Kubernetes 安全性測試：優點與檢查清單

Kubernetes 安全性 包含安全政策，以確保 Kubernetes 基礎架構以及應用程式和資料都受到保護，免於未經授權的存取或任何其他類型的安全威脅。Kubernetes 安全性測試是檢查並驗證 K8s 環境中所使用後端保護/安全方法的過程。

這篇部落格完整說明 Kubernetes 安全性測試，以及為何我們應專注於一些關鍵領域。在本文後續內容中，我們將檢視 Kubernetes 架構、常見弱點清單，以及組織可作為最佳實務一部分使用的測試方法，以改善其整體 Kubernetes 安全態勢。

什麼是 Kubernetes 安全性測試？

Kubernetes 安全性測試是驗證與檢查 Kubernetes 環境各個層級是否提供安全措施的過程。其作用在於檢視 Kubernetes 基礎架構中的不同部分，例如叢集、節點、Pod 和網路組態，以確保不存在安全問題或任何潛在的弱點路徑。

這類測試中，安全團隊會先驗證存取控制、網路政策、容器組態及其他類似項目。這樣做是為了確保 Kubernetes 環境不會遭受未經驗證的存取、資料外洩，以及其他可能對營運流程造成潛在損害的安全威脅。

Kubernetes 安全性測試的重要性：

1. 找出弱點：定期測試是唯一能在弱安全點被攻擊者利用之前識別它們的方法。
2. 法規遵循： 許多產業都有必須遵守的特定安全標準，而測試有助於法規遵循。
3. 保護資料：保護儲存在 Kubernetes 叢集內並由其處理的敏感資料。
4. 營運穩定性：若缺乏適當測試，安全事件可能導致正常業務營運流程出現重大中斷。
5. 聲譽保護：維持安全的 Kubernetes 環境可避免資料外洩和服務中斷，以免損害組織形象。

常見的 Kubernetes 安全弱點

Kubernetes 環境面臨多項安全挑戰。以下是五種可能影響 Kubernetes 環境安全性的常見弱點：

錯誤組態

YAML 檔案和 API 物件通常是 Kubernetes 錯誤組態的成因。這些包括未最小化的儀表板、過大的 Pod 安全政策，或不足的網路政策。例如，可能只是啟用 AlwaysPullImages 准入控制器，卻不了解其執行階段影響。由於錯誤組態，這會造成未經授權存取、資料外洩和資源濫用的可能性。

容器映像弱點

僅執行動態安全掃描並不足夠，因為容器映像可能是基於具有已知弱點的舊版軟體所建置。這可能導致未經授權存取容器，或讓駭客有機會執行惡意程式碼。攻擊者可能會鎖定基礎映像或應用程式相依項中的已知 CVE（例如存在弱點的 OpenSSL 版本），或過時的系統程式庫。公開儲存庫可能包含許多具有弱點、不受信任或未經驗證的映像，進而提高將弱點注入 Kubernetes 環境的可能性。

網路安全問題

常見的 Kubernetes 網路安全風險與錯誤設定的網路政策和服務暴露有關。這些可能允許 Pod 透過不正當方式，甚至從外部來源存取網路。錯誤使用的 NetworkPolicy 資源或錯誤設定的 CNI 外掛程式可能會開啟非預期的網路路徑。

存取控制弱點

Kubernetes 存取控制 弱點通常是由於 RBAC 政策設定錯誤以及服務帳戶管理不當所造成。這包括允許權限提升或未經授權存取敏感資源的技術。注入這類弱點的常見方式，是定義權限過於寬鬆的 ClusterRoles 或協調錯誤的 RoleBindings。薄弱的存取控制會讓使用者或服務執行原本不應執行的操作，例如變更整個叢集的設定或存取其他命名空間中的資料。

Secrets 管理缺陷

這些是 Kubernetes secrets，因其保存敏感資訊，因此應非常謹慎地維護。在版本控制系統中以純文字儲存 secrets，或使用薄弱的 etcd 加密，都可能導致敏感資料外洩。在高安全性環境中，etcd 提供的預設加密可能不足，還需要進一步的靜態加密。對 secrets 的不當處理（例如掛載為環境變數或記錄到日誌）也可能造成非預期暴露。

