Kubernetes is een open-source platform voor containerorkestratie voor het schalen en automatiseren van containerdeployments. Het werd oorspronkelijk ontwikkeld om gecontaineriseerde workloads in productieomgevingen te beheren en hielp gebruikers bij het definiëren van de grenzen van applicatiebronnen. Virtualisatie is een praktijk van de beveiligingsarchitectuur van Kubernetes die een goed gebruik van bronnen op fysieke servers mogelijk maakt en de stabiliteit verbetert. Kubernetes verbetert de hardwareprestaties en verlaagt de operationele kosten door virtualisatie toe te voegen. Elke virtuele machine draait met zijn eigen set componenten en beschikt over aangewezen besturingssystemen.
Kubernetes-beveiligingsarchitectuurimplementaties zijn wendbaar, bevorderen continue ontwikkeling en integratie en voegen betrouwbaarheid toe aan het bouwen en implementeren van containerafbeeldingen. Het platform faciliteert de onveranderlijkheid van afbeeldingen, bewaakt de gezondheid en prestaties van applicaties en stroomlijnt de portabiliteit van OS-distributie. Een nadeel van het gebruik van de Kubernetes-beveiligingsarchitectuur is echter dat deze standaard veiliger moet zijn. Gebruikers kunnen te maken krijgen met operationele downtime of vertragingen bij het uitvoeren van gedistribueerde systemen, en er zijn beveiligingsproblemen met load balancing, configuratiebeheer en geautomatiseerde uitrol.
De beveiligingsarchitectuur van Kubernetes biedt flexibiliteit en observeerbaarheid, maar legt geen beperkingen op aan applicaties en schrijft geen logboekregistratie, auditing en monitoring voor. Kwaadwillende actoren kunnen misbruik maken van kwetsbaarheden en risico's in de toeleveringsketen kunnen problemen veroorzaken tijdens de hele bouwcyclus van containers. Meerdere componenten in de Kubernetes-architectuur moeten worden beveiligd, zoals worker nodes, gecontaineriseerde applicaties en control planes. De kans op bedreigingen van binnenuit is ook groot. Kubernetes-beheerders met kwaadwillige bedoelingen kunnen misbruik maken van speciale privileges, gevoelige informatie lekken of datalekken veroorzaken.
In deze gids worden de belangrijkste uitdagingen van de Kubernetes-beveiligingsarchitectuur beschreven. Er wordt uitgelegd hoe u deze clusters kunt instellen en beveiligen om bedreigingen te verhelpen en veelvoorkomende verkeerde configuraties te voorkomen. Laten we aan de slag gaan.
Wat is de beveiligingsarchitectuur van Kubernetes?
De Kubernetes-beveiligingsarchitectuur maakt gebruik van clusters, control planes en een of meer virtuele machines (of fysieke servers) die worker nodes worden genoemd. Worker nodes staan bekend om het hosten van pods die een of meer containers bevatten.
Kubernetes-containers zijn runtime-omgevingen die softwarepakketten bevatten en al hun afhankelijkheden opslaan. Containerimages bevatten uitvoerbare code en inhoud voor het vullen van containeromgevingen.
De besluitvorming binnen het cluster wordt gedaan door het control plane. Dit plant de uitvoering van containers, detecteert storingen en start nieuwe pods. De cruciale componenten van het control plane zijn de controller manager, de Kubernetes application programming interface (API)-server, de scheduler en de cloud controller manager.
Kubernetes-werknodestations hosten ook de Kubelet en Kube-proxy, twee services die containerorkestratie mogelijk maken. Ze draaien ook een containermotor en de CSP Kubernetes-service host clusters. Organisaties moeten verschillende serviceaspecten van Kubernetes beheren, zoals autorisatie en authenticatie, aangezien de standaard CSP-configuraties onveilig zijn.
Bij het ontwerpen van de Kubernetes-beveiligingsarchitectuur moeten organisaties hun verantwoordelijkheden begrijpen en weten hoe ze Kubernetes-clusters moeten onderhouden.
Hoe beveilig je de Kubernetes-beveiligingsarchitectuur?
