Supervisión de la seguridad de Kubernetes: ventajas y retos

Este blog ofrece una visión general completa de la supervisión de la seguridad de Kubernetes, que abarca conceptos básicos, prácticas recomendadas, herramientas y estrategias para proteger sus clústeres de posibles amenazas.

Kubernetes se ha convertido en una herramienta clave para las empresas que adoptan contenedores para sus implementaciones. Kubernetes (abreviado como K8s) es un sistema de orquestación de contenedores de código abierto para automatizar la implementación, el escalado y la gestión de aplicaciones informáticas. Se utiliza para escalar, implementar y gestionar aplicaciones en contenedores de forma automática. Kubernetes es el estándar del sector en la gestión de cargas de trabajo en contenedores a gran escala en producción debido a sus numerosas ventajas. La popularidad de la supervisión de la seguridad de Kubernetes está aumentando, y las empresas deben garantizarla. Kubernetes es una solución realmente complicada y detallada, con una arquitectura distribuida y componentes dinámicos. Tiene sus propios problemas de seguridad. Según un nuevo estudio, el mercado de la seguridad de contenedores tiene un potencial de ~9000 millones de dólares para 2032. Estas estadísticas implican un cambio mayor hacia la seguridad de los contenedores y Kubernetes.

En este blog profundizaremos en la comprensión de lo que es la supervisión de la seguridad de Kubernetes y su importancia. También abordaremos diversas formas (estrategias de implementación) de empezar y las mejores prácticas para que las empresas mantengan la seguridad de Kubernetes.

Comprender la seguridad de Kubernetes

Kubernetes ofrece una escalabilidad, resiliencia y flexibilidad sin igual en lo que respecta a la gestión de aplicaciones en contenedores gracias a su arquitectura distribuida. Veamos algunos de los componentes clave de la arquitectura:

1. Servidor API: El servidor API se encarga de procesar y validar todas las solicitudes entrantes. También se encarga de actualizar el almacén de datos etcd con la información, actuando así como un sistema de gestión central.
2. ectd: Es un almacén KV (almacén de claves/valores) que se utiliza para almacenar toda la información relevante. Esto incluye el estado del clúster, los datos de configuración, etc.
3. Gestor de controladores: Se encarga de gestionar múltiples controladores y mantener el estado general del clúster K8s.
4. kubelet: Actúa como un agente que se ejecuta en cada nodo y gestiona el ciclo de vida del contenedor.
5. kube-proxy: Ayuda a mantener las reglas de red en los nodos y permite la comunicación entre los pods y el tráfico externo.
6. Tiempo de ejecución del contenedor: Es el software responsable de ejecutar contenedores, como Docker.

Aunque Kubernetes ofrece ventajas sin igual, también plantea una serie de retos. Esto se debe a la arquitectura compleja y distribuida de Kubernetes. Al tener varios puntos de entrada, aumenta la superficie de ataque global.

Otro componente vulnerable de K8s es la gestión de secretos. Los secretos, como las claves API, las contraseñas y las claves privadas, se consideran información sensible y altamente confidencial, y protegerlos en una arquitectura distribuida es una tarea difícil. Para garantizar que la información sensible no se exponga ni se filtre, los desarrolladores pueden utilizar un aislamiento adecuado de los recursos.

La razón de la naturaleza dinámica de Kubernetes es la creación y eliminación constantes de pods (junto con el escalado). Esta naturaleza dinámica dificulta el mantenimiento de políticas de seguridad coherentes.

Conceptos básicos de seguridad en Kubernetes

En Kubernetes, la seguridad no es una característica, sino la base de toda la arquitectura. Los tres pilares principales de la seguridad de Kubernetes son el control de acceso basado en roles, las políticas de red y la gestión de secretos. Todos estos conceptos funcionan conjuntamente para proteger el entorno Kubernetes de una organización y evitar que se vea comprometido.

