以及如何利用工具強化叢集安全性。

重大 CVE 風險與防範策略

1. 未授權存取風險與修復

Kubernetes v1.14.x 版本中存在未授權使用者可存取 kube-apiserver 的風險。建議採取以下措施進行修復：

  • 使用 RBAC 設定檔停用未授權使用者的 auth can-i 功能，設定檔可參考 rbac.yaml.txt
  • 執行以下指令以套用設定並停用自動更新功能：
    kubectl auth reconcile -f rbac.yaml --remove-extra-subjects --remove-extra-permissions
kubectl annotate --overwrite clusterrolebinding/system:basic-user rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate=false

2. API Server 防護措施

  • 避免將 kube-apiserver 直接暴露於公網，建議使用防火牆或 VPC 限制存取來源
  • 停用匿名存取（anonymous-auth），在 API Server 啟動引數中加入 --anonymous-auth=false

3. 許可權提升漏洞（CVE-2019-11247）與防範

該漏洞可能導致具備名稱空間許可權的使用者進行叢集範圍的操作。建議採取以下防範措施：

  • 避免在 Roles 和 RoleBindings 中使用萬用字元（*），確保許可權設定的最小化
  • 啟用 Kubernetes 稽核功能，監控敏感操作，例如：
    apiVersion: audit.k8s.io/v1
kind: Policy
rules:
- level: RequestResponse
  verbs: ["patch", "update", "delete"]
  resources:
  - group: ""
    resources: ["pods"]
  namespaces: ["kube-system", "monitoring"]

使用 kube-hunter 掃描已知漏洞

kube-hunter 是 Aqua Security 開源的 Kubernetes 叢集安全掃描工具，可協助識別已知的安全問題。使用步驟如下：

  1. 克隆 kube-hunter 儲存函式庫：
    git clone https://github.com/aquasecurity/kube-hunter
  2. 在叢集中執行 kube-hunter：
    ./kubectl create -f job.yaml
  3. 檢視掃描結果：
    ./kubectl get pods
./kubectl logs <kube-hunter-pod-name>

kube-hunter 結果解讀

kube-hunter 可掃描出叢集中已知的安全問題，例如針對 Kubernetes v1.13.0 版本的掃描結果如下圖所示：

此圖示顯示了 kube-hunter 在某 Kubernetes v1.13.0 叢集中發現的多項安全問題，應立即進行修復。

#### 內容解密：

本篇文章介紹了 Kubernetes CVE 風險與防範措施，並詳細說明瞭如何使用 kube-hunter 掃描已知漏洞。首先，我們討論了三個重要的 CVE 風險及其修復方法，包括未授權存取風險、API Server 防護措施和許可權提升漏洞。接著，我們介紹了 kube-hunter 的使用步驟和結果解讀。最後，我們總結了提升 Kubernetes 叢集安全性的關鍵措施，包括定期掃描已知漏洞和遵循最佳安全實踐。

重點整理與未來方向

  1. CVE 資訊的重要性：公開披露的漏洞資訊對於叢集管理員和安全研究人員至關重要。
  2. 具體防範措施：包括停用未授權存取、限制 API Server 存取、最小化許可權設定等。
  3. kube-hunter 的應用：可協助叢集管理員自動化掃描已知的安全問題。
  4. 持續的安全監控：建議定期執行 kube-hunter 並關注 Kubernetes 的安全公告。

常見問題與解析

  1. CVE 對叢集管理的重要性？
    CVE 資訊有助於叢集管理員及時瞭解已知漏洞並進行修復，是提升叢集安全性的重要依據。

  2. 如何防範未授權存取風險？
    可透過 RBAC 設定檔停用未授權使用者的 auth can-i 功能，並限制 API Server 的存取來源。

  3. kube-hunter 如何協助安全監控？
    kube-hunter 可自動掃描叢集中的已知安全問題，協助管理員及時發現並修復漏洞。

Kubernetes 安全評估與防護措施詳解

前言

隨著Kubernetes在容器協調領域的廣泛應用，其安全性問題日益受到關注。本文將根據提供的參考資料和測驗評估，探討Kubernetes的安全挑戰及對應的防護策略。