Er zijn veel manieren om de beveiligingsarchitectuur van Kubernetes te beveiligen. De eerste stap is om standaard root-uitvoering te voorkomen. Gebruikers kunnen niet-root-containers uitvoeren of een rootless container-engine gebruiken om de kans op compromittering van containers te verkleinen. Ze moeten ook Kubernetes-applicaties testen en deze zo ontwerpen dat ze als niet-root-gebruikers worden uitgevoerd. Door niet-root-uitvoering te integreren in de bouwtijd wordt de kwaliteitsborging verbeterd en wordt ervoor gezorgd dat Kubernetes-toepassingen soepel draaien zonder root-rechten.
Voor beginners is het veel eenvoudiger om individuele clusters in te stellen voor grootschalige toepassingen. Personen die commerciële of beheerde Kubernetes-services gebruiken, kunnen het gebruik van resources optimaliseren met behulp van K8s Namespaces en gebruikmaken van multi-tenancy-ondersteuning.
Hieronder volgen de beste beveiligingstips voor beginners om de beveiligingsarchitectuur van Kubernetes te verbeteren:
1. Gebruik onveranderlijke containerbestandssystemen
Kwaadwillende actoren kunnen onbeperkte uitvoeringsrechten verkrijgen, scripts downloaden en applicaties binnen containers wijzigen. Gebruikers kunnen dergelijke gevallen voorkomen door secundaire lees-/schrijfbestandssystemen in specifieke mappen te mounten en onveranderlijke containerbestandssystemen te gebruiken.
2. Bouw veilige containerafbeeldingen
Kubernetes-containerafbeeldingsscans kunnen kwetsbaarheden detecteren, kwaadaardige code-injecties voorkomen en veilige implementaties garanderen. Kubernetes-containerafbeeldingsscans identificeren verouderde bibliotheken, beveiligen poorten en voorkomen bekende verkeerde configuraties. Het scannen van containerafbeeldingen is een integraal onderdeel van de beveiligingsarchitectuur van Kubernetes en kan zorgen voor een effectieve bestrijding van bedreigingen. De Kubernetes-toegangsbeheerder kan implementaties automatisch blokkeren als een containerafbeelding in strijd is met het beveiligingsbeleid van de organisatie. Het is ook essentieel om afbeeldingen te bouwen en te betrekken uit betrouwbare repositories en de reputatie van uitgevers te controleren. Gebruikers mogen alleen digitaal ondertekende afbeeldingen uitvoeren in Kubernetes-clusters.
3. Kubernetes-containerhardening implementeren
Kubernetes-containerhardening kan het aanvalsoppervlak drastisch beperken, datalekken voorkomen en applicaties beschermen. Over het algemeen zijn er drie benaderingen: containerisatie met hypervisor-ondersteuning, kernelgebaseerde oplossingen en applicatiesandboxes.
De seccomp-tool kan worden gebruikt voor auditlogging en actieve dreigingsdetectie. Veel containerengine-oplossingen bieden gebruikers de mogelijkheid om een isolatielaag toe te voegen tussen de hostkernel en de gecontaineriseerde applicatie. Isolatiegrenzen dwingen applicaties om binnen virtuele sandboxes te werken en beschermen hostbesturingssystemen tegen kwaadaardige invasies. Containerengines kunnen worden geconfigureerd om virtualisatie af te dwingen en bieden betere bescherming dan traditionele containerisolatieoplossingen.
4. Netwerkscheiding en -versterking
Clusternetwerken worden gebruikt om de communicatie tussen containers te verbeteren. Het afdwingen van versleuteling en scheiding van bronnen kan laterale bewegingen in netwerken voorkomen. Gebruikers kunnen netwerkbeleid gebruiken om Kubernetes-bronnen te isoleren en het besturingsvlak te beveiligen. Het wordt aanbevolen om verkeer en gevoelige gegevens in rust (inclusief geheimen) te versleutelen en firewalls toe te passen. Kubernetes-naamruimten kunnen clusterbronnen verdelen over teams, gebruikers en applicaties. Naamruimten zijn standaard niet geïsoleerd, maar gebruikers kunnen autorisatie specificeren met behulp van RBAC en netwerkbeleid.
Pod-IP-adressen kunnen veranderen en applicaties kunnen niet afhankelijk zijn van pods met statische IP-adressen. Het gebruik van een Kubernetes-service met de Kubernetes-beveiligingsarchitectuur kan dit probleem oplossen. Het kan meerdere unieke IP-adressen toewijzen aan verschillende pods en labels gebruiken voor configuraties. Deze adressen veranderen niet terwijl de service nog in gebruik is. Kubernetes-netwerkbeleid kan inkomend en uitgaand verkeer controleren.
