云原生安全：攻防實(shí)踐與體系構(gòu)建

序
前言
第一部分　云原生安全概述
第1章　云原生安全 2
1.1　云原生：云計(jì)算下半場 2
1.2　什么是云原生安全 4
1.2.1　面向云原生環(huán)境的安全 4
1.2.2　具有云原生特征的安全 5
1.2.3　原生安全：融合的云原生安全 5
1.3　面向云原生環(huán)境的安全體系 7
1.3.1　容器安全 7
1.3.2　編排系統(tǒng)安全 8
1.3.3　云原生應(yīng)用安全 9
1.4　云原生安全的關(guān)鍵問題 9
1.4.1　如何防護(hù)短生命周期的容器 9
1.4.2　如何降低安全運(yùn)營成本 10
1.4.3　DevSecOps 11
1.4.4　如何實(shí)現(xiàn)安全的云原生化 12
1.5　云原生安全現(xiàn)狀 13
1.5.1　云原生新范式：Docker + Kubernetes 13
1.5.2　鏡像安全問題仍然很突出 14
1.5.3　安全配置規(guī)范執(zhí)行和密鑰憑證管理不理想 15
1.5.4　運(yùn)行時(shí)安全關(guān)注度上升，但依然很難 17
1.5.5　合規(guī)性要求依然迫切，但業(yè)界苦于無規(guī)可循 18
1.6　本章小結(jié) 19
第2章　云原生技術(shù) 20
2.1　容器技術(shù) 20
2.1.1　容器與虛擬化 20
2.1.2　容器鏡像 20
2.1.3　容器存儲 21
2.1.4　容器網(wǎng)絡(luò) 22
2.1.5　容器運(yùn)行時(shí) 22
2.2　容器編排 23
2.3　微服務(wù) 23
2.4　服務(wù)網(wǎng)格 24
2.5　Serverless 25
2.6　DevOps 26
2.7　本章小結(jié) 27
第二部分　云原生技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)分析
第3章　容器基礎(chǔ)設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)分析 30
3.1　容器基礎(chǔ)設(shè)施面臨的風(fēng)險(xiǎn) 30
3.1.1　容器鏡像存在的風(fēng)險(xiǎn) 31
3.1.2　活動容器存在的風(fēng)險(xiǎn) 32
3.1.3　容器網(wǎng)絡(luò)存在的風(fēng)險(xiǎn) 33
3.1.4　容器管理程序接口存在的風(fēng)險(xiǎn) 33
3.1.5　宿主機(jī)操作系統(tǒng)存在的風(fēng)險(xiǎn) 34
3.1.6　無法根治的軟件漏洞 34
3.2　針對容器化開發(fā)測試過程的攻擊案例 34
3.2.1　背景知識 35
3.2.2　CVE-2018-15664：符號鏈接替換漏洞 35
3.2.3　CVE-2019-14271：加載不受信任的動態(tài)鏈接庫 39
3.3　針對容器軟件供應(yīng)鏈的攻擊案例 43
3.3.1　鏡像漏洞利用 44
3.3.2　鏡像投毒 45
3.4　針對運(yùn)行時(shí)容器的攻擊案例 48
3.4.1　容器逃逸 48
3.4.2　安全容器逃逸 58
3.4.3　資源耗盡型攻擊 73
3.5　本章小結(jié) 79
第4章　容器編排平臺的風(fēng)險(xiǎn)分析 80
4.1　容器編排平臺面臨的風(fēng)險(xiǎn) 80
4.1.1　容器基礎(chǔ)設(shè)施存在的風(fēng)險(xiǎn) 81
4.1.2　Kubernetes組件接口存在的風(fēng)險(xiǎn) 82
4.1.3　集群網(wǎng)絡(luò)存在的風(fēng)險(xiǎn) 84
4.1.4　訪問控制機(jī)制存在的風(fēng)險(xiǎn) 84
4.1.5　無法根治的軟件漏洞 85
4.2　針對Kubernetes組件不安全配置的攻擊案例 85
4.2.1　Kubernetes API Server未授權(quán)訪問 85
4.2.2　Kubernetes Dashboard未授權(quán)訪問 86
4.2.3　Kubelet未授權(quán)訪問 87
4.3　針對Kubernetes權(quán)限提升的攻擊案例 88
4.3.1　背景知識 88
4.3.2　漏洞分析 90
4.3.3　漏洞復(fù)現(xiàn) 94
4.3.4　漏洞修復(fù) 101
4.4　針對Kubernetes的拒絕服務(wù)攻擊案例 102
4.4.1　CVE-2019-11253：YAML炸彈 102
4.4.2　CVE-2019-9512/9514：HTTP/2協(xié)議實(shí)現(xiàn)存在問題 105
4.5　針對Kubernetes網(wǎng)絡(luò)的中間人攻擊案例 110
4.5.1　背景知識 112
4.5.2　原理描述 115
4.5.3　場景復(fù)現(xiàn) 117
4.5.4　防御策略 123
4.6　本章小結(jié) 124
第5章　云原生應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)分析 125