Control de acceso basado en roles (RBAC)

Control de acceso basado en roles es una de las características de Kubernetes que restringe el acceso a los recursos del clúster. El RBAC proporciona un mecanismo para que los administradores creen roles, que son conjuntos de permisos asociados a usuarios o cuentas de servicio. Este control detallado, a su vez, garantiza que los usuarios y las aplicaciones solo dispongan de los recursos y permisos necesarios para trabajar.

Estos son algunos de los componentes clave del RBAC en Kubernetes:

1. Roles: conjunto de permisos en algún espacio de nombres.
2. ClusterRoles: similares a los roles, pero para todo el clúster.
3. RoleBindings: asocian roles a usuarios, grupos o cuentas de servicio dentro de un espacio de nombres.

Políticas de red

Kubernetes NetworkPolicy, también llamada (Políticas de red), es una especificación que permite definir cómo se permite que los pods se comuniquen entre sí y con otros tipos de redes. Funcionan como un firewall de pod a pod, que el administrador puede utilizar para definir sus propias reglas de aplicación sobre qué tráfico de salida se permite en qué puertos.

Las políticas también se aplican a los pods seleccionados, y las reglas para el tráfico de entrada y salida se especifican definiendo políticas de red mediante etiquetas. En ausencia de políticas de red, todos los pods pueden comunicarse entre sí de forma predeterminada. Las políticas de red permiten la segmentación de la red, el aislamiento de la carga de trabajo y una superficie de ataque reducida.

Gestión de secretos

La gestión de secretos en Kubernetes resuelve el problema de cómo mantener seguras las contraseñas y otra información confidencial, como los tokens OAuth o las claves SSH, pero disponibles en sus pods. Para ello, Kubernetes cuenta con un objeto integrado, Secrets.

Es una forma de almacenar configuraciones en etcd, que luego se ponen a disposición de los pods como archivos o variables de entorno. Kubernetes, por ejemplo, cifra los secretos en tránsito (mediante la configuración SSL/TLS), pero los secretos se almacenan en codificación base64 de forma predeterminada, lo que en realidad no proporciona seguridad. Recomendamos mejorar la seguridad mediante:

1. Cifrar los secretos en reposo en etcd,
2. Para obtener funcionalidades adicionales, adopte herramientas de gestión de secretos de terceros
3. Aplique RBAC para garantizar un acceso seguro a los datos confidenciales
4. Rote los secretos y cámbielos regularmente para reducir los daños en caso de una violación.

¿Qué es la supervisión de la seguridad de Kubernetes?

La supervisión de la seguridad de Kubernetes se refiere a la práctica de observar, analizar y rastrear continuamente los diferentes aspectos de un clúster de Kubernetes para descubrir y responder a actividades maliciosas. Es un proceso en el que se recopilan y analizan datos de múltiples fuentes dentro del entorno de Kubernetes para garantizar que no haya brechas de seguridad en el clúster.

La supervisión continua es esencial para el entorno Kubernetes debido a su naturaleza dinámica. Las cargas de trabajo son dinámicas, por lo que los pods van y vienen, y las configuraciones cambian con frecuencia. Huelga decir que este entorno dinámico crea grandes riesgos de seguridad, ya que es imposible vigilar cada integración.

La supervisión continua permite a las organizaciones:

• Identificar y responder a incidentes de seguridad en tiempo real
• Encontrar rápidamente configuraciones erróneas o infracciones de políticas
• Supervisar el consumo de recursos y los problemas de rendimiento que puedan sugerir un incidente de seguridad
• Garantizar la seguridad para cumplir con las normas y regulaciones
• Visibilidad del estado de salud/seguridad del clúster

Métricas clave para la supervisión

La supervisión de la seguridad de Kubernetes solo es eficaz cuando se vigilan las métricas críticas que permiten realizar un seguimiento del estado de salud del clúster y detectar si existen vulnerabilidades reales. Veamos algunas de estas métricas.

Utilización (CPU y memoria)

Una de las métricas más importantes a tener en cuenta es la utilización de recursos (uso de CPU y memoria en los nodos/pods). Un uso elevado de recursos puede indicar problemas de seguridad, como malware de minería criptográfica, ataques de denegación de servicio (DoS) o cualquier tipo de proceso malicioso que consuma muchos recursos.