重點漏洞與修補

Kubernetes面臨多個已知漏洞，如CVE-2019-11246、CVE-2019-1002100等。這些漏洞可能導致叢集被攻擊或資料外洩。有效的防護措施包括：

  • 使用Falco檢測CVE-2019-11246漏洞。
  • 利用OPA（Open Policy Agent）預防CVE-2019-11246。
  • 參考GitHub上的相關議題（如CVE-2019-1002100、CVE-2019-11253）進行修補。

Kubernetes 元件與安全

  1. Master 元件：包括kube-apiserver、etcd、kube-scheduler等，負責管理worker節點。
  2. Deployments：幫助根據標籤和選擇器擴充套件Pod，封裝了ReplicaSets和Pods。
  3. 安全性組態：Kubernetes環境高度可組態，但複雜性和不安全的預設值是主要的安全顧慮。

網路安全與存取控制

  1. 網路名稱空間和IPC名稱空間：用於隔離Pod內的程式。
  2. Service型別：包括ClusterIP、NodePort、LoadBalancer和ExternalName。
  3. Ingress：支援第7層路由，不需要額外的負載平衡器。
  4. 網路策略：透過定義網路策略控制Pod間的流量。

風險建模與安全實踐

  1. 威脅建模：一個迭代過程，從設計階段開始，考慮終端使用者、內部攻擊者和特權攻擊者。
  2. Role和RoleBinding：用於在名稱空間內授予操作資源的許可權。
  3. ClusterRoleBinding：在整個叢集中授予許可權。
  4. 安全漏洞：如etcd中未加密的資料。

防護措施與最佳實踐

  1. 使用kube-bench檢查叢集組態安全性。
  2. 避免使用靜態token和基本認證，因其需要重啟API伺服器才能更新憑證。
  3. 啟用Node限制准入控制器，確保kubelet只能修改其執行所在節點的節點和Pod物件。
  4. 加密etcd中的資料，透過向API伺服器傳遞--encryption-provider-config引數實作。

容器安全

  1. Dockerfile最佳實踐：避免使用ADD指令從遠端URL檢索檔案，以防引入惡意檔案。
  2. Capabilities管理：如CAP_NET_BIND_SERVICE允許容器繫結到特權埠。
  3. 非root使用者執行容器：透過設定runAsNonRoot為true，防止容器以root使用者啟動。

Kubernetes 安全防護與實踐

前言

隨著容器化技術的普及，Kubernetes 已成為現代應用佈署的標準。然而，Kubernetes 的安全性卻是許多企業和開發者所關注的重點。本旨在提供 Kubernetes 安全防護的最佳實踐，協助讀者深入瞭解 Kubernetes 的安全機制，並有效防禦潛在的安全威脅。

Kubernetes 安全基礎

資源管理與隔離

  1. 資源請求與限制：在 Kubernetes 中，資源請求（Resource Requests）指定了一個物件保證獲得的資源，而資源限制（Resource Limits）則定義了該物件可以使用的最大資源。這有助於防止資源耗盡攻擊。

    apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: pods-medium
spec:
  hard:
    memory: 500Mi

    內容解密：

    • apiVersion 和 kind 指定了資源的型別和版本。
    • metadata.name 定義了 ResourceQuota 的名稱。
    • spec.hard.memory 限制了名稱空間中所有 Pod 可以使用的記憶體總量上限為 500Mi。

