4. 镜像签名实战：对容器镜像进行签名（cosign sign）

镜像签名是供应链信任的核心执行动作。通过 cosign sign 命令，开发者使用私钥对镜像摘要（Digest）进行数字签名，并将签名产物存储在 OCI 仓库中。本节将深入签名命令的完整用法、密钥指定方式、签名格式与元数据，以及签名后镜像的不可变性原理。

4.1 签名命令基础与密钥指定

cosign sign 的基本语法如下：

cosign sign --key <私钥路径> <镜像引用>

镜像引用支持 Tag 和 Digest 两种形式。推荐使用 Digest 形式以确保签名对象的确定性。

4.2 签名格式与元数据

Cosign 生成的签名遵循 OCI 签名规范，签名产物以 application/vnd.dev.cosign.simplesigning.v1+json 的媒体类型存储在镜像仓库中。签名载荷包含以下关键字段：

• critical：包含镜像标识（identity）、类型（type）和哈希（image.docker-reference/digest）。
• optional：可扩展的元数据区域，支持自定义 annotations。
• signature：使用私钥对上述 JSON 载荷进行签名的 Base64 编码值。

签名后的镜像在仓库中会多出一个 .sig 标签的镜像层，例如：

registry.example.com/myapp:latest
registry.example.com/myapp:sha256-xxxx.sig   # 签名层

cosign sign --key cosign.key \
  --annotations "pipeline-id=build-1234" \
  --annotations "approver=alice@corp.com" \
  registry.example.com/myapp@sha256:abc123

4.3 签名后镜像的不可变性

签名操作本身不修改原始镜像层，而是将签名作为独立对象附加到仓库中。但签名与镜像摘要之间建立了加密绑定：一旦镜像内容发生变化（即使一个字节），镜像摘要就会改变，原有签名立即失效。

这种设计实现了逻辑不可变性：

• 内容不变：签名不修改镜像层数据。
• 绑定不变：签名载荷中记录了镜像的精确摘要。
• 验证不变：任何对镜像的篡改都会导致摘要不匹配，验证失败。

4.4 多架构镜像签名

对于支持多架构（如 amd64、arm64）的镜像，Cosign 提供 --recursive 参数实现批量签名：

cosign sign --key cosign.key --recursive \
  registry.example.com/myapp:latest

该命令会：

1. 解析 manifest list，获取所有子镜像的 digest。
2. 对每个子镜像分别生成签名。
3. 为 manifest list 本身也生成一个顶层签名。

4.5 签名验证与信任边界

签名完成后，使用 cosign verify 验证签名有效性：

cosign verify --key cosign.pub \
  registry.example.com/myapp@sha256:abc123

验证通过的条件：

• 签名载荷中的 digest 与当前镜像 digest 一致。
• 签名使用对应的公钥解密成功。
• 签名未过期（如果签名时设置了有效期）。

下表总结了签名前后镜像状态的变化：