Kubernetes（通称K8s）は、高い柔軟性と自動化、負荷分散を提供するオープンソースシステムです。コンテナ化されたアプリケーションのデプロイ、スケーリング、管理を目的として構築されたプラットフォームであり、ユーザーに複数の利点をもたらす最も急速に発展しているオープンソースシステムの一つです。しかし、ユーザーに多くの利点を提供するシステムである一方で、Kubernetesにはいくつかのリスクや脆弱性も存在します。Kubernetesセキュリティ監査は、構成、ネットワークポリシー、設定における潜在的な脆弱性を明らかにするために使用されます。このブログの目的は、K8セキュリティ監査プロセス全体とその実施方法を理解する手助けをすることです。
Kubernetesセキュリティ監査とは？
Kubernetesセキュリティ監査とは、K8sクラスターがどれほど安全に構成されているかを検査するプロセスです。クラスター設定に潜在するあらゆる脅威や脆弱性を明らかにするのに役立ちます。既存の誤設定をすべて特定し、業界標準や組織の規制への準拠状況を評価します。
言い換えれば、監査はK8sシステムの設計に関するほぼ全ての側面に焦点を当てます。クラスター構成には、コントロールプレーンコンポーネント、ノード、ネットワークの設定評価が含まれます。したがって、APIサーバー、kubelet、kube-proxyの設定に加え、適用されているすべてのネットワーク設定とDNS設定が対象となります。アクセス制御に関しては、エンドポイント認証、認可ポリシー、RBAC（ロールベースアクセス制御）が監査に含まれます。
ネットワークポリシー監査には、ネットワークポリシー設定の評価、インバウンド/アウトバウンド（流入/流出）ルールの評価、ポッド間通信ルールの設定評価が含まれます。ワークロードセキュリティは、ポッドのセキュリティコンテキスト、コンテナのランタイムオプション、イメージの脆弱性評価によって測定されます。
Kubernetesセキュリティ監査が必要な理由
Kubernetesセキュリティ監査はあらゆる組織にとって必須です。企業にとって重要な側面を支援します。
リスクの特定と軽減
Kubernetes環境は非常に複雑です。多数のコンポーネントと構成要素で構成されています。その結果、これらの構成要素はシステムに対して悪用される可能性のある膨大な数の脆弱性につながる可能性があります。K8sセキュリティ監査は、Kubernetes環境における潜在的なリスクの特定と評価を支援します。
コンプライアンス遵守
ほとんどの業界では、データの保護とセキュリティ確保に関して厳格な要件が課されています。たとえば、医療機関は HIPAA を遵守する必要があり、決済カードデータを取り扱う組織は PCI DSS を順守しなければなりません。Kubernetes セキュリティ監査は、こうしたコンプライアンス基準が満たされていることを確認するのに役立ちます。
継続的な改善とインシデントの予防
脆弱性の露出を防ぐことができれば、インシデントや攻撃の可能性は低くなります。アプリケーションがどれほど複雑で高度になっても、セキュリティ監査はセキュリティ対策の不適切な実装や設定ミスを特定することでインシデントを防止できます。
第三者による検証と信頼構築
一部の業界では、組織がセキュリティ対策を証明することが求められます。例えば、クラウドネイティブの普及に伴い、Kubernetes環境におけるクライアントアプリケーションのセキュリティ確認が必要となっています。
K8sのコアセキュリティ概念とアーキテクチャ
効果的なセキュリティ監査を実施するためのKubernetesの主要コンポーネントと概念について説明します。
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コントロールプレーンとノードコンポーネント
Kubernetesのアーキテクチャは、コントロールプレーンとワーカーノードという2つの主要な部分に分かれています。両者には特定のコンポーネントがあり、それぞれクラスターの運用とセキュリティにおいて重要な役割を果たしています。
コントロールプレーンのコンポーネントには、Kubernetes コントロールプレーンのフロントエンドであり、すべての API リクエストを管理および検証する kube-server が含まれます。もう一つはetchedで、クラスターデータストレージ全体の分散キーバリューストアです。
Kubeスケジューラーは、新しく作成されたポッドをノードにスケジューリングする役割を担います。Kube-controller-managerは、システムの実際の状態が望ましい状態と一致することを保証するためにコントローラープロセスを実行します。最後に、クラウドコントローラマネージャーは基盤となるクラウドプロバイダーとの連携を担当します。
ワーカーノード上では、ノード上で動作するエージェントであるkubeletが、ポッド内のコンテナの実行を保証します。Kube-proxyはノード上のネットワークルールを維持し、ポッド間通信を可能にします。最後に、コンテナランタイムはDockerなどのコンテナを実行するために使用されるソフトウェアです。
