3、镜像签名概念：什么是镜像签名、数字签名原理、Cosign与Notation简介
镜像签名是云原生供应链安全的核心防线。它通过密码学手段为容器镜像附加不可伪造的数字签名，使镜像在构建、分发、部署全链路中具备可验证的身份与完整性保证。本节从基础概念出发，逐步拆解数字签名原理，并对比两大主流签名工具——Cosign 与 Notation。
3.1 什么是镜像签名
镜像签名本质上是将数字签名技术与容器镜像的元数据（如镜像 Digest、标签、创建时间等）绑定，生成一个签名对象，并将其存储在镜像仓库或独立的签名存储中。当 Kubernetes 或 Harbor 执行准入控制时，会验证该签名是否由可信签名者签发、镜像内容是否被篡改。
核心价值：镜像签名解决了“谁构建了此镜像”与“镜像是否被篡改”两个关键信任问题，是软件供应链安全（SLSA）等级提升的必备环节。
3.2 数字签名原理
数字签名采用非对称加密体系，包含以下关键步骤：
- 密钥对生成：签名者生成一对密钥——私钥（保密）和公钥（公开）。
- 签名生成：对镜像内容（通常是 Manifest Digest）计算哈希值，使用私钥加密哈希值，生成签名。
- 签名存储：签名与镜像一同推送到仓库，或存储在 OCI 制品仓库中。
- 签名验证：验证者获取镜像、签名和签名者的公钥，用公钥解密签名得到原始哈希，再与镜像实际哈希比对，一致则验证通过。
关键点：签名验证不依赖镜像内容本身是否加密，而是验证内容的哈希值是否被可信私钥签名。即使镜像被公开拉取，没有对应公钥也无法伪造有效签名。
3.3 Cosign 与 Notation 简介
当前容器镜像签名领域的两大主流工具分别是 Cosign（Sigstore 项目）和 Notation（CNCF 项目）。两者均支持 OCI 制品签名，但在设计理念、密钥管理、生态集成上存在显著差异。
| 对比维度 | Cosign | Notation |
|---|---|---|
| 所属组织 | Sigstore（Linux 基金会） | CNCF（云原生计算基金会） |
| 签名存储 | OCI 制品仓库（与镜像同仓库） | OCI 制品仓库（与镜像同仓库） |
| 密钥管理 | 支持密钥对、KMS、Fulcio（短期证书） | 支持密钥对、KMS、X.509 证书链 |
| 验证方式 | 公钥 / Fulcio 根证书 / 透明日志 | X.509 证书链 + 信任策略 |
| Harbor 集成 | 原生支持（Harbor 2.5+） | 原生支持（Harbor 2.8+） |
| Kubernetes 准入 | Kyverno / OPA Gatekeeper / 自定义 Webhook | Notation Admission Controller / Ratify |
| 签名格式 | Cosign 自定义格式（基于 DSSE） | Notation 自定义格式（基于 JWS） |
选型建议：如果团队已使用 Sigstore 生态（如 Fulcio、Rekor），优先选择 Cosign；如果企业已有 PKI 体系或需要严格 X.509 证书链管理，Notation 更合适。Harbor 同时支持两者，可在项目级别配置签名验证策略。
3.4 Cosign 核心特性
- 无密钥签名模式：通过 Fulcio 服务获取短期证书，签名后证书自动记录到 Rekor 透明日志，实现“无密钥”体验。
- OCI 原生存储：签名作为 OCI 制品（media type:
application/vnd.dev.cosign.simplesigning.v1+json）存储在镜像仓库中。 - 支持多种验证策略：可基于公钥、Fulcio 根证书、KMS 密钥进行验证。
- 命令行简洁：
cosign sign和cosign verify即可完成签名与验证。
# Cosign 签名示例（使用密钥对）
cosign sign --key cosign.key myregistry.io/myimage:v1
# Cosign 验证示例
cosign verify --key cosign.pub myregistry.io/myimage:v13.5 Notation 核心特性
- X.509 证书链：签名基于标准 X.509 证书，支持 CA 签发、自签名、KMS 托管证书。
- 信任策略驱动：通过
trustpolicy.json定义哪些证书颁发机构受信任，实现细粒度验证。 - OCI 原生存储：签名作为 OCI 制品（media type:
application/vnd.cncf.notary.v2.signature）存储。 - 与 Harbor 深度集成：Harbor 2.8+ 内置 Notation 验证器，可在项目级别配置签名校验。
# Notation 签名示例（使用自签名证书）
notation sign --key notation.key --cert notation.crt myregistry.io/myimage:v1
# Notation 验证示例
notation verify myregistry.io/myimage:v13.6 镜像签名在 Harbor 中的角色
Harbor 作为企业级镜像仓库，内置了签名验证引擎。当启用“镜像签名验证”策略后，Harbor 会在以下环节执行签名校验：
- 镜像推送时：Harbor 自动检测签名是否存在，若策略要求签名但未发现，则拒绝推送。
- 镜像拉取时：Harbor 返回签名信息，供客户端或准入控制器验证。
- 复制（Replication）时：签名作为 OCI 制品一同复制，确保跨仓库信任链不中断。