  2. LimitRanger：LimitRanger 是一種准入控制器，用於強制執行 LimitRange 物件，定義了 Pod、容器或 PersistentVolumeClaim 的資源限制。

安全稽核與監控

  1. 稽核日誌：Kubernetes 提供了稽核日誌功能，可以記錄 API Server 的所有請求，用於安全稽核和故障排查。

    --audit-log-path=/var/log/kubernetes/audit.log

    內容解密：

    • --audit-log-path 指定了稽核日誌的儲存路徑。
    • 正確組態稽核日誌有助於追蹤和分析叢集中的異常行為。

  2. Prometheus 和 Grafana：使用 Prometheus 和 Grafana 可以對 Kubernetes 叢集進行全面的監控和預警。

容器安全

映象安全掃描

  1. Anchore Engine：Anchore Engine 是一個開源工具，用於掃描容器映象中的漏洞和不安全組態。

    anchore-cli image add <image name>
anchore-cli image vuln <image name> all

    內容解密：

    • anchore-cli image add 將指定的映象新增到 Anchore Engine 中進行分析。
    • anchore-cli image vuln 用於檢視映象中的漏洞資訊。

執行時安全

  1. AppArmor 和 Seccomp：透過組態 AppArmor 和 Seccomp，可以限制容器的系統呼叫，增強執行時安全。

網路安全

網路策略

  1. 網路策略（Network Policies）：網路策略用於控制 Pod 之間的網路流量，增強叢集的網路安全。

叢集安全

准入控制器

  1. PodSecurityPolicy：PodSecurityPolicy 是一種准入控制器，用於控制 Pod 的安全組態，例如是否允許特權模式執行。

認證與授權

  1. Role-Based Access Control (RBAC)：RBAC 是 Kubernetes 中的主要授權機制，透過角色繫結來控制使用者或服務帳戶的存取許可權。

風險評估與應對

CVE 追蹤

  1. CVE 追蹤：定期檢查 Kubernetes 和其元件的 CVE 資訊，及時修補漏洞，是維護叢集安全的重要措施。

安全公告與預警

  1. Kubernetes 安全公告：關注 Kubernetes 的官方安全公告和 CVE 資訊，有助於及時發現和修復潛在的安全問題。

Kubernetes 安全防護與實踐

Kubernetes 叢集安全防護基礎

Kubernetes 叢集的安全防護是確保容器化應用安全執行的關鍵。叢集的安全組態需要從多個層面進行考慮，包括存取控制、網路安全、以及元件的安全組態等。

存取控制模型

  1. 存取控制列表（ACL）
    存取控制列表是一種基本的存取控制機制，用於定義哪些使用者或系統可以存取特定的資源。

  2. 根據屬性的存取控制（ABAC）
    ABAC 是一種更靈活的存取控制模型，它根據使用者的屬性、資源屬性以及環境條件來決定是否允許存取。

  3. 根據角色的存取控制（RBAC）
    RBAC 是 Kubernetes 中廣泛使用的一種存取控制模型，它透過將許可權與角色繫結，並將角色分配給使用者或服務帳戶來實作細粒度的存取控制。

Kubernetes 元件安全組態

1. etcd 安全組態

etcd 是 Kubernetes 的核心元件，儲存了叢集的所有狀態資訊。確保 etcd 的安全對於保護叢集資料至關重要。

  • 使用 TLS 加密通訊：組態 etcd 使用 TLS 加密客戶端與伺服器之間的通訊。
  • 存取控制：實施嚴格的存取控制，確保只有授權的元件可以存取 etcd。

2. kube-apiserver 安全組態

kube-apiserver 是 Kubernetes 叢集的入口點，負責處理所有的 API 請求。

  • 身份驗證：組態 kube-apiserver 使用適當的身份驗證機制，如靜態 Token、證書或 OIDC。
  • 授權：啟用 RBAC 並組態適當的授權規則，確保只有授權的使用者和服務帳戶可以執行特定的操作。
  • 准入控制：組態准入控制器以執行額外的安全檢查，如資源限制、網路策略等。