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主要なKubernetesオブジェクト（ポッド、デプロイメント、サービス）
クラスターの状態とそれに伴うセキュリティ上の影響を表すために、異なるオブジェクトが使用されます。最小デプロイ可能単位であるポッドには、適切なセキュリティコンテキストと分離が必要です。ポッドのデプロイとスケーリングを管理するには、そのバリアントへの制御されたアクセスと安全な更新戦略が求められます。ポッド上で実行されるアプリケーションへのアクセスを許可するサービスには、適切に構成されたセキュリティポリシーと制御された外部アクセスが必要です。
ネームスペースはリソース使用のカプセル化を提供し、これはマルチテナントセキュリティに不可欠です。シークレットはクラスター内での機密情報の保存を可能にします。セキュリティ維持のため、その使用は慎重に管理され、暗号化され、定期的にローテーションされる必要があります（KMSの使用で実現可能）。
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認証、認可、およびRBAC
Kubernetesはクラスターへのアクセス制御をサポートします。認証は、クラスターとのやり取りを試みるユーザーやプロセスの身元を確認するために使用されます。これはクライアント証明書、ベアラートークン、外部認証プロバイダーを利用して行われます。認可は、認証済みユーザーがクラスター内で実行を許可されるアクションを決定するために使用されます。
RBACは最も一般的な認可手法です。これにより、ユーザーやサービスアカウントがクラスターリソースに対して実行できる操作を定義できます。認証と認可の両方が適切に設定されていることが重要です。オブジェクトの設定が誤っていると、クラスターのセキュリティを確保するために使用されるすべてのアルゴリズムが無意味になるためです。
また、RBACポリシーの定期的な監査は、ユーザーやサービスアカウントに過剰な権限が付与されていないことを確認するのに役立ち、ソフトウェアプロセス間の不正アクセスや権限昇格のリスクを低減します。
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ネットワークポリシーとポッドセキュリティ
ネットワークポリシーとポッドセキュリティポリシーは、Kubernetes 内の重要なセキュリティ基準です。ネットワークポリシーは、Kubernetesクラスタ内で、異なるグループに属するポッドへのトラフィックフローを構成する要素、および許可されるものと許可されないものを定義します。これらは基本的にファイアウォールと同様に機能し、クラスタ内で実行されるインバウンドおよびアウトバウンドトラフィックのフローを制御します。
ポッドセキュリティは、ポッドが円滑かつ安全に実行されることを保証する機能です。これには、各ポッドが実行を許可される内容を調整するために使用できる複数のAPIが含まれます。現在、最善のアプローチはポッドセキュリティアドミッション（PSA）を使用することです。
Kubernetesセキュリティ監査の準備
Kubernetesセキュリティ監査の計画と実行は、慎重に準備し体系的に実施すべき重要なプロセスです。適切に構成された監査は、潜在的な脆弱性の特定、リスク評価、セキュリティベストプラクティスへの準拠確保に役立ちます。本セクションでは、包括的なKubernetesセキュリティ監査を効果的に計画・実施するための主要な手順を概説します。
1.監査範囲と目的の定義
セキュリティ監査を開始するには、まず範囲と目的を定義する必要があります。目的には、設定ミスの特定、関連する基準や規制への準拠状況の確認、または既に実施されている対策の効率性の評価などが含まれます。この段階では、DevOps チームやセキュリティチーム、経営陣などの主要な関係者を巻き込み、目標が組織全体の目的やリスクレベルと整合していることを確認することが重要です。明確に定義された範囲と目的が、監査プロセス全体の基礎となります。
2.必要な文書とアクセス権限の収集
セキュリティ監査の範囲と目的を決定した次のステップは、必要な文書をすべて収集し、Kubernetes環境への適切なアクセス権限を確保することです。提供が必要な文書には、クラスター構成、ネットワーク図、セキュリティポリシー、およびコンプライアンス要件が含まれます。
監査担当者/テスターにはK8s環境へのアクセス権限を提供し、クラスター設定やRBACポリシーのテスト、ログ内の機密情報の確認を可能にする必要があります。本番環境に影響を与えないよう、アクセス権限は読み取り専用に設定してください。文書にはK8sのバージョン情報とカスタム設定内容も記載する必要があります。また、基盤インフラに関する情報も文書に含めるべきです。
3. 適切なツールと手法の選択