Patrones de tráfico de red

Otra métrica importante que se debe medir son los patrones de tráfico de red para la supervisión de la seguridad de Kubernetes. Esto incluye aspectos como la supervisión de las comunicaciones entre pods, la supervisión del tráfico de salida y entrada, los intentos de conexión a puntos finales no permitidos para el espacio de nombres dado o las reglas y picos de la política de red.

Registros de auditoría y seguimiento de eventos

Los registros de auditoría y el seguimiento de eventos son metadatos sobre las operaciones de la API que pueden resultar muy útiles para cualquier supervisión de la seguridad en su clúster de Kubernetes. Registran las solicitudes de API en detalle junto con sus encabezados y proporcionan una auditoría completa de las acciones realizadas en el clúster.

¿Cómo funciona la supervisión de seguridad de Kubernetes?

La supervisión de seguridad de Kubernetes es un proceso de varios pasos. Veamos cada paso en detalle:

Recopilación de datos

La supervisión de la seguridad de Kubernetes comienza obteniendo datos de múltiples fuentes dentro del clúster. Algunas de las métricas incluyen métricas a nivel de nodo (CPU, memoria, uso del disco por nodo) y métricas de contenedores, que capturan datos sobre el consumo de recursos y el rendimiento.

Procesamiento y análisis de datos

Una vez adquiridos, los datos se utilizan para detectar patrones, anomalías y vulnerabilidades de seguridad. Esto incluye la recopilación de datos de múltiples fuentes diferentes para proporcionar una visión amplia y correlacionar eventos relacionados en todos los componentes del clúster. Los algoritmos de aprendizaje automático y los sistemas basados en reglas se utilizan habitualmente para procesar de forma eficaz grandes cantidades de datos de millones de dispositivos y detectar rápidamente anomalías de seguridad.

Alertas y notificaciones

El sistema de supervisión envía alertas cuando detecta una señal de amenaza potencial. Estas alertas pueden referirse a umbrales definidos, como CPU > X por ciento, detección de anomalías que muestran patrones inusuales en comparación con los datos históricos o violación de una política de seguridad definida. Las alertas se pueden enviar por correo electrónico, Slack o SMS a los empleados o a un servicio de gestión de incidentes.

Visualización e informes Los sistemas de supervisión suelen incluir paneles de control y funciones de generación de informes para ofrecer un resumen conciso del estado de seguridad del clúster. Estas visualizaciones resultan útiles para la supervisión en tiempo real, ya que pueden mostrar el estado de la seguridad en un momento determinado y los problemas activos. Incluso facilitan el análisis de tendencias, ya que muestran métricas de seguridad a lo largo del tiempo y ponen de manifiesto los problemas permanentes.

Respuesta y corrección

La última parte de la supervisión de la seguridad de K8s consiste en dar una respuesta adecuada tras identificar estos problemas. Estas respuestas pueden incluir respuestas predefinidas, como aislar un pod atacado, o acciones automatizadas que se activan ante determinadas alertas. Sin embargo, a menudo es necesaria una investigación manual por parte de los equipos de seguridad para algunos problemas. Se deben implementar los procedimientos de respuesta a incidentes adecuados para responder a los incidentes de seguridad, proporcionando una forma estándar y coherente de abordar los incidentes de seguridad.

Mejora continua

La supervisión de la seguridad de Kubernetes es un proceso continuamente iterativo. Esto incluye revisar los datos de supervisión, las alertas y los incidentes para ajustar las reglas de detección, cambiar los umbrales o incluso crear otros nuevos cuando las empresas detectan patrones que se han pasado por alto en las detecciones existentes. Esto actualiza la línea de base del comportamiento normal a medida que evoluciona el clúster. Los niveles más altos de supervisión ayudan a mejorar las políticas y los controles de seguridad y, por lo tanto, mejoran la seguridad general del entorno de Kubernetes.