網路安全與隔離

  1. 網路策略
    網路策略允許使用者定義 Pod 之間的通訊規則，從而實作網路隔離和安全。

  2. CNI 外掛
    CNI（Container Network Interface）外掛提供了多種網路實作方案，如 Calico、Flannel 等，用於實作 Pod 網路。

容器安全

  1. 容器映象安全

    • 使用可信的映象倉函式庫。
    • 定期掃描映象中的漏洞。
    • 最小化映象大小，避免包含不必要的軟體包。

  2. 執行階段安全

    • 使用 Linux 安全模組（如 AppArmor、SELinux）加強容器隔離。
    • 組態合適的 Security Context，限制容器的特權操作。

日誌記錄與監控

  1. Kubernetes 稽核日誌
    組態稽核日誌記錄 Kubernetes API 請求，用於事後分析和調查。

  2. 監控工具
    使用 Prometheus 和 Grafana 監控叢集狀態和效能指標。

    • Prometheus 負責收集和儲存指標資料。
    • Grafana 提供視覺化的儀錶板，幫助使用者理解叢集狀態。

高用性與災難還原

  1. 叢集高用性

    • 組態多個控制平面節點，確保在單點故障時仍能正常運作。
    • 使用負載平衡器分散 API 請求。

  2. 應用高用性

    • 使用 Deployment 和 ReplicaSet 確保應用副本始終執行在合適數量。
    • 跨多個可用區佈署應用，提高容災能力。

安全最佳實踐

  1. 定期更新與修補
    保持 Kubernetes 和其元件的版本更新，及時修補已知漏洞。

  2. 最小特權原則
    確保所有元件和應用只擁有執行所需操作的最小許可權。

  3. 安全組態檢查
    定期檢查叢集的安全組態，使用工具如 kube-bench 對照安全基準進行檢查。

  4. 事件回應計劃
    建立完善的安全事件回應計劃，能夠快速檢測和回應潛在的安全威脅。

Kubernetes 安全防護深度解析

Kubernetes 安全邊界與威脅模型

在 Kubernetes 環境中，安全邊界的劃分至關重要。Kubernetes 將多個元件視為不同的安全層級，包括叢集（Cluster）、名稱空間（Namespaces）、節點（Nodes）、Pod 和容器（Containers）。瞭解這些安全邊界有助於制定更有效的防護措施。

Kubernetes 安全領域劃分

  1. Kubernetes 主節點元件

    • kube-apiserver：API 伺服器，負責處理所有 API 請求，是叢集的入口點。
    • etcd：儲存叢集的所有組態資料和狀態，須確保其安全性。
    • kube-scheduler：負責 Pod 的排程，需確保其組態正確以避免潛在的安全風險。

  2. Kubernetes 物件

    • Deployments：管理應用程式的佈署和更新。
    • Services：提供服務發現和負載平衡功能。
    • Network Policies：定義 Pod 之間的網路存取規則，是實作網路安全的重要工具。