Kubernetesセキュリティ監査を実施するには、関連するツールと手法の選択が重要です。監査プロセスを支援するオープンソースおよび商用ツールは数多く存在し、それぞれ固有の利点と重点領域を持っています。
ツールと手法の選択は、監査範囲と目的、および組織固有のKubernetes設定に基づいて行う必要があります。また、クラスターのセキュリティ態勢を包括的に把握するため、複数のツールや手法を組み合わせて使用することが有益な場合が多いです。
Kubernetesセキュリティ監査の実施方法
K8セキュリティ監査を円滑に完了するには、以下の手順に従う必要があります。
- 初期評価:ドキュメント、実施済みのセキュリティ対策、およびクラスターのセキュリティに関して既に発見されている問題点を包括的に確認することから始めます。
- クラスター構成のレビュー:このステップでは、コントロールプレーンコンポーネントの設定、ノード構成のセキュリティ設定またはプロファイル、RBACポリシー、ネットワークポリシー、ポッドセキュリティポリシー、または使用中のアドミッションコントローラーをレビューします。
- 自動スキャン: このステップで実行するツールには、CISベンチマーク準拠のためのkube-benchスキャン、コンテナイメージおよび各種Kubernetesコンポーネント向けの脆弱性スキャナー、ネットワークポリシーフィールドアナライザーが含まれます。
- 手動セキュリティチェック: 重要な設定やカスタムスクリプトを対象とした手動検査を実施します。
- アクセス制御とネットワークセキュリティ評価: クラスター内で使用されているユーザーおよびサービスアカウントの権限に関する監査ログ、ならびにそれらのサービスアカウントが使用する認証方法を検証します。ネットワーク側では、使用中のネットワークポリシーが許可すべきでないトラフィックを効果的にブロックしているかどうかを確認します。
- ワークロードとデータのセキュリティ評価: コンテナの実行に使用されるイメージ、ポッドのセキュリティコンテキスト、設定されているリソース制限、および機密情報の取り扱いを確認します。データが保存時および転送時に暗号化されていることを確認します。
- ロギング、モニタリング、コンプライアンス検証: 標準的なモニタリング、ロギング、アラート設定を確認します。アラート、Slack チャネル、および一元化された場所での集約ログを確認します。必要に応じて、クラスターが業界標準やベストプラクティス、特定の規制に準拠しているかを確認します。
監査後のアクションと改善措置
K8セキュリティ監査が完了したら、監査後のアクションとして、発見事項への対応と必要な改善の実施が必要です。このセクションでは、これらの手順すべてについて説明します。
発見事項の文書化とリスクの優先順位付けの方法
Kubernetes セキュリティ監査が実施された後、必要な改善を実行するために、すべての発見事項を適切に文書化し、それらに関連するリスクの優先順位付けを行う必要があります。詳細かつ明確なレポートには、特定されたすべての脆弱性、設定ミス、潜在的な脅威を網羅し、技術的な詳細と影響を含める必要があります。
リスクを評価するには、発生可能性、潜在的な影響、悪用の可能性などの要素を考慮した統合リスクスコアリングシステムでスコアリングする必要があります。各リスクの深刻度と必要な労力・リソースのバランスを取るため、発見事項をグループ化し優先順位付けマトリクスを作成すべきです。このステップの結果、発見事項は実行可能な改善リストに変換されます。
特定された脆弱性の修正手順
リスクが文書化され優先順位付けされたら、各脆弱性に対処するための具体的な手順を概説した詳細な修正計画を策定します。即時の進捗を示すため、影響が大きく労力の少ない修正から着手し、その後、最優先課題から順に体系的に脆弱性に対処します。これには、コンポーネントのパッチ適用と更新、RBACポリシーの精緻化、ネットワークポリシーの実装、シークレット管理の強化、認証メカニズムの強化などが含まれる場合があります。
本番環境に適用する前に、ステージング環境で各対策の徹底的なテストを実施し、脆弱性が確実に解消されたことを確認するための対象を絞ったスキャンを実行してください。
継続的な監視と改善の重要性
Kubernetesのセキュリティは継続的なプロセスであることを常に念頭に置く必要があります。強力な監視ソリューションを導入し、セキュリティ異常をリアルタイムで検知するとともに、一般的なユースケースで想定される逸脱をアラートできる体制を整える必要があります。定期的なセキュリティ評価ルーチンをスケジュールし、アプリケーションとCI/CDパイプラインのセキュリティスキャンを実施しましょう。最新のKubernetes脆弱性や新たに発生した脅威を常に注視し、インシデント対応計画を随時更新してください。
チーム内でフィードバックループを確立し、Kubernetesセキュリティリスクに関する知識を収集・活用するとともに、学習とトレーニングに十分な注意を払うことを確実にしてください。
Kubernetesセキュリティ監査のベストプラクティス