Ventajas de la supervisión de la seguridad de Kubernetes

Las empresas pueden beneficiarse enormemente de la implementación de una supervisión de seguridad adecuada para los clústeres de Kubernetes. A continuación se enumeran algunas de las principales ventajas.

1. Detección temprana de amenazas

Con el tipo adecuado de supervisión de la seguridad de Kubernetes, se pueden detectar tempranamente los posibles riesgos y vulnerabilidades de seguridad. Las soluciones empresariales como SentinelOne pueden ayudar a las empresas analizando continuamente los conjuntos de activadores de la actividad de los clústeres, el uso de los recursos y el tráfico de red para señalar patrones o comportamientos que puedan dar lugar a incidentes de seguridad.

Este enfoque proactivo ayuda al equipo de seguridad a responder rápidamente a las nuevas amenazas, lo que a su vez puede reducir el impacto en el clúster y en las aplicaciones que se ejecutan en él.

2. Mayor visibilidad

Las capacidades de supervisión de la seguridad de Kubernetes proporcionan la visibilidad necesaria en el entorno de Kubernetes. El nivel de transparencia que aportan estos informes detallados puede proporcionar a los administradores de clústeres y a los equipos de seguridad una visión completa y holística del funcionamiento de los clústeres, de los recursos que se consumen en cada tipo de tarea y de todas las actividades de los usuarios.

Al utilizar este conocimiento, las organizaciones pueden estructurar adecuadamente sus políticas de seguridad, asignar recursos y gestionar el clúster en su conjunto con el fin de crear un entorno Kubernetes seguro y eficiente.

3. Cumplimiento normativo y auditoría

La supervisión de la seguridad también es necesaria para mantener el cumplimiento de las normas y regulaciones del sector. Dentro de un clúster, las organizaciones pueden registrar todas las actividades relevantes y exportar fácilmente los registros de auditoría y los informes de cumplimiento. Esto es fundamental para los sectores con altas necesidades de seguridad, ya que demuestra que la solución sigue las mejores prácticas relacionadas con la seguridad de K8s.

4. Mejora de la respuesta ante incidentes

La supervisión de la seguridad de Kubernetes mejora la supervisión general de la seguridad, lo que contribuye a una mejor respuesta ante incidentes. En caso de que se produzca algún incidente de seguridad, estos registros detallados y las alertas de los sistemas de supervisión pueden ayudar en la clasificación y el análisis de las causas raíz (RCA), lo cual es importante para proteger un sistema comprometido.

Retos de la supervisión de la seguridad de Kubernetes

La supervisión de la seguridad de Kubernetes no es una tarea fácil y plantea diversos retos. Veamos algunos de ellos:

1. Escala y complejidad

Uno de los mayores retos de Kubernetes es proteger y supervisar los entornos modernos contenedorizados. A medida que aumenta el número de microservicios y clústeres, también lo hace la cantidad de datos generados. Desde el punto de vista tecnológico, no es una tarea trivial procesar y analizar estos datos sobre la marcha cuando las empresas tienen grandes volúmenes de ellos. Para lograrlo, las organizaciones deben implementar una supervisión de alta resistencia que pueda manejar la escala de la implementación.

2. Naturaleza dinámica de Kubernetes

Uno de los mayores retos de la supervisión de la seguridad en entornos Kubernetes es que son dinámicos y efímeros por diseño. Se crean, destruyen y mueven muchos pods y contenedores entre nodos, lo que dificulta mantener una cobertura de supervisión constante. Las estrategias de supervisión de la seguridad que funcionan bien en entornos estáticos no sirven en un entorno de clúster Kubernetes dinámico. Las soluciones de supervisión deben ser capaces de adaptarse y ajustarse automáticamente a los cambios en la topología del clúster.lt;/p>

3. Sobrecarga de recursos

La implementación de una supervisión de seguridad integral en Kubernetes puede añadir muchos elementos que requieren más recursos para funcionar de forma óptima. Los agentes, los recopiladores de registros y las herramientas de análisis consumen muchos recursos de CPU, memoria y red, y puede ser difícil equilibrar eso con las exigencias de rendimiento de las cargas de trabajo en producción. Una organización debe sopesar el coste de los recursos de sus soluciones de supervisión y ajustarlas para que sean eficientes y no desperdicien recursos para la cobertura de seguridad.