Kubernetes 安全性測試檢查清單

此檢查清單概述了執行 Kubernetes 安全性測試時應聚焦的關鍵領域：

#1. 叢集層級安全檢查

這些包括驗證 API server 組態，包括驗證機制和准入控制器，以及檢查 RBAC 政策是否正確實作並符合最小權限原則。也有必要評估 etcd 加密與存取控制，並檢查整個叢集範圍的資源，例如 PodSecurityPolicies 和 NetworkPolicies 是否正確。

此任務也包含評估控制平面元件組態，包括 scheduler 和 controller manager，並驗證控制平面元件之間的安全通訊。此外，也有必要透過命名空間檢查系統與使用者工作負載是否適當隔離，並評估叢集升級流程及其與版本的相容性。

#2. 節點層級安全檢查

這些包括檢查節點組態，涵蓋 kubelet 設定以及容器執行階段的安全選項。接著還要驗證節點授權與驗證機制、檢查作業系統是否適當強化，並移除不必要的服務。

此任務也包括評估節點層級網路組態與防火牆規則、評估節點資源配置與限制、安全開機及完整性機制。檢查節點標籤是否適合工作負載排程、驗證容器儲存驅動程式是否正確設定，以及節點元件與容器之間是否適當隔離，構成了這些檢查的完整內容。

#3. Pod 與容器安全檢查

這包括檢查 Pod 安全內容，涵蓋使用者/群組 ID、能力和 seccomp 設定檔，驗證容器映像來源與掃描流程，以及檢查容器是否設定適當的資源限制與請求。還需要檢查 Pod 對 Pod 以及 Pod 對服務帳戶的關聯、容器執行階段組態，例如唯讀根檔案系統和移除的能力，以及環境變數或命令引數中的敏感資訊。

此外，此任務也包括檢查 init containers 和 sidecar 模式是否正確使用、評估容器健康檢查與重新啟動政策、Pod disruption budgets 和服務品質組態，以及高可用性設定中是否正確使用 Pod anti-affinity 規則，並實作 Pod 安全標準政策。

#4. 網路安全檢查

檢查 NetworkPolicy 資源是否具備適當的區隔與最小權限存取。驗證 Pod 和命名空間層級的輸入與輸出控制。檢查 ingress 資源和服務上的 TLS 組態是否正確。若有使用，請評估 service mesh 實作。

評估 CNI 外掛程式組態與網路覆蓋安全性。檢查不同網路命名空間之間是否適當隔離。驗證 DNS 組態以及遭受以 DNS 為基礎攻擊的可能性。評估網路流量加密機制，包括 Pod 對 Pod 通訊。

檢查 kube-proxy 組態是否存在潛在的錯誤設定。驗證是否將網路政策與服務帳戶正確搭配使用。檢查外部負載平衡器及其安全組態是否正確實作。

#5. 服務帳戶與 Secrets 管理檢查

驗證服務帳戶的正確設定與使用，包括權杖自動掛載設定。檢查與服務帳戶相關聯的 RBAC 綁定。確認是否對預設服務帳戶授予了不必要的權限。

評估 Secrets 管理實務，包括靜態與傳輸中的加密。若適用，驗證外部 Secrets 管理系統的正確使用。檢查是否有秘密輪替政策及其實作。

評估雲端環境中 pod 身分機制的使用。驗證秘密注入機制的正確設定。檢查應用程式碼或組態中是否存在任何硬式編碼的認證資料或權杖。

#6. 監控與警示檢查

驗證監控解決方案的正確實作，包括指標收集與儲存。評估與安全相關事件的警示規則設定。檢查是否與安全資訊與事件管理 (SIEM) 系統正確整合。

評估與安全相關的指標與日誌涵蓋範圍。驗證對監控與警示系統的適當存取控制。檢查是否實作異常偵測機制。

評估稽核記錄的設定及其與監控系統的整合。驗證安全日誌與指標的適當保留與封存政策。檢查是否對關鍵安全事件正確發出警示，例如未經授權的存取嘗試或政策違規。

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Kubernetes 安全性測試的優勢

Kubernetes 安全性可為組織帶來多項優勢，從威脅偵測到成本最佳化皆涵蓋在內。其中部分如下所列：

1. 強化威脅偵測

安全分析可偵測並防止原本可能無法發現的潛在弱點／威脅。它可讓組織在遭到入侵前找出錯誤設定、不良的存取控制及其他安全弱點。定期測試也能發現因環境元件變更或新型攻擊向量所導致的新零時差弱點。

