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= Docker运行时安全 =

'''Docker运行时安全'''是指在Docker容器运行过程中采取的一系列安全措施，旨在保护容器环境免受恶意攻击、权限提升或资源滥用等威胁。本专题将详细介绍运行时安全的核心概念、实践方法及常见防御策略。

== 核心概念 ==

Docker运行时安全主要关注以下方面：
* '''容器隔离性'''：利用Linux内核特性（如命名空间、cgroups）确保容器间的资源隔离
* '''权限控制'''：限制容器的特权操作能力
* '''资源限制'''：防止单个容器耗尽主机资源
* '''运行时监控'''：检测异常行为模式

== 关键安全措施 ==

=== 1. 非特权模式运行 ===

默认情况下，容器以root用户运行，这存在安全隐患。最佳实践是使用非特权用户：

<syntaxhighlight lang="bash">
# 创建专用用户
docker run -u 1001:1001 nginx
</syntaxhighlight>

=== 2. 只读文件系统 ===

防止恶意进程修改容器内文件系统：

<syntaxhighlight lang="bash">
docker run --read-only alpine touch /file
# 输出：touch: /file: Read-only file system
</syntaxhighlight>

=== 3. 资源限制 ===

使用cgroups限制资源使用：

<syntaxhighlight lang="bash">
docker run -it --cpus=".5" --memory="512m" ubuntu
</syntaxhighlight>

=== 4. 能力(Capabilities)管理 ===

Linux能力机制细粒度控制特权操作：

<syntaxhighlight lang="bash">
# 移除所有能力后仅保留NET_BIND_SERVICE
docker run --cap-drop ALL --cap-add NET_BIND_SERVICE nginx
</syntaxhighlight>

== 安全配置示例 ==

以下docker-compose.yml展示了安全配置集合：

<syntaxhighlight lang="yaml">
version: '3'
services:
  webapp:
    image: nginx:alpine
    user: "1000:1000"
    read_only: true
    cap_drop:
      - ALL
    cap_add:
      - NET_BIND_SERVICE
    security_opt:
      - no-new-privileges:true
    mem_limit: 512m
</syntaxhighlight>

== 运行时监控 ==

使用工具检测异常行为：

<mermaid>
graph TD
    A[容器启动] --> B[行为基线建立]
    B --> C[实时活动监控]
    C --> D{异常检测?}
    D -->|是| E[警报/终止]
    D -->|否| C
</mermaid>

常见监控指标包括：
* 异常进程创建
* 特权系统调用
* 文件系统修改尝试
* 网络连接模式变化

== 实际案例 ==

'''案例：挖矿木马防护'''
1. 攻击者利用应用漏洞在容器内部署挖矿程序
2. 安全措施组合防御：
   * 资源限制阻止CPU耗尽
   * 只读文件系统阻止持久化
   * 能力限制阻止特权操作
   * 监控系统检测异常CPU使用

== 数学建模 ==

容器逃逸风险可以用概率模型表示：

<math>
P_{escape} = 1 - \prod_{i=1}^{n}(1 - p_i)
</math>

其中：
* <math>p_i</math> 是单个漏洞的利用概率
* <math>n</math> 是未修复的漏洞数量

== 进阶主题 ==

=== 1. Seccomp配置 ===

限制系统调用范围：

<syntaxhighlight lang="json">
{
  "defaultAction": "SCMP_ACT_ERRNO",
  "syscalls": [
    {
      "name": "read",
      "action": "SCMP_ACT_ALLOW"
    }
  ]
}
</syntaxhighlight>

=== 2. AppArmor/SELinux ===

强制访问控制策略示例：

<syntaxhighlight lang="bash">
docker run --security-opt "apparmor=my-profile" nginx
</syntaxhighlight>

== 最佳实践总结 ==

* 始终以非root用户运行容器
* 实施最小权限原则
* 定期更新容器镜像
* 监控运行时行为
* 使用安全基准工具（如Docker Bench）

通过综合应用这些措施，可以显著提升Docker环境的运行时安全性。

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