Prácticas recomendadas para proteger los clústeres de Kubernetes

Aunque K8s se ha convertido en el estándar de facto para que las empresas implementen aplicaciones en contenedores, estas plantean sus propios retos de seguridad. A continuación se indican algunas prácticas recomendadas para superar y proteger los clústeres de K8s:

N.º 1. Protección del plano de control

Es importante proteger adecuadamente el plano de control de Kubernetes para proteger el clúster en su conjunto. Esto significa proteger el servidor API, etcd y otros componentes del plano de control contra el acceso externo no autenticado y defenderlos contra posibles ataques. Las empresas pueden añadir una implementación sólida en torno a servidores API bien gestionados, como certificados de cliente, integración con IDP externos, etc. Actualice y aplique parches a los componentes del plano de control para corregir vulnerabilidades conocidas.

Además, se deben utilizar políticas de red para limitar el acceso a los componentes del plano de control, de modo que solo se conecte el tráfico procedente de fuentes permitidas dentro del clúster.

#2. Estándares de seguridad de pods

Los estándares de seguridad de pods son necesarios para proteger las cargas de trabajo que se ejecutan en el clúster. Cree y aplique políticas de seguridad de pods (obsoletas en Kubernetes 1.25) para limitar los permisos y derechos en los contenedores. Solo los controladores deben utilizar contenedores privilegiados que accedan a los espacios de nombres del host.

Utilice contextos de seguridad de pods para gestionar los ID de usuario, grupo y fsGroup, así como los permisos del sistema de archivos y las capacidades de Linux. Para las cargas de trabajo que necesitan más aislamiento, utilice tiempos de ejecución de contenedores con seguridad mejorada, como gVisor o Kata Containers. A medida que la seguridad evoluciona con el tiempo, las empresas deben revisar y ajustar la política de seguridad de los pods para satisfacer las nuevas necesidades y las mejores prácticas.

#3. Fortalecimiento de los nodos

Para proteger su clúster, debe fortalecer sus nodos de Kubernetes. Esto se puede hacer reduciendo la superficie de ataque de los nodos (minimizando el software y el servicio). Actualice el sistema operativo del nodo y el tiempo de ejecución del contenedor para aplicar todos los parches de seguridad pertinentes. Utilice controles de acceso estrictos y gestión de acceso a los nodos mediante autenticación basada en claves SSH.

Utilice cortafuegos basados en host para controlar el tráfico entrante y saliente. Utilice Seccomp y AppArmor para limitar las llamadas al sistema, reduciendo así el alcance del efecto en caso de fuga del contenedor. Se utilizan herramientas de evaluación de seguridad automatizadas para analizar los nodos en busca de vulnerabilidades y configuraciones incorrectas.

#4. Cifrar los secretos en reposo

Mantener la confidencialidad de las credenciales y otros datos sensibles en los secretos de Kubernetes es importante para evitar el acceso no autorizado. Comience por cifrar los datos en reposo en etcd. Utilice una clave de cifrado fuerte y asegúrese de que se rote con frecuencia. Añada alertas y notificaciones para que los administradores sepan cuándo se accede a las claves con más frecuencia.

Los permisos de los secretos también deben significar que solo los usuarios y servicios autorizados puedan obtener información confidencial. No guarde secretos en imágenes de contenedores o VCS. Utilice los secretos de Kubernetes o soluciones externas de gestión de secretos para pasarlos a los pods en tiempo de ejecución.