2. 改善法規遵循

安全性測試可讓組織符合監管要求與產業標準。這可作為其安全控制與實務的證據，對法規遵循稽核相當重要。畢竟，法規遵循不僅僅是加密與測試而已，某些資料保護、存取控制及其他安全機制也屬於必要的法規遵循框架之一，例如 GDPR、HIPAA 或 PCI DSS。

3. 降低攻擊面

Kubernetes 安全性測試可偵測並消除這些弱點，大幅降低叢集的 攻擊面。這可移除不必要暴露的服務，並透過謹慎移除過度權限，讓您的網路更加嚴密。由於採取主動防禦，攻擊者甚至更難在 Kubernetes 環境中找到一些容易下手的目標。

4. 營運穩定性

定期安全性測試也有助於確保 Kubernetes 上的部署維持穩定。能夠識別並處理安全問題的組織，可避免合法安全事件經常伴隨的停機情況。這讓 Kubernetes 應用程式能以更高的可用性、更佳的效能，以及更可靠的服務交付來運作。

5. 成本最佳化

有效執行的安全性測試可為組織最佳化 Kubernetes 部署成本。測試的主要好處在於，我們有機會識別任何錯誤設定或資源過度配置，最終更有效地利用運算資源。此外，當您能透過這種主動式測試防止安全性外洩時，將可避免與事件回應、資料遺失及聲譽損害相關的更高支出。

Kubernetes 安全性測試最佳實務

為了充分發揮其效益，以下是公司應遵循的一些最佳實務：

1. 啟用持續安全性測試

將安全性測試自動化，使其成為 CI/CD 管線的一部分，從而確保安全檢查始終會執行。使用 Kubernetes 原生安全掃描器與政策強制工具，持續評估叢集設定、容器映像與網路政策。將自動安全性測試整合至部署流程中，以便在弱點進入正式環境前將其找出。

2. 採用多面向測試策略

混合使用多種類型的安全性測試，以涵蓋大多數與 K8s 相關的問題。這需要採取全面的方法，包括但不限於對 Kubernetes 組態、YAML 與 Docker 映像進行靜態分析、在運作中的 Kubernetes 叢集中進行動態測試，以及模擬真實世界攻擊的滲透測試。同時採用自動化工具並執行手動測試方法，以最大化安全問題的涵蓋範圍。

3. 讓測試知識與工具保持最新

根據最新的 Kubernetes 版本與建議，更新安全性測試工具與最佳實務。讓用於測試弱點與安全性的資料庫／基準保持最新。追蹤新的 Kubernetes 專屬威脅向量與弱點。讓安全團隊持續掌握最新的 Kubernetes 功能及其從安全觀點來看的影響。

4. 彙整、排序並修復發現項目

建立一套方法論，用於排序並修正測試中發現的安全問題。以風險為基礎的方法 更合理的策略是優先修補高影響性的弱點，並以一組精選向量為優先。建立機制以追蹤、修復並驗證所有安全問題發現項目的修補情況。為修補關鍵弱點實施 SLA，並在約定的時限內完成修補或重新設定。

5. 跨團隊協作

鼓勵安全、開發與營運團隊之間在安全性測試上的協作。讓開發人員參與安全性測試流程，以提升對安全性與最佳實務的認知。與營運團隊合作，避免安全性測試對正式環境造成不利影響。建立適當的溝通管道，以討論安全性測試結果並協調團隊間的修補工作。

Kubernetes 安全性測試中的挑戰

雖然 Kubernetes 提供了驚人的優勢，但對整體 K8s 基礎架構執行安全性測試可能是一項艱鉅工作。讓我們來討論公司面臨的一些挑戰：

1. Kubernetes 環境相當複雜

Kubernetes 是一個相當複雜的系統，內含多個元件、組態與相依性。此處要討論的關鍵在於安全性測試的複雜度。測試人員應深入了解不同 Kubernetes 物件之間的相依關係、網路政策與對應的安全控制。Kubernetes 具有高度動態性，且會定期變更／更新；這使測試更加困難。

2. 可擴充性與效能因素

對 Kubernetes 叢集進行安全性測試可能會耗費時間與資源。完整掃描與測試可能影響叢集效能，並導致高延遲。在滿足安全需求的同時維持營運效率是一項艱鉅任務。因此，測試人員必須學會如何以對正式伺服器影響最小的方式執行安全檢查。