  3. Kubernetes 工作節點元件

    • kubelet：執行在每個節點上，負責管理 Pod 的生命週期。
    • kube-proxy：負責實作 Service 的網路代理功能。

威脅模型分析

  1. 內部威脅

    • 內部攻擊者可能濫用其許可權，對叢集造成破壞。
    • 特權使用者可能執行危險操作，如刪除關鍵資源。

  2. 外部威脅

    • 外部攻擊者可能透過未受保護的介面（如未設限的 API 端點）發動攻擊。
    • 網路層面的攻擊，如 DDoS 攻擊，也可能影響叢集的可用性。

最小許可權原則在 Kubernetes 中的應用

最小許可權原則是資訊安全的一項基本原則，要求系統中的每個實體（使用者、程式等）僅擁有完成其任務所需的最小許可權。在 Kubernetes 中，這一原則同樣適用。

對 Kubernetes 工作負載實施最小許可權

  1. PodSecurityPolicy（PSP）

    • PSP 可用於控制 Pod 的建立，限制其特權操作，如執行特權容器或掛載敏感目錄。

  2. Linux Capabilities

    • 透過精細控制 Capabilities，可以減少容器的攻擊面。例如，避免使用 CAP_SYS_ADMIN 這類別高許可權 Capability。

  3. 網路策略（Network Policies）

    • 透過網路策略，可以控制 Pod 之間的流量，限制不必要的通訊，從而減少潛在的攻擊路徑。

資源管理與監控

有效的資源管理和監控是確保 Kubernetes 叢集穩定的關鍵。

使用 LimitRanger 和 Resource Quotas

  1. LimitRanger

    • 用於限制容器資源的使用，防止單個容器耗盡叢集資源。

  2. Resource Quotas

    • 對名稱空間內的資源進行總體限制，防止資源被某個應用耗盡。

監控工具

  1. Prometheus 和 Grafana

    • Prometheus 用於收集叢集的監控資料，Grafana 則用於視覺化這些資料，幫助管理員及時發現問題。

  2. Kubernetes Dashboard 和 Metrics Server

    • Kubernetes Dashboard 提供了一個視覺化的操作介面，Metrics Server 則提供了資源使用的詳細資料。

安全最佳實踐

  1. 定期更新和修補漏洞

    • 保持叢集元件和應用程式的更新，以修補已知的安全漏洞。

  2. 使用根據角色的存取控制（RBAC）

    • RBAC 有助於精細控制使用者和服務帳戶的許可權，避免許可權過度授權。

  3. 啟用稽核日誌

    • 稽核日誌記錄了叢集中的所有操作，有助於事後分析和調查安全事件。

  4. 使用網路策略控制流量

    • 網路策略有助於隔離不同的應用程式，防止惡意流量橫向傳播。

  5. 定期進行安全稽核和風險評估

    • 定期稽核叢集組態和應用程式的安全性，及時發現並修復潛在的安全風險。

索引分析與技術深度探討

技術索引與關鍵字分析

本索引涵蓋了多個與資安、雲端運算及Kubernetes相關的重要技術主題。首先，我們觀察到諸如Sysdig、Sysdig Inspect等工具在資安威脅檢測和數位鑑識中的應用。其次，檔案中提及了多種威脅建模方法（threat modeling approaches），如PASTA、STRIDE模型和VAST等。這些主題顯示了現代資安防禦的多導向策略。

重點技術領域解析

  1. 威脅建模與資安防禦

    • 檔案強調了威脅建模在現代資安防禦中的重要性。透過不同的方法論（如STRIDE模型），可以系統性地辨識和評估潛在的安全威脅。
    • 特別是在Kubernetes叢集環境中，威脅建模變得更加複雜，需要考慮多層面的安全防護。

  2. Sysdig及其應用

    • Sysdig是一種強大的開源工具，用於系統層級的監控和故障排除。
    • Sysdig Inspect進一步增強了其在數位鑑識和事件回應中的能力，能夠深入分析系統呼叫和容器行為。

  3. Kubernetes安全

    • Kubernetes環境下的安全威脅需要特別關注，例如不當的組態、特權提升等風險。
    • 檔案中提到的ValidatingAdmissionWebhook是Kubernetes中的一個重要安全機制，用於驗證和控制資源的建立和修改。

技術實踐與深度探討

威脅建模實務

在進行威脅建模時，必須考量不同的威脅行為者（threat actors）及其可能採取的攻擊路徑。例如，在三層式Web應用程式中，威脅建模需要分析不同層級之間的互動及其潛在的安全漏洞。

Sysdig在資安中的角色

Sysdig透過捕捉系統呼叫，能夠提供對系統活動的深入可視性。這對於檢測異常行為和進行事後分析至關重要。結合Sysdig Inspect，可以進一步還原攻擊者的行為軌跡，增強事件回應的能力。

Kubernetes叢集的安全挑戰

Kubernetes環境面臨多重安全挑戰，包括但不限於：

  • 不安全的容器組態
  • 特權提升風險
  • 網路隔離不足

針對這些挑戰，需要實施全面的安全策略，包括網路策略、身份驗證和准入控制等機制。