Twee andere aanbevelingen voor de beveiligingsarchitectuur van Kubernetes voor het ontwerpen van sterk netwerkbeleid zijn: het gebruik van CNI-plug-ins die de NetworkPolicy API ondersteunen en het opstellen van richtlijnen voor geselecteerde pods met behulp van de namespaceSelector en podSelector.
5. Beveilig Kubernetes-hosts
Gebruikers kunnen Kubernetes op verschillende manieren implementeren: on-premises, bare metal en via publieke cloudbuilds. Kubernetes-containers zijn zeer draagbaar; klanten kunnen schakelen tussen installaties en workloads migreren. Een hoge mate van aanpasbaarheid betekent ook dat er extra beveiligingsrisico's ontstaan. Een manier om dit te omzeilen is door de onderliggende hosts te versterken en de nieuwste versies van besturingssystemen te installeren. Het is essentieel om configuratiebeheersystemen, patchbeheer en firewalls te implementeren en relevante beveiligingsmaatregelen toe te passen in overeenstemming met de aangewezen datacenteromgevingen.
Het gebruik van de nieuwste versie van Kubernetes vermindert de grootste potentiële bedreigingen. Het past algemene bugfixes toe en door applicaties up-to-date te houden, worden onnodige complicaties voorkomen. Rolling updates zijn erg populair onder ontwikkelaars en node pool-migraties voltooien updates met minimale downtime of verstoringen.
6. Kubernetes-beveiligingstools integreren
Kubernetes-beveiliging Tools zoals Next Generation Firewalls (NGFW) en webtoegangscontrolegateways moeten worden geïntegreerd met bestaande Kubernetes-clusters en beveiligingstoolsets. Een goede manier om dit te doen is door TCP/UDP-poorten en IP-adressen die door workloads worden gebruikt, op te nemen in perimeterbeveiligingstools. Hierdoor kunnen gebruikers Kubernetes-assets identificeren en beveiligen.
Het beperken van de netwerkconnectiviteit naar Kubernetes-knooppunten en het gebruik van beveiligingsgroepen van cloudproviders kan ook aansluiten bij de beheerpraktijken voor de beveiligingsarchitectuur van Kubernetes.
7. Geautomatiseerde compliance
Optimale runtime-beveiliging kan worden gegarandeerd door gegevens te verzamelen en het genereren van compliance-rapporten te automatiseren. Kubernetes-compliance moet voldoen aan de nieuwste industrienormen, zoals HIPAA, PCI-DSS, GDPR, NIST en SOC2. Het is van cruciaal belang om te streven naar geautomatiseerde en continue compliance. Als een pod niet voldoet aan een compliancecontrole, moeten clusters automatisch de containerimages bijwerken of deze uitschakelen totdat het probleem is verholpen. Gebruikers moeten gegevens tijdens het transport versleutelen. Dit kan worden bereikt door TLS-versleuteling in te schakelen voor Kubernetes-workloads. Een andere goede optie is het inschakelen van wederzijdse TLS, het gebruik van servicemeshes of het gebruik van tools zoals SentinelOne.
8. Veilige toegang tot de Kubernetes API
Het merendeel van de Kubernetes-clusterbewerkingen vindt plaats in de Kube-apiserver. De Kube-controletool kan worden gebruikt om de toegang tot de API te controleren en dient als eerste verdedigingslinie. De Kubelet kan een Quality of Service (QoS)-klasse toewijzen aan pods en helpen bij het plannen en indien nodig verwijderen ervan. Kubelet kan gebruikers helpen slimmere beslissingen te nemen en DevOps-teams kunnen ervoor zorgen dat containers voldoende resources krijgen om goed te functioneren. Alle containers moeten zonder uitzondering CPU- en geheugenlimieten hebben.
SentinelOne heeft een uitgebreid Cloud-Native Application Protection Platform (CNAPP) tool met een ingebouwde Kubernetes Security Posture Management (KSPM) oplossing. Het kan fijnmazige beveiligingsbeleidsregels toepassen, de communicatie tussen workloads en apps van derden beperken en de toegang tot de API beperken. De tool detecteert en beperkt geavanceerde persistente bedreigingen met behulp van machine learning en kunstmatige intelligentie en wordt zelfs geleverd met een Offensive Security Engine die een op regels gebaseerde aanpak van beveiliging en monitoring van bedreigingen afdwingt. De implementatie van een schaalbaar, uniform en uniek microsegmentatiemodel voor Kubernetes-hosts, VM's en containers kan de broodnodige Kubernetes-beveiliging bieden voor multi-cluster-, multi-cloud- en hybride implementaties.
