Docker 容器隔离关键技术：Seccomp

news2024/12/26 18:21:02

Docker 容器隔离关键技术：Seccomp

在 Docker 容器中，Seccomp（Secure Computing Mode） 是一种内核安全机制，用来限制容器内的程序可以调用哪些系统调用（Syscalls）。通过列清单的方式，Seccomp 可以指定哪些系统调用被允许、被拒绝或需要特殊处理，从而增强容器的安全性。

什么是 Seccomp？

通俗比喻

想象你是一个公司安全管理员（宿主机），容器里的程序就像员工，而系统调用（Syscalls）就是员工用来操作外界资源的方式，比如：

打电话订货（文件操作）。
打电话开账户（网络操作）。
打电话调整公司系统（高权限操作）。

Seccomp 就是员工的“电话管理系统”：

只允许员工打某些“安全电话”（系统调用）。
拒绝任何“高风险电话”（例如直接改系统配置）。
如果电话违规，直接挂断或报警。

Seccomp 的作用

限制系统调用范围：Seccomp 通过列清单（白名单或黑名单）的方式，限制程序只能调用经过允许的系统调用。
增强容器安全性：减少恶意程序通过高风险系统调用（如 ptrace 或 mount）攻击宿主机。
减少攻击面：系统调用是与内核交互的关键接口，限制调用种类可以降低被攻击的可能性。

Seccomp 与 Capabilities 的关系

核心区别：
- Seccomp 限制的是容器内进程调用的“系统调用”（Syscalls）。
- Capabilities 限制的是容器的“权限”（如挂载、修改文件权限）。
比喻：
- Capabilities 是限制“容器能不能开某扇门”（权限）。
- Seccomp 是限制“容器能不能用某种工具”（系统调用）。
互相配合：
- Capabilities 可以禁用容器的高权限操作（如 CAP_SYS_ADMIN 禁用挂载权限）。
- Seccomp 则进一步限制具体的系统调用，即使拥有 CAP_SYS_ADMIN 权限，也可以通过禁止 mount 调用来加强安全。

Seccomp 在 Docker 中的使用

1. 默认 Seccomp 策略

Docker 默认启用了一个标准的 Seccomp 策略文件（default.json），其特点是：

允许常用系统调用：如 read、write、open。
禁止高风险系统调用：如 keyctl（管理内核密钥）、create_module（加载内核模块）、delete_module（卸载内核模块）。
限制进程相关调用：如 ptrace（调试进程）。

这种默认策略适合大多数容器任务，同时保证了安全性和功能性之间的平衡。

2. 自定义 Seccomp 策略

如果默认策略无法满足需求（如更严格的限制），可以使用自定义策略文件，以 JSON 格式定义：

{
  "defaultAction": "SCMP_ACT_ERRNO",
  "syscalls": [
    {
      "names": ["read", "write", "exit", "sigreturn"],
      "action": "SCMP_ACT_ALLOW"
    },
    {
      "names": ["ptrace", "kexec_load"],
      "action": "SCMP_ACT_ERRNO"
    }
  ]
}

SCMP_ACT_ALLOW：允许调用。
SCMP_ACT_ERRNO：拒绝调用并返回错误。

运行容器时加载自定义策略：

docker run --security-opt seccomp=/path/to/custom-seccomp.json -it ubuntu

3. 禁用 Seccomp

某些情况下可能需要完全禁用 Seccomp（如调试容器）：

docker run --security-opt seccomp=unconfined -it ubuntu

特权容器无法配置 Seccomp

什么是特权容器？

特权容器（Privileged Container）是 Docker 中一种特殊模式，启动时通过 --privileged 参数开启：

docker run --privileged -it ubuntu

特性：

拥有几乎所有的系统权限（类似于直接运行在宿主机上）。
访问宿主机的所有设备（如 /dev）。
默认禁用 Seccomp、AppArmor 等安全机制。

为什么特权容器无法配置 Seccomp？

特权容器的权限设计初衷是为了绕过所有安全限制，因此它会自动禁用 Seccomp。即使尝试配置自定义 Seccomp 策略，也会被忽略。

安全风险

由于特权容器拥有宿主机级别的权限，攻击者可以轻易利用容器中的漏洞获取宿主机的控制权。建议仅在测试或特定需求场景中使用特权容器。

Seccomp 常见系统调用限制

系统调用	作用	默认策略	安全建议
`read`	读取文件或输入数据	允许	通常是安全的
`write`	写入文件或输出数据	允许	通常是安全的
`mount`	挂载文件系统	禁止	高风险，应禁用
`umount`	卸载文件系统	禁止	高风险，应禁用
`ptrace`	调试其他进程	禁止	高风险，应禁用
`clone`	克隆当前进程	限制	根据任务需求谨慎允许
`keyctl`	管理内核密钥	禁止	极高风险，应禁用
`create_module`	加载内核模块	禁止	极高风险，应禁用

Seccomp 的优点

减少攻击面：
- 限制系统调用的种类，减少攻击者的利用路径。
增强隔离性：
- 即使容器被攻破，Seccomp 限制可以防止恶意程序滥用关键系统调用。
灵活性：
- 支持自定义策略，满足不同场景需求。

Seccomp 的局限性

特权容器无法使用：
- 特权容器（--privileged）直接绕过 Seccomp，无法配置任何策略。
需要配置策略：
- 默认策略可能无法满足所有场景，自定义策略需要理解系统调用。
依赖内核版本：
- Seccomp 是内核功能，某些旧版本内核可能不支持。

Seccomp 与 Capabilities 的对比

特性	Seccomp	Capabilities
作用	限制系统调用（Syscalls）。	限制操作权限（Privileges）。
粒度	细粒度控制，指定允许或禁止的系统调用。	中粒度控制，按权限分配任务能力。
示例	禁止 `ptrace` 调试其他进程。	禁止 `CAP_SYS_ADMIN` 系统管理权限。
配合场景	禁止高风险的系统调用。	限制容器的高权限操作。