容器镜像安全基础

容器镜像并非一个单一的文件，而是由多层只读文件系统叠加而成的联合文件系统。理解镜像的分层原理，是识别漏洞来源、评估安全水位的前提。本章从分层机制出发，系统梳理镜像中常见的漏洞类型与安全风险。

2.1 镜像分层原理

Docker 镜像采用 UnionFS（联合文件系统）技术，每一层对应 Dockerfile 中的一条指令。层与层之间通过 写时复制（Copy-on-Write, CoW） 机制实现共享与隔离。

分层结构带来的安全影响：

• 层共享：多个镜像共用同一基础层，基础层中的漏洞会扩散到所有派生镜像。
• 层缓存：CI/CD 中若使用缓存层，可能引入过时或已废弃的依赖。
• 层历史：每一层都保留历史文件，即使后续层删除了敏感文件，底层仍可被提取。

2.2 镜像漏洞来源

镜像中的漏洞主要来自三个维度：基础镜像、应用依赖、构建过程。以下表格按来源分类，并给出典型示例。

2.3 常见镜像安全风险

以下三类风险在镜像安全水位巡检中最为高频，也是 Cosign 签名验证需要重点覆盖的场景。

2.3.1 恶意软件植入

攻击者通过篡改公共镜像仓库、中间人攻击或供应链污染，在镜像中植入挖矿程序、反弹 shell、勒索软件等。典型特征：

• 镜像体积异常增大（如 alpine 基础镜像从 5MB 变为 200MB）
• 存在未知的二进制文件（如 /tmp/.systemd、/usr/bin/networkd）
• 启动命令包含 curl/wget 下载外部 payload

2.3.2 敏感信息泄露

开发者在构建镜像时，常将密钥、证书、配置文件直接写入镜像层。即使后续层删除，底层仍可通过 docker history 或 skopeo inspect 提取。

# 危险示例：Dockerfile 中直接写入密钥
FROM python:3.11-slim
COPY . /app
RUN echo "export DB_PASSWORD=supersecret" >> /etc/profile  # 泄露！
RUN rm -rf /app/.git  # 删除后底层仍可恢复

2.3.3 基础镜像过时

基础镜像长期不更新，累积大量已知 CVE。在容量规划视角下，过时基础镜像往往体积更大（包含已废弃的包），且无法享受新版本的安全优化和体积缩减。

从上表可见，Ubuntu 20.04 比 22.04 的 CVE 数量高出近 4 倍，而 Alpine 3.16 到 3.19 的 CVE 数量从 12 降至 2。定期更新基础镜像是降低安全水位最直接的手段。

2.4 安全水位巡检清单

基于上述风险，在容量规划巡检中应至少检查以下项目：

1. 基础镜像版本：是否使用最新 LTS 或 Alpine 稳定版？
2. 层数控制：镜像层数是否超过 20 层？过多层数增加扫描负担和拉取时间。
3. 敏感文件扫描：是否包含 .env、.pem、.key、.git 目录？
4. 已知 CVE 数量：高危/严重 CVE 是否清零？
5. 签名状态：镜像是否经过 Cosign 签名？签名是否有效？
6. 镜像体积基线：是否超过团队设定的体积阈值（如 500MB）？