SentinelOne in actie zien
Ontdek hoe AI-gestuurde cloudbeveiliging uw organisatie kan beschermen in een één-op-één demo met een SentinelOne productexpert.
Vraag een demo aanConclusie
Bedrijven omarmen het toenemende gebruik van containerorkestratieplatforms zoals Kubernetes, en er is een verschuiving gaande naar het beschermen van infrastructuren en het benutten van gecontaineriseerde workloads en applicaties. Kubernetes biedt uitgebreide beveiligingsfuncties en -instellingen, maar is niet standaard beveiligd en moet worden geconfigureerd. Containers kunnen correct worden uitgevoerd en bedreigingen moeten worden verholpen voordat ze escaleren. Het begint met het ontwerpen van een praktische Kubernetes-beveiligingsarchitectuur. Er zijn verschillende tools die organisaties kunnen gebruiken om aan de slag te gaan, en er zijn veel open-sourceoplossingen op de markt beschikbaar.
Ze realiseren continue zichtbaarheid, verbeteren de observeerbaarheid en zorgen ervoor dat containers zo veilig mogelijk worden uitgevoerd. Kubernetes-beveiligingstools kunnen het bouwproces monitoren en verborgen kwetsbaarheden aan het licht brengen, waardoor organisaties beschermd blijven.
Veelgestelde vragen over de beveiligingsarchitectuur van Kubernetes
De beveiligingsarchitectuur van Kubernetes is het ontwerp en de reeks controles om een Kubernetes-cluster te beschermen. Het richt zich op het beveiligen van het besturingsvlak, de knooppunten, de workloads en het netwerk om ongeoorloofde toegang en aanvallen te voorkomen.
Het omvat gelaagde verdedigingsmechanismen zoals authenticatie, autorisatie, netwerkbeleid en geheimenbeheer, die zijn gestructureerd om elk onderdeel van de containerorkestratieomgeving te beveiligen.
Kubernetes-netwerkbeveiliging maakt gebruik van beleid en segmentatie om het verkeer tussen pods en externe clients te controleren. Netwerkbeleidsregels bepalen welke pods of IP-reeksen kunnen communiceren. De architectuur omvat vaak versleutelde communicatie tussen componenten en firewalls om de toegang te beperken.
Deze opzet beperkt laterale bewegingen door aanvallers en beschermt gevoelige diensten binnen het cluster.
Een veilige Kubernetes-configuratie omvat op rollen gebaseerde toegangscontrole (RBAC) voor machtigingen, TLS voor het versleutelen van API-verkeer, netwerkbeleid voor pod-segmentatie, pod-beveiligingsbeleid of toelatingscontrollers om containerbeveiliging af te dwingen, versleuteling van geheimen, auditlogging en periodieke kwetsbaarheidsscans. Deze lagen werken samen om risico's te verminderen en de integriteit van het cluster te behouden.
Kubernetes ondersteunt verschillende authenticatiemethoden, zoals certificaten, tokens en integratie met identiteitsproviders (OIDC, LDAP). Na authenticatie worden verzoeken onderworpen aan autorisatiecontroles, voornamelijk met behulp van RBAC, dat minimale rechten afdwingt door toegang te verlenen op basis van gedefinieerde rollen en beleidsregels. Dit zorgt ervoor dat alleen vertrouwde gebruikers en componenten toegestane acties uitvoeren.
Voorbeelden zijn het afdwingen van RBAC om gebruikersacties te beperken, het gebruik van netwerkbeleid om pods met gevoelige gegevens te isoleren, het inschakelen van auditlogboeken voor het volgen van clustergebeurtenissen, het versleutelen van geheimen die zijn opgeslagen in etcd, het inzetten van toelatingscontrollers om onveilige configuraties te blokkeren en het uitvoeren van containers met beperkte rechten. Door deze praktijken te combineren, wordt de clusterbeveiliging vanuit meerdere invalshoeken versterkt.