5.1　云原生應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)概述 125
5.2　傳統(tǒng)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)分析 125
5.3　云原生應(yīng)用的新風(fēng)險(xiǎn)分析 126
5.3.1　數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn) 126
5.3.2　未授權(quán)訪問的風(fēng)險(xiǎn) 128
5.3.3　拒絕服務(wù)的風(fēng)險(xiǎn) 129
5.4　云原生應(yīng)用業(yè)務(wù)的新風(fēng)險(xiǎn)分析 130
5.4.1　未授權(quán)訪問的風(fēng)險(xiǎn) 130
5.4.2　API濫用的風(fēng)險(xiǎn) 131
5.5　Serverless的風(fēng)險(xiǎn)分析 131
5.5.1　Serverless特征帶來的風(fēng)險(xiǎn) 131
5.5.2　Serverless應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn) 132
5.5.3　Serverless平臺風(fēng)險(xiǎn) 132
5.5.4　Serverless被濫用的風(fēng)險(xiǎn) 154
5.6　本章小結(jié) 155
第6章　典型云原生安全事件 156
6.1　特斯拉Kubernetes挖礦事件 156
6.1.1　事件分析 156
6.1.2　總結(jié)與思考 158
6.2　微軟監(jiān)測到大規(guī)模Kubernetes挖礦事件 160
6.2.1　事件分析 160
6.2.2　總結(jié)與思考 162
6.3　Graboid蠕蟲挖礦傳播事件 164
6.3.1　事件分析 164
6.3.2　總結(jié)與思考 166
6.4　本章小結(jié) 167
第三部分　云原生安全防護(hù)思路和體系
第7章　云原生防護(hù)思路轉(zhuǎn)變 170
7.1　變化：容器生命周期 170
7.2　安全左移 171
7.3　聚焦不變 171
7.4　關(guān)注業(yè)務(wù) 173
7.5　本章小結(jié) 174
第8章　云原生安全體系 175
8.1　體系框架 175
8.2　安全組件簡介 176
第9章　左移的安全機(jī)制 178
9.1　開發(fā)安全 178
9.2　軟件供應(yīng)鏈安全 178
9.3　容器鏡像安全 179
9.3.1　容器鏡像安全現(xiàn)狀 179
9.3.2　容器鏡像安全防護(hù) 180
9.4　本章小結(jié) 182
第四部分　云原生可觀測性
第10章　可觀測性概述 184
10.1　為什么需要實(shí)現(xiàn)云原生可觀測性 184
10.2　需要觀測什么 185
10.3　實(shí)現(xiàn)手段 186
10.4　本章小結(jié) 187
第11章　日志審計(jì) 188
11.1　日志審計(jì)的需求與挑戰(zhàn) 188
11.1.1　需求分析 188
11.1.2　面臨的挑戰(zhàn) 189
11.2　Docker日志審計(jì) 189
11.3　Kubernetes日志審計(jì) 192
11.3.1　應(yīng)用程序日志 192
11.3.2　系統(tǒng)組件日志 193
11.3.3　日志工具 194
11.4　本章小結(jié) 195
第12章　監(jiān)控 196
12.1　云原生架構(gòu)的監(jiān)控挑戰(zhàn) 196
12.2　監(jiān)控指標(biāo) 197
12.3　監(jiān)控工具 198
12.3.1　cAdvisor和Heapster 199
12.3.2　Prometheus 199
12.4　本章小結(jié) 200
第13章　追蹤 201
13.1　動態(tài)追蹤 201
13.2　eBPF 203
13.2.1　eBPF原理與架構(gòu) 204
13.2.2　eBPF驗(yàn)證器 206
13.2.3　eBPF程序類型 207
13.2.4　eBPF工具 208
13.2.5　小結(jié) 210
13.3　基于BPFTrace實(shí)現(xiàn)動態(tài)追蹤 211
13.3.1　探針類型 212
13.3.2　如何使用BPFTrace進(jìn)行追蹤 214
13.4　微服務(wù)追蹤 219
13.4.1　微服務(wù)追蹤概述 219
13.4.2　分布式追蹤 220
13.4.3　微服務(wù)追蹤實(shí)現(xiàn)示例 220
13.5　本章小結(jié) 222
第五部分　容器基礎(chǔ)設(shè)施安全
第14章　Linux內(nèi)核安全機(jī)制 224
14.1　隔離與資源管理技術(shù) 224
14.1.1　內(nèi)核命名空間 224
14.1.2　控制組 224
14.2　內(nèi)核安全機(jī)制 225