効率的な監査のために従うべきベストプラクティスの一部は以下の通りです：
1. リソースの分離と境界の強制にネームスペースを活用する
ネームスペースはKubernetesクラスター内のリソースを論理的に分離します。適切に構成されたネームスペースはワークロードを隔離し、攻撃者による侵害の被害範囲を制限し、アクセス制御を簡素化します。適切な分離を確保するため、ネームスペース構成と重要リソースの割り当てを定期的に監査してください。
2.保存時および転送中のetcdデータの暗号化
etcdは、Kubernetesのすべてのクラスタデータ用バッキングストアとして使用される、一貫性と高可用性を備えたキーバリューストアです。etcdはシークレットやアクセストークンを含む重要なクラスタデータを保存するため、攻撃者にとって非常に魅力的な標的となります。etcdが保存するデータを不正アクセスから保護するため、暗号化を実装し、不正アクセスからデータを保護します。盗聴や中間者攻撃を防ぐため、TLSを使用してetcdとの通信をすべて転送中に暗号化することを確認してください。
3. ポッド間通信のためのネットワークポリシーを実装する
クラスタ内のポッド間通信に対してファイアウォールとして機能するネットワークポリシーを使用します。最小権限の原則に基づき、ポッド間で必要なトラフィックのみが許可されるよう、ネットワークポリシーを定期的に監査・更新します。これにより、攻撃後の潜在的な侵害や横方向の移動を制限します。
4. セキュリティポリシーを適用するためのアドミッションコントローラーの使用
アドミッションコントローラーは、オブジェクトが永続化される前にKubernetes APIサーバーへのリクエストを遮断します。ベストプラクティスに従ってカスタムアドミッションコントローラーを実装し、その設定を定期的に監査してセキュリティポリシーを適用します。例えば、特権コンテナの作成を拒否したり、承認済みレジストリからのイメージのみを受け入れたりします。
5. Falco や Seccomp などのツールによるランタイムセキュリティの実装
コンテナ向けランタイムセキュリティツールのリソース構成と割り当てを監査します。これらのツールは、システムコールの監視やコンテナの動作分析により、コンテナの実行中に潜在的なセキュリティ侵害を検出します。
結論
本ブログでは、安全なコンテナ環境を維持するプロセスにおけるKubernetesセキュリティ監査の重要性を理解しました。監査の実践は、コントロールプレーン、RBAC、ワークロード、ネットワークポリシーなどで発生する可能性のあるKubernetesアーキテクチャに存在する脆弱性を特定し解決するために用いられます。デプロイ時の重大なリスクを回避するためにはベストプラクティスに従う必要があり、これは単発の作業ではなく継続的なプロセスであるべきです。
現代インフラにおけるKubernetesの利用拡大に伴い、熟練したタイムリーな監査の実施はますます重要性を増しています。本ガイドに基づき、組織はリスクを大幅に低減し、コンテナ内のアプリケーションとデータを保護することが可能となります。
"FAQs
Kubernetesにおける監査とは、クラスターへのAPIリクエストをキャプチャし分析するプロセスを指します。監査により、誰がいつどのリクエストを実行したか、どのようなリクエストが行われたかなど、クラスター上の全アクティビティを包括的に把握できます。これらのログは通常、セキュリティ監視、コンプライアンス検証、デバッグ目的に使用されます。
"K8sクラスターのセキュリティを監視するには、監査ログの有効化と設定、リアルタイム監視の構築、ネットワークポリシー監視の実施、定期的な脆弱性スキャンの実行、不審なアクティビティに対するアラートの設定が必要です。クラスタセキュリティをより包括的に監視するには、専用のKubernetesセキュリティプラットフォームの利用をご検討ください。
"Kubernetes 監査を有効化するには、API サーバーに監査ポリシーファイルを設定し、–audit-log-path パラメーターを使用して監査ログのパスを指定する必要があります。また、–audit-log-manage、–audit-log-max size、–audit-log-maxbackup パラメータを定義することでログローテーションを設定できます。あるいは、監査データを外部システムに保存している場合は、外部ロギング用の Webhook バックエンドを設定することも可能です。すべての設定後、APIサーバーを再読み込みして設定を適用し、監査データの収集を開始します。
Kubernetes 監査ログを確認するには、通常 /var/log/kubernetes/audit.log に存在する audit.log ファイルを、cat、grep、tail などのツールで閲覧できます。より高度なロギングシステムが必要な場合は、Kubernetesと統合されたELKスタックを利用できます。
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