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美创安全实验室 | Docker逃逸原理

2020-07-31 17:50
美创科技
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Docker是时下使用范围最广的开源容器技术之一,具有高效易用等优点。由于设计的原因,Docker天生就带有强大的安全性,甚至比虚拟机都要更安全,但你可曾想过“坚不可摧”的Docker也会被人攻破,Docker逃逸所造成的影响之大几乎席卷了全球的Docker容器。本期美创安全实验室将会带大家研究造成Docker逃逸的根本原理以及相应的防御方法。

Docker简介

Docker是一种容器,容器的官方定义是:将软件打包成标准化单元、以用于开发、交付和部署。容器的特点在于格式统一,运行速度快,所需资源小,并且可以层层重叠。

与虚拟机的架构进行一下对比就可以看出,Docker整体的架构更加轻巧,灵活。而且由于Docker是直接利用宿主机的系统内核,所以可以做到几秒钟之内创建大量的容器,他们的启动速度是在数量级上的差距。


image.png

图1:虚拟机与Docker的架构对比图

(左为虚拟机架构、右为Docker架构)

Docker逃逸原理

因为Docker所使用的是隔离技术,就导致了容器内的进程无法看到外面的进程,但外面的进程可以看到里面,所以如果一个容器可以访问到外面的资源,甚至是获得了宿主主机的权限,这就叫做“Docker逃逸”。

目前产生Docker逃逸的原因总共有三种:

一、由内核漏洞引起。

二、由Docker软件设计引起。

三、由特权模式与配置不当引起。

接下来依次对这三种逃逸方法做简单说明。

01由于内核漏洞引起的逃逸

因为Docker是直接共享的宿主主机内核,所以当宿主主机的内核存在安全漏洞时会一并影响Docker的安全,导致可能会造成Docker逃逸。具体流程如下:

①使用内核漏洞进入内核上下文

②获取当前进程的task struct

③回溯task list 获取pid = 1的task struct,复制其相关数据

④切换当前namespace

⑤打开root shell,完成逃逸

02由于Doker软件设计引起的逃逸

比较典型的例子是Docker的标准化容器执行引擎----runc。Runc曾在2019年2月被爆出来过一个Docker逃逸漏洞CVE-2019-5736。其漏洞原理是,Docker、Containerd或其他基于runc的容易在运行时存在安全漏洞,攻击者可以通过特定的容器镜像或者exec操作获取到宿主机runc执行文件时的文件句柄并修改掉runc的二进制文件,从而获取到宿主机的root执行权限,造成Docker逃逸。

03由于特权模式+目录挂载引起的逃逸

这一种逃逸方法较其他两种来说用的更多。特权模式在6.0版本的时候被引入Docker,其核心作用是允许容器内的root拥有外部物理机的root权限,而此前在容器内的root用户只有外部物理机普通用户的权限。

使用特权模式启动容器后(docker run --privileged),Docker容器被允许可以访问主机上的所有设备、可以获取大量设备文件的访问权限、并可以执行mount命令进行挂载。

当控制使用特权模式的容器时,Docker管理员可通过mount命令将外部宿主机磁盘设备挂载进容器内部,获取对整个宿主机的文件读写权限,此外还可以通过写入计划任务等方式在宿主机执行命令。

除了使用特权模式启动Docker会引起Docker逃逸外,使用功能机制也会造成Docker逃逸。Linux内核自版本2.2引入了功能机制(Capabilities),打破了UNIX/LINUX操作系统中超级用户与普通用户的概念,允许普通用户执行超级用户权限方能运行的命令。例如当容器以--cap-add=SYSADMIN启动,Container进程就被允许执行mount、umount等一系列系统管理命令,如果攻击者此时再将外部设备目录挂载在容器中就会发生Docker逃逸。

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