14.2.1　Capabilities 225
14.2.2　Seccomp 225
14.2.3　AppArmor 226
14.2.4　SELinux 226
14.3　本章小結(jié) 227
第15章　容器安全加固 228
15.1　概述 228
15.2　容器安全配置 228
15.3　本章小結(jié) 229
第16章　容器環(huán)境的行為異常檢測 230
16.1　基于規(guī)則的已知威脅檢測 230
16.1.1　檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 231
16.1.2　基于規(guī)則的檢測實(shí)戰(zhàn)：CVE-2019-5736 232
16.1.3　小結(jié) 234
16.2　基于行為模型的未知威脅檢測 234
16.2.1　檢測系統(tǒng)架構(gòu) 235
16.2.2　學(xué)習(xí)與檢測流程 237
16.2.3　基線設(shè)計(jì) 238
16.2.4　小結(jié) 240
16.3　本章小結(jié) 240
第六部分　容器編排平臺安全
第17章　Kubernetes安全加固 242
17.1　API Server認(rèn)證 242
17.1.1　靜態(tài)令牌文件 242
17.1.2　X.509 客戶端證書 243
17.1.3　服務(wù)賬號令牌 243
17.1.4　OpenID Connect令牌 245
17.1.5　身份認(rèn)證代理 246
17.1.6　Webhook令牌身份認(rèn)證 247
17.1.7　小結(jié) 248
17.2　API Server授權(quán) 249
17.3　準(zhǔn)入控制器 252
17.4　Secret對象 256
17.5　網(wǎng)絡(luò)策略 257
17.6　本章小結(jié) 259
第18章　云原生網(wǎng)絡(luò)安全 260
18.1　云原生網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 260
18.1.1　基于端口映射的容器主機(jī)網(wǎng)絡(luò) 260
18.1.2　基于CNI的Kubernetes集群網(wǎng)絡(luò) 260
18.1.3　服務(wù)網(wǎng)格 261
18.2　基于零信任的云原生網(wǎng)絡(luò)微隔離 261
18.2.1　什么是微隔離 262
18.2.2　云原生為什么需要微隔離 262
18.2.3　云原生網(wǎng)絡(luò)的微隔離實(shí)現(xiàn)技術(shù) 263
18.2.4　云原生網(wǎng)絡(luò)入侵檢測 265
18.3　基于Cilium的網(wǎng)絡(luò)安全方案示例 266
18.3.1　Cilium架構(gòu) 266
18.3.2　Cilium組網(wǎng)模式 268
18.3.3　Cilium在Overlay組網(wǎng)下的通信示例 268
18.3.4　API感知的安全性 272
18.4　本章小結(jié) 277
第七部分　云原生應(yīng)用安全
第19章　面向云原生應(yīng)用的零信任安全 280
19.1　什么是信任 280
19.2　真的有零信任嗎 282
19.3　零信任的技術(shù)路線 282
19.4　云化基礎(chǔ)設(shè)施與零信任 284
19.5　云原生環(huán)境零信任架構(gòu) 286
19.6　本章小結(jié) 287
第20章　傳統(tǒng)應(yīng)用安全 289
20.1　應(yīng)用程序代碼漏洞緩解 289
20.1.1　安全編碼 290
20.1.2　使用代碼檢測工具 290
20.2　應(yīng)用程序依賴庫漏洞防護(hù) 290
20.2.1　使用受信任的源 290
20.2.2　使用軟件組成分析工具 290
20.3　應(yīng)用程序訪問控制 291
20.4　應(yīng)用程序數(shù)據(jù)安全防護(hù) 291
20.4.1　安全編碼 291
20.4.2　使用密鑰管理系統(tǒng) 292
20.4.3　使用安全協(xié)議 292
20.5　本章小結(jié) 292
第21章　API安全 293
21.1　傳統(tǒng)API防護(hù) 293
21.2　API脆弱性檢測 293
21.3　云原生API網(wǎng)關(guān) 294
21.4　本章小結(jié) 295
第22章　微服務(wù)架構(gòu)下的應(yīng)用安全 296
22.1　認(rèn)證服務(wù) 297
22.1.1　基于JWT的認(rèn)證 297
22.1.2　基于Istio的認(rèn)證 298
22.2　訪問控制 306
22.2.1　基于角色的訪問控制 306
22.2.2　基于Istio的訪問控制 306
22.3　數(shù)據(jù)安全 310
22.4　其他防護(hù)機(jī)制 310
22.4.1　Istio和API網(wǎng)關(guān)協(xié)同的全面防護(hù) 311
22.4.2　I