#5. Implemente la segmentación de red

Una práctica habitual para mejorar la seguridad de los clústeres de Kubernetes es la segmentación de la red. Defina y aplique reglas para la comunicación entre pods dentro del clúster mediante políticas de red. Aplique un principio de privilegios mínimos por defecto, de modo que los pods y los servicios solo puedan conectarse entre sí cuando sea necesario. Aísle las cargas de trabajo confidenciales en espacios de nombres dedicados mediante políticas de red y restrinja el nivel de acceso que tienen a otras áreas dentro de su clúster.

¿Cómo reforzar la seguridad de Kubernetes?

En esta sección, analizaremos varios métodos que las empresas deben seguir para optimizar las operaciones en el entorno Kubernetes.

Malla de servicios

La malla de servicios actúa como una capa de seguridad adicional del clúster de Kubernetes. Es una capa para gestionar la comunicación entre servicios y el soporte en el cifrado TLS, así como un control de acceso más detallado y una mejor observabilidad.

Canalización CI/CD

La seguridad de una aplicación debe tener lugar desde su canalización CI/CD. El pipeline debe tener características de seguridad que estén directamente integradas. Aquí es donde se pueden añadir análisis de seguridad automatizados, como el análisis de código estático, el escaneo de imágenes de contenedores y el análisis de configuración, para que los equipos de seguridad puedan identificar las vulnerabilidades.

Arquitectura de red de confianza cero para Kubernetes

La arquitectura de red de confianza cero dice que no hay confianza, incluso si un recurso se encuentra dentro del perímetro. Por lo tanto, en el caso de Kubernetes, este modelo simplemente convierte todo el tráfico de red en una amenaza. Esto ayudará a las organizaciones a tener un entorno Kubernetes seguro con una autenticación y autorización sólidas para todos los servicios y usuarios que pueden acceder al clúster.

Seguridad del servidor API de Kubernetes

El servidor API de Kubernetes es uno de los elementos clave de Kubernetes y, por lo tanto, debe protegerse para garantizar la seguridad de todo el clúster. La autenticación y la autorización deben protegerse con RBAC. No debe haber acceso directo desde redes no fiables y debe realizarse una auditoría del servidor API para evitar puntos de entrada no autorizados y así evitar brechas de seguridad.

Conclusión

La supervisión de la seguridad de Kubernetes es un aspecto importante para ejecutar un entorno saludable y seguro para las aplicaciones en contenedores. Las organizaciones están adoptando Kubernetes en gran número para gestionar aplicaciones en contenedores, y la seguridad es un requisito importante. En este artículo, hemos analizado muchas áreas del enfoque de supervisión de la seguridad de Kubernetes, los conceptos básicos de las mejores prácticas y los enfoques de seguridad avanzados.

Un enfoque ofensivo de la supervisión de la seguridad ayuda a las organizaciones a detectar y responder a las amenazas de manera más eficiente, a cumplir con los estándares del sector y a mantener la seguridad de los clústeres de Kubernetes. Los controles de seguridad mencionados anteriormente (analizados en el blog), si se implementan utilizando las herramientas adecuadas y se establece una cultura que priorice la seguridad entre los desarrolladores y el equipo de operaciones, pueden tener un gran impacto en la posición de seguridad de Kubernetes.

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FAQs

¿Qué es la supervisión de seguridad de Kubernetes?

La supervisión de la seguridad de Kubernetes es el proceso de supervisar, analizar y rastrear los cambios en el clúster de Kubernetes para encontrar cualquier vulnerabilidad potencial. Los datos se recopilan de todo el entorno de Kubernetes, incluidas las métricas de nodos y contenedores, los registros del servidor API y los registros de aplicaciones. Estos datos recopilados se analizan para detectar cualquier infracción de la política o brecha de seguridad.

¿Cómo se supervisa la seguridad de los pods de Kubernetes?

La seguridad de los pods de Kubernetes se puede supervisar utilizando métricas y registros a nivel de pod. Los registros de auditoría de Kubernetes son importantes para realizar un seguimiento de las solicitudes de API relacionadas con los pods. A efectos de supervisión, se debe realizar un escaneo regular de las imágenes de los contenedores junto con la implementación de RBAC para el control de acceso.