面试题：复杂业务场景下容器镜像安全保障的整体架构设计

Question

假设现在有一个包含多个微服务的复杂后端业务系统，采用容器化部署方式。请你设计一套完整的容器镜像安全保障架构，涵盖从镜像构建、存储、传输到部署的全流程，并说明每个环节如何与其他环节协同以确保整体安全。

Answer 1

镜像构建环节

1. 基础镜像安全：
   • 定期更新基础镜像，跟踪官方源的安全补丁发布。例如，若使用基于 Ubuntu 的基础镜像，密切关注 Ubuntu 官方安全公告。
   • 对基础镜像进行漏洞扫描，使用工具如 Trivy 或 Clair 等，确保镜像初始状态安全。
2. 构建过程安全：
   • 在构建环境中实施最小权限原则，限制构建脚本和进程的权限。例如，构建容器不应有过多的系统操作权限。
   • 审查构建脚本，确保不引入恶意代码或不安全的依赖安装方式。使用静态分析工具对构建脚本进行检测。
3. 与存储环节协同：
   • 构建完成后，将镜像签名信息一同发送至存储仓库。存储仓库验证签名的有效性，确保镜像来源可靠。例如，使用 Docker Content Trust 为镜像签名，存储仓库根据签名公钥验证。

镜像存储环节

1. 仓库安全：
   • 对镜像仓库进行身份认证和访问控制，仅允许授权的构建流程推送镜像，授权的部署流程拉取镜像。如使用 OAuth 2.0 等认证机制。
   • 定期对存储的镜像进行漏洞扫描，发现问题及时通知相关团队。例如，设置定时任务，每周对仓库中所有镜像进行一次全面扫描。
2. 与传输环节协同：
   • 在镜像传输请求时，仓库提供加密传输通道（如 HTTPS），并验证传输端的身份。对于拉取请求，仓库确保只有通过身份验证的客户端才能获取镜像。
   • 提供镜像完整性校验机制，在传输前计算镜像哈希值，传输后接收端重新计算并比对，确保传输过程中镜像未被篡改。

镜像传输环节

1. 加密传输：
   • 使用 SSL/TLS 加密协议对镜像传输过程进行加密，防止镜像在传输过程中被窃取或篡改。
   • 对传输过程进行监控，记录传输日志，包括传输源、目标、时间、镜像名称及版本等信息，以便审计。
2. 与部署环节协同：
   • 在镜像传输到部署环境后，部署环节再次验证镜像的完整性和签名（如果在构建和存储环节进行了签名操作）。只有验证通过的镜像才允许部署。

镜像部署环节

1. 运行时安全：
   • 对运行容器的主机进行安全加固，如配置安全的内核参数，启用 SELinux 或 AppArmor 等安全模块。
   • 在容器运行时，使用安全的容器运行时工具（如 runc 并配置安全选项），限制容器的资源使用和系统调用权限。
2. 与其他环节协同：
   • 定期从存储仓库拉取最新的镜像漏洞扫描报告，结合运行时容器监控数据，如发现正在运行的容器存在安全风险，及时触发更新流程，从存储仓库拉取安全版本镜像进行重新部署。