3. 在持續變化中保持領先一步

Kubernetes 及其相關生態系統的快速發展步調並不輕鬆，持續發布的新版本、功能與安全修補程式接連而來。安全性測試工具與方法論也需要隨之頻繁變更。更新測試環境、安全基準，以及可因應新功能的測試案例，都需要持續投入心力與資源。

4. 在多雲與混合環境中運作

許多組織會跨多個雲端供應商部署 Kubernetes，或採用混合雲與地端的組態。多樣化的基礎架構也為安全性測試帶來更多複雜性。測試人員需要考量以雲端為中心的安全控制與網路設定差異，以及不同的法規遵循要求。在不同環境中一致地達成安全性測試合規，是最大的隔離。

5. 容器專屬需求

K8s 測試應處理與容器相關的弱點與錯誤設定，並涵蓋從容器映像類型、執行階段安全性到隔離機制的安全性測試。這些事項都需要直接測試，而為此，測試人員必須了解正確的技術。

如何將 Kubernetes 安全性測試自動化

將 Kubernetes 安全性測試自動化，對於在動態環境中維持安全性非常重要。此流程始於將安全掃描工具嵌入 CI/CD 管線中。這些工具會自動檢查 Kubernetes 資訊清單、容器映像與叢集組態，以判定安全弱點與錯誤設定。建置與部署流程可納入 Kubesec 與 Kube-bench 等熱門開源工具，以提供持續性的安全回饋。

當這些非功能性需求以程式化方式強制執行時，便可透過 Open Policy Agent (OPA) 等 policy-as-code 框架將同意政策自動化，為擴展與保護基礎架構提供穩固的基礎。這讓組織能夠以自動化方式，在其所有 Kubernetes 叢集上撰寫並強制執行安全性政策。團隊可藉由將安全標準定義為程式碼，在整個應用程式生命週期中進行版本控制、測試，並強制執行這些標準。

持續監控與警示與自動化測試同樣重要，可即時偵測執行階段的安全威脅。針對異常活動或政策違規啟用警示，讓安全團隊能及時處理潛在安全問題。與 SIEM 系統整合，可提供額外能力，以在 Kubernetes 範疇內關聯並分析安全事件。

使用 SentinelOne 進行 Kubernetes 安全與測試

SentinelOne 為 Kubernetes 工作負載提供完整安全堆疊的防護，其中包含可即時偵測與回應威脅的自主式架構。它提供 Kubernetes 叢集的可視性、節點與容器的可視性，更不用說它還能加速識別與解決威脅的流程。

自動化威脅獵捕

SentinelOne 使用 機器學習 演算法來偵測叢集中的異常行為。此功能有助於偵測原本可能在未被察覺情況下溜進來的潛在威脅、錯誤或惡意操作。

執行階段防護與弱點管理

此工具為容器安全提供執行階段防護與 弱點管理。它會密切監控容器事件、套用安全政策，並拒絕未經授權的動作。SentinelOne 與容器登錄的 CI/CD 整合可在部署前自動掃描並識別容器映像中的弱點。

集中式管理與報告

透過其 Kubernetes 安全解決方案，SentinelOne 包含集中式管理與報告功能，讓安全團隊能夠一目了然地檢視整體 Kubernetes 環境及其對應狀態。該平台提供可自訂儀表板與詳細報告，用於合規性監控/驗證與安全稽核。

自動化事件回應

另一項值得注意的 SentinelOne 的 Kubernetes 安全解決方案 特點是自動化事件回應。在確認威脅後，若適用，平台也會採取行動自動隔離受影響的容器或節點，這有助於減少橫向移動，進而降低安全事件的潛在嚴重性。

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結論

對於使用任何形式容器協調的組織而言，Kubernetes 安全測試至關重要。它可讓整個 Kubernetes 生態系中的安全性、錯誤設定與威脅具備可視性。因此，攻擊面會大幅縮小，而組織只要實作 K8s 安全測試，就能顯著改善其安全態勢。

對於日益複雜且持續成長的 Kubernetes 環境而言，定期執行並自動化安全稽核至關重要。這項預防措施不僅可防止安全事件，也能確保符合產業合規要求及